沥青拌合站骨料精确计量控制研究

论文摘要

随着我国国民经济的飞速发展,交通运输已成为制约我国经济发展的重要因素之一。交通运输量的不断增长,各种重型、大型车辆的增多,对我国的公路质量的要求也越来越高。这就要求我们必须采用先进的公路施工技术和设备,从而达到不断提高我国公路施工质量的目的。而在众多公路施工机械中沥青拌合站是消耗资金最大,技术含量最高的设备,其装备程度的先进与否成为影响公路建设水平与速度的重要因素。本文根据目前国内外沥青拌合站设备的特点,利用先进的理论及计算机仿真技术对骨料称量系统的动态称量过程进行了较为深入的研究。建立了动态骨料称量过程的数学模型,并作了计算机仿真和定性分析。针对骨料下落过程中的落差及模型参数的不确定性,在对动态骨料称量过程作了进一步分析研究的基础上,提出了二次称量法及迭代自学习控制法,并进行了控制系统的设计和计算机仿真实验研究。仿真结果表明迭代控制算法应用于骨料称量控制系统,可以达到理想的效果。随后,由于分析到控制系统存在滞后的问题,因此,设计开发了Smith预估器来解决这一问题。最后,针对以上控制思路利用先进的S7-300 PLC对骨料称量系统进行程序设计,并通过STEP7V5.3软件以及S7-PLCSIM仿真软件对所设计程序编写及仿真,从仿真结果可以看出本文所设计的骨料称量系统程序达到了理想的效果。通过本文的研究,有效的提高了骨料称量系统的控制精度和效率,实现了控制过程的自动调节,减少了故障率,为高精度、高效率的大规模沥青混合料生产提供了有利条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 沥青拌合站的国内外发展状况
• 1.2 骨料称量控制系统发展趋势
• 1.3 课题研究的内容和意义
• 第二章 沥青拌合站的结构及称量系统中的主要设备选择
• 2.1 沥青拌合站的基本结构
• 2.2 骨料称量系统
• 2.2.1 称量系统特点
• 2.2.2 称重计量系统的选择
• 2.2.3 称重传感器选择
• 2.2.4 热骨料仓门控制气缸选择
• 2.2.5 变送器的选择
• 2.3 本章小结
• 第三章 骨料称量系统的数学模型
• 3.1 过程数学模型及其建立方法
• 3.2 骨料称量过程的机理分析
• 3.3 骨料称量系统的数学模型
• 3.3.1 骨料称量控制过程的数学模型建立
• 3.3.2 计算机仿真与结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 骨料称量系统控制算法研究
• 4.1 二次称量法减小骨料下落落差及冲击力
• 4.1.1 影响骨料称量精度的原因分析
• 4.1.2 落差的概念及产生原因
• 4.1.3 二次称量法减小落差及冲击力
• 4.2 骨料称量过程的迭代学习控制算法研究
• 4.2.1 迭代学习控制过程的概述
• 4.2.2 骨料称量过程的迭代学习控制算法
• 4.2.3 迭代学习控制算法的计算机仿真
• 4.3 自适应SMITH预估器的设计
• 4.3.1 Smith预估器工作原理概述
• 4.3.2 差动液压缸的特点及传递函数的得出
• 4.3.3 针对骨料称量控制系统设计Smith预估器
• 4.4 本章小结
• 第五章 骨料称量系统的硬件及软件设计
• 5.1 骨料称量系统整体设计
• 5.2 PLC模块的选择
• 5.3 骨料称量系统的软件设计
• 5.3.1 骨料称重过程描述
• 5.3.2 骨料称量系统程序设计
• 5.4 S7-300对上述称量过程进行程序编写
• 5.4.1 迭代子程序的编写
• 5.4.2 数模转换程序
• 5.5 S7-PLCSIM仿真软件对程序进行调试
• 5.5.1 S7-PLCSIM的主要功能
• 5.5.2 S7-PLCSIM仿真软件的操作步骤
• 5.6 称量系统抗干扰设计
• 5.6.1 硬件抗干扰设计
• 5.6.2 软件抗干扰设计
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢