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沥青搅拌设备粉料称量控制的研究

作　者: 何继盛
导　师: 杨人凤
学　校: 长安大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 沥青搅拌设备 粉料称量系统 可编程控制器(PLC) 双速电机 Smith预估器
分类号: U415.522
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 74次
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内容摘要


随着社会的发展,交通运输已成为影响经济增长速度的关键因素之一。交通量的日益增长,大型化、重型化车辆的出现,对公路等级的要求也越来越高。拥有高等级的公路,对整个经济的建设和发展速度都十分关键。沥青路面质量的高低、使用性能的好坏与原材料的性能、混合料的级配以及施工质量控制等因素都有着密切的联系,而影响生产配合比的因素除了搅拌设备的结构以外,最重要的就是系统的称量精度。因此,对沥青搅拌设备粉料称量系统的研究将是一个重要的课题,具有实际的工程意义。本文在对现有沥青搅拌设备粉料称量系统的基本结构和工作原理研究的基础上,提出了粉料称量的“双速法”,即将粉料称量阶段分为快速和慢速两个称量阶段,这样既保证了称量的精度又保证了称量速度。由于称量系统是非线性时变系统,将系统等效为一个二阶系统,把问题转变为一个动态称量的问题。通过对影响称量的因素进行估计,得出了称量系统的具体控制模型。本文针对一般沥青搅拌设备称量系统存在的问题,结合粉料称量系统的控制模型,提出了一种自适应算法来控制整个称量过程,即将称量过程分为两个阶段控制,并根据每次实际控制效果来辩识下一次的控制值,不断修正控制值以减小称量的误差。基于称量系统具有滞后、不稳定、有超调的特点,设计并应用Smith预估补偿器,较好的改善了系统的稳定性。同时,利用西门子S7-300的梯形图编程语言完成了相应的数据采集和处理模块的程序编制,并应用S7-PLCSIM仿真软件对程序进行调试,使其实现预定功能。同时,为提高系统的抗干扰能力,分别从硬件和软件的角度设计了相应的低通滤波器和软件滤波程序。该沥青搅拌设备粉料称量系统具有高自动化、高效率、较好地改善称量精度等特点。采用西门子S7-300作为数据采集和处理的核心设备,实现粉料高精度的自动控制；采用先进的硬件和软件设计,使系统的可靠性有较大地提高,具有应用可靠,故障率低,具有巨大的经济效益等特点。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 课题的背景及内容  9-12
    1.1.1 沥青搅拌设备  9-10
    1.1.2 沥青搅拌设备的分类  10
    1.1.3 沥青搅拌设备现状及其发展趋势  10-12
  1.2 本课题研究的背景及意义  12-13
    1.2.1 沥青搅拌设备中粉料称量存在的关键问题  12-13
    1.2.2 粉料称量中关键问题解决思路  13
  1.3 本论文的主要研究工作  13-14
第二章 粉料称量系统结构  14-26
  2.1 螺旋输送机的优化研究  14-16
    2.1.1 螺旋输送机的工作原理  14-16
    2.1.2 螺旋叶片  16
  2.2 螺旋输送机的主要参数确定  16-19
  2.3 双速异步制动电机  19-25
    2.3.1 变极调速原理  20
    2.3.2 变极的方法  20-22
    2.3.3 变极降压调速  22-25
  2.4 小结  25-26
第三章 粉料称量系统分析  26-33
  3.1 粉料称量系统的工作原理  26
  3.2 称重系统的数学模型分析  26-28
  3.3 动态称量过程数学模型的建立  28-30
  3.4 落差量AG及冲击力F(t)的估计  30-32
    3.4.1 落差量的估计  30-31
    3.4.2 物料冲击力的估计  31-32
  3.5 小结  32-33
第四章 称量控制系统研究  33-46
  4.1 粉料称量系统工作原理  33-34
  4.2 高性能粉料定量称量系统控制  34-35
  4.3 控制策略的研究  35-41
    4.3.1 称量策略的具体实现  36-38
    4.3.2 控制提前量的确定  38-41
    4.3.3 控制的结果  41
  4.4 带有Smith预估补偿的控制器设计  41-45
  4.5 小结  45-46
第五章 粉料称量控制系统硬件、软件设计  46-75
  5.1 称量控制系统的设计原则  46
  5.2 称量控制系统主要元件的选择  46-52
    5.2.1 控制器硬件的选择  46-48
    5.2.2 称重传感器选择  48-50
    5.2.3 粉料称量蝶阀选择  50-51
    5.2.4 变送器的选型  51-52
  5.3 粉料称量系统软件设计  52-60
    5.3.1 软件的开发环境  53
    5.3.2 沥青拌合站称量系统流程分析  53-57
    5.3.3 数据采集及其处理模块  57-60
  5.4 S7-PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用  60-69
    5.4.1 S7-PLCSIM的主要功能  60-61
    5.4.2 S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤  61
    5.4.3 S7-PLCSIM仿真软件模拟称量控制  61-69
  5.5 称量系统的抗干扰设计  69-74
    5.5.1 硬件抗干扰设计  69-72
    5.5.2 软件抗干扰设计  72-74
  5.6 小结  74-75
结论与展望  75-76
  结论  75
  展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 道路建筑施工 > 施工机械与设备 > 路面施工机械 > 搅拌机
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