CN205247144U - 一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***包括搅拌器，包括搅拌器，以及若干个与搅拌器相连的物料配料单元；每个物料配料单元均包括计量容器，以及用于向对应的计量容器中输送物料的输送***；每个计量容器上均安装有用于获取计量容器中物料实际质量的称重传感器，称重传感器通过A/D转换器连接单片机，单片机连接输送***和计量容器，单片机用于接收物料的实际质量，并与该物料的设定值进行比较，在实际质量等于设定值时，关闭该物料的输送***，打开该物料的计量容器，使物料自动进入搅拌器中。本实用新型减少了人工操作，劳动强度降低，而且提高了控制精度，保证了生产质量和生产效率。

Description

一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***

【技术领域】

本实用新型涉及沥青配料领域，具体涉及一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***。

【背景技术】

间歇式沥青搅拌设备的主要的性能指标是石料的级配精度、沥青含量偏差及拌合均匀性，对于该设备影响沥青混合物搅拌质量的好坏主要是各物料秤的计量精度跟各料门大小、气缸关门速度及称量控制***有关。通过采用可编程自动控制技术，避免早期配料控制***中存在的接线复杂，查线困难、可靠性差，故障率高；使用、维护和功能扩充不便等缺点，使***的可靠性和精度大大提高，从而大大地减少了人工操作，使工人的劳动强度降低，而且控制精度提高了，保证了生产质量和生产效率。

【发明内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

包括搅拌器，以及若干个与搅拌器相连的物料配料单元；每个物料配料单元均包括计量容器，以及用于向对应的计量容器中输送物料的输送***；每个计量容器上均安装有用于获取计量容器中物料实际质量的称重传感器，称重传感器通过A/D转换器连接单片机，单片机连接输送***和计量容器，单片机用于接收物料的实际质量，并与该物料的设定值进行比较，在实际质量等于设定值时，关闭该物料的输送***，打开该物料的计量容器，使物料自动进入搅拌器中。

进一步地，输送***包括用于输送粉料的粉料螺旋输送器以及与粉料螺旋输送器相连的电机；粉料螺旋输送器的出口下方设置粉料计量斗，粉料计量斗上设置有用于称量进入粉料计量斗中粉料质量的粉料称重传感器，粉料计量斗的底部设置带有第一气缸的粉料斗门，粉料称重传感器与单片机相连，单片机同时连接电机和第一气缸。

进一步地，输送***包括用于输送石料的石料储仓，在石料储仓的底部设置若干个均带有第二气缸的石料仓门；石料仓门下方设置石料称量斗，石料称量斗上设置有用于称量进入石料称量斗中石料质量的石料称重传感器，石料称量斗的底部设置带有第三气缸的石料斗门；石料称重传感器与单片机相连，单片机同时连接第二气缸和第三气缸。

进一步地，输送***包括用于输送沥青的沥青管道，沥青管道通过阀门连接沥青进油管；且沥青管道的出口连接沥青称量筒，沥青称量筒上设置有用于称量进入沥青称量筒中沥青质量的沥青称重传感器，沥青称量筒的底部设置带有第四气缸的底阀，底阀连接沥青输送***；粉料计量斗和石料称量斗均位于搅拌器的上方，沥青输送***连通搅拌器；沥青称重传感器与单片机相连，单片机同时连接阀门、第四气缸和沥青输送***。

进一步地，阀门采用三通电磁阀，沥青管道通过三通电磁阀连接沥青进油管和沥青回油管。

进一步地，沥青输送***包括与沥青称量筒的底部相连通的沥青喷管，沥青喷管的出口伸入搅拌器中，沥青喷管上设置有沥青喷射泵。

进一步地，沥青称量筒的外部还设置有沥青保温筒。

进一步地，称重传感器采用拉力传感器，且每个计量容器均通过若干个并联的拉力传感器与固定装置相连，固定装置位于计量容器上端。

进一步地，A/D转换器采用ADC0809；单片机采用AT89C51单片机；单片机上带有8255A扩展芯片。

进一步地，称重传感器和A/D转换器之间依次设置有信号放大电路以及滤波电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过称重传感器分别获取各物料的实际质量，并传送给单片机，单片机将实际质量与设定值进行对比，并在两者一致的时候打开相应物料的计量容器，使物料能够进入搅拌器中，以完成配料，大大地减少了人工操作，劳动强度降低，而且控制精度提高了，保证了生产质量和生产效率。

进一步地，本实用新型中通过设置三通电磁阀，在连接沥青进油管的同时，还能够连接沥青回油管，在沥青管道与沥青进油管之间断开时，能够使沥青进油管中的沥青从沥青回油管中进行回流，避免沥青冷却堵塞沥青进油管。

进一步地，本实用新型中通过设置沥青喷管和沥青喷射泵，使沥青能够以较高速度进入搅拌器中，更利于混合均匀。

进一步地，本实用新型中通过设置沥青保温筒，有效防止沥青在配料过程中冷却，保证配料质量。

【附图说明】

图1是本实用新型控制***总体构造方框图。

图2是本实用新型的装置结构示意图。

其中，1-搅拌器，2-沥青喷管，3-粉料计量斗，4-粉料螺旋输送器，5-粉料称重传感器，6-石料储仓，7-石料称量斗，8-石料称重传感器，9-三通电磁阀，10-沥青回油管，11-沥青进油管，12-沥青称重传感器，13-沥青称量筒，14-沥青保温筒，15-沥青喷射泵。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

参见图1和图2，本实用新型包括搅拌器1，以及若干个与搅拌器1相连的物料配料单元；每个物料配料单元均包括计量容器，以及用于向对应的计量容器中输送物料的输送***；每个计量容器上均安装有用于获取计量容器中物料实际质量的称重传感器，称重传感器通过A/D转换器连接单片机，单片机连接输送***和计量容器。

本实用新型中物料包括粉料、石料和沥青，相应的对应粉料输送***、石料输送***和沥青输送***。

粉料输送***包括用于输送粉料的粉料螺旋输送器4以及与粉料螺旋输送器4相连的电机；粉料螺旋输送器4的出口下方设置粉料计量斗3，粉料计量斗3上设置有用于称量进入粉料计量斗3中粉料质量的粉料称重传感器5，粉料计量斗3的底部设置带有第一气缸的粉料斗门，粉料称重传感器5与单片机相连，单片机同时连接电机和第一气缸。

石料输送***包括用于输送石料的石料储仓6，在石料储仓6的底部设置带有第二气缸的石料仓门；石料仓门下方设置石料称量斗7，石料称量斗7上设置有用于称量进入石料称量斗7中石料质量的石料称重传感器8，石料称量斗7的底部设置带有第三气缸的石料斗门；石料称重传感器8与单片机相连，单片机同时连接第二气缸和第三气缸。

沥青输送***包括用于输送沥青的沥青管道，沥青管道通过三通电磁阀9连接沥青进油管11和沥青回油管10；且沥青管道的出口连接沥青称量筒13，沥青称量筒13上设置有用于称量进入沥青称量筒13中沥青质量的沥青称重传感器12，沥青称量筒13的底部设置带有第四气缸的底阀，其中第四气缸在沥青称量筒13之上，且通过连杆带动底阀上下移动，从而实现关闭和开启沥青称量筒13；底阀连接沥青输送***，粉料计量斗3和石料称量斗7均位于搅拌器1的上方，沥青输送***连通搅拌器1，沥青输送***包括与沥青称量筒13的底部底阀相连通的沥青喷管2，沥青喷管2的出口伸入搅拌器1中，沥青喷管2上设置有沥青喷射泵15；沥青称重传感器12与单片机相连，单片机同时连接三通电磁阀9、第四气缸和沥青输送***。沥青称量筒13的外部还设置有沥青保温筒14。

粉料称重传感器5、石料称重传感器8和沥青称重传感器12均可采用NS型拉力传感器，且粉料计量斗3、石料称量斗7和沥青称量筒13均通过若干个并联的拉力传感器与各自上方的固定装置相连。可以根据要称量的物料重量选择拉力传感器的个数，如粉料计量重量为400kg，粉料计量斗3为3个拉力传感器悬挂称量；石料的重量为2000Kg，石料称量斗7为4个拉力传感器悬挂称量；沥青计量重量为300kg，沥青称量筒13为3个拉力传感器悬挂称量。

本实用新型中信号放大电路AD522与A/D转换器输入端相连，用于将传感器的微小模拟量信号放大然后送到A/D模块；A/D转换器采用ADC0809，与单片机相连用于将模拟量信号转化为数字量信号传送到单片机当中；单片机采用AT89C51单片机；单片机上带有8255A扩展芯片。信号放大电路和A/D转换器之间还设置有滤波电路，主要是光电隔离器，采用光电隔离的方式来切断干扰信号对配料过程的影响，使测量结果更可靠。

本实用新型主要的工作过程及原理：

单片机接收各计量容器种物料的实际质量，并与该物料的设定值进行比较，在实际质量等于设定值时，判断该物料配料完成，一旦配料完成后，则关闭该物料的输送***，打开该物料的计量容器，进行卸料，卸料是配料过程的最后一道工序。通过卸料过程将先前配好的物料卸入到搅拌机1中搅拌成所需的成品料。在进行卸料之前，需要先对各配料状态进行检测，比如重量是否达到设定值要求。放料时，先放石料，在石料开始放料的同时，称量好的沥青通过沥青喷射泵15泵到搅拌器1中，当石料和沥青都卸料完成后，才开始粉料卸料。具体控制过程如下：

在粉料输送***中，首先单片机根据粉料设定值启动电机，粉料螺旋输送器4在电机作用下向粉料计量斗3中输送粉料，粉料称重传感器5实时获得进入粉料计量斗3中粉料的实际质量，并不断传送给单片机，单片机通过获得粉料的实时质量并与设定值进行对比，在粉料实际质量小于设定值时，单片机仅重复接收实时质量并进行对比，直至实际质量等于设定值时，单片机关闭电机，使粉料螺旋输送器4停止向粉料计量斗3中输送粉料，然后通过第一气缸打开粉料斗门，使粉料进入搅拌器1中；输送完成后，通过第一气缸关闭粉料斗门；在下一次得到粉料设定值时再循环上述步骤。

在石料输送***中，单片机根据石料设定值，通过控制第二气缸打开石料储仓6上的石料仓门，石料自动进入石料称量斗7，石料称重传感器8实时获取石料的实际质量并传输给单片机，单片机接收石料实际质量并与设定值进行对比，直至两者相等时，通过第二气缸关闭石料仓门，停止石料输送；然后通过第三气缸打开石料斗门，使石料进入搅拌器1中，石料全部进去搅拌器1后，通过第三气缸关闭石料斗门。

当三通电磁阀9接通沥青管道和沥青进油管11时，沥青进油管11送来的沥青注入沥青称量筒13内。随着沥青的注入，沥青称重传感器12输出的电压值也增加，并不断传送给单片机，当达到设定值时，单片机发出信号控制三通电磁阀9关闭沥青管道和沥青进油管11，称量过程完成；随后三通电磁阀9将沥青进油管11与沥青回油管10连通，使沥青进油管11中的沥青从沥青回油管10中进行回流，避免沥青冷却后粘度增大堵塞沥青进油管11；最后打开沥青称量筒13的底阀，称量好的一份沥青通过沥青喷射泵15和喷射管2送至搅拌器1内喷出。

本实用新型利用单片机AT89C51进行石料称量控制、沥青称量控制、粉料称量控制、卸料料门控制等，从而实现配料控制。石料和粉料是通过气缸和电机来控制料门的开闭；沥青量筒是通过三通电磁阀9来控制沥青的加入和排出。整个***通过单片机来控制，工作时***采集石料，沥青和粉料重量的模拟信号，可以驱动多个继电器控制多个气缸的运动，如石料仓门以及控制石料仓门开启与关闭的第二气缸均可以设置为四组，石料斗门以及控制石料斗门开启与关闭的第三气缸均可以设置为两组，第一气缸和粉料斗门均为一组，底阀和第四气缸为一组，以完成多组石料以及沥青和粉料的计量。石料的称量采用四只1t的石料称重传感器8并联使用。石料称量斗7的石料质量通过石料称重传感器8将质量转变为电压信号，电压信号经过电压放大电路放大和滤波电路滤波，再经过A/D转换器将模拟电压信号转换成数字信号，经单片机发送到控制端，如用于控制气缸的继电器。当达到质量要求时，石料称量斗7的石料斗门打开将石料分两次放入搅拌器1中。沥青料和粉料的称量过程与石料的称量过程类似。继电器的驱动是通过单片机接口扩展芯片8255A的I/O口来实现的。

本实用新型设计合理，运行可靠，提高了沥青拌合设备配料***的配料精度，而且对外界干扰有一定的抵抗。

在称量过程中为了最大限度地保证配料的精度，在配料时采用测落差的方法，自动计算出物料的实际配料量，从而实现对物料配比的动态控制。测落差是当物料落入计量容器中时，称重传感器开始感受到物料的重量，如果当它的指示值到达设定值时停止供料，则必然会有一部分处在下落空间的物料还将继续落入计量容器中，从而造成“超称”,为了避免发生“超称”，就必须在实际所需质量值前就停止供料，以期在空中的“飞料”全部进入称重传感器后，物料的重量恰好等于设定值；并且当物料带着一定的速度落入称量斗时通常带有较大的冲击性，此时秤感受到的重量不仅是石料的重量，而且还有动态的冲击载荷。为此在设计控制程序时，可以在每种物料的指示值到达设定值时，关仓并延时一段时间再测量称量斗的重量，从而算出落差值，用于下一次配料的参考标准，比如实际所需质量值减去该落差值，才是单片机获取的设定值。另外在读A/D转换值时采用滤波程序，也在一定程度上减小了配料的精度误差。另外在读A/D转换值时采用滤波程序，也在一定程度上减小了配料的精度误差。

由于各物料的配料过程是同时并且连续进行的，考虑到单片机的执行速度，可以通过循环对比原料实际质量与设定值，使单片机快速地查询配料的状态，从而确保配料***快速有效地完成工作。利用单片机来实现对配料过程中三种料(石料、粉料，沥青料)的自动配给，以及配料精度的控制。本实用新型避免早期配料控制***中的接线复杂，查线困难、可靠性差，故障率高，使用、维护和功能扩充不便等缺点；使***的可靠性和精度大大提高，从而大大地减少了人工操作，使工人的劳动强度降低，而且控制精度提高了，保证了生产质量和生产效率。

Claims (10)

1.一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，包括搅拌器(1)，以及若干个与搅拌器(1)相连的物料配料单元；每个物料配料单元均包括计量容器，以及用于向对应的计量容器中输送物料的输送***；每个计量容器上均安装有用于获取计量容器中物料实际质量的称重传感器，称重传感器通过A/D转换器连接单片机，单片机连接输送***和计量容器，单片机用于接收物料的实际质量，并与该物料的设定值进行比较，在实际质量等于设定值时，关闭该物料的输送***，打开该物料的计量容器，使物料自动进入搅拌器(1)中。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，输送***包括用于输送粉料的粉料螺旋输送器(4)以及与粉料螺旋输送器(4)相连的电机；粉料螺旋输送器(4)的出口下方设置粉料计量斗(3)，粉料计量斗(3)上设置有用于称量进入粉料计量斗(3)中粉料质量的粉料称重传感器(5)，粉料计量斗(3)的底部设置带有第一气缸的粉料斗门，粉料称重传感器(5)与单片机相连，单片机同时连接电机和第一气缸。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，输送***包括用于输送石料的石料储仓(6)，在石料储仓(6)的底部设置若干个均带有第二气缸的石料仓门；石料仓门下方设置石料称量斗(7)，石料称量斗(7)上设置有用于称量进入石料称量斗(7)中石料质量的石料称重传感器(8)，石料称量斗(7)的底部设置带有第三气缸的石料斗门；石料称重传感器(8)与单片机相连，单片机同时连接第二气缸和第三气缸。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，输送***包括用于输送沥青的沥青管道，沥青管道通过阀门连接沥青进油管(11)；且沥青管道的出口连接沥青称量筒(13)，沥青称量筒(13)上设置有用于称量进入沥青称量筒(13)中沥青质量的沥青称重传感器(12)，沥青称量筒(13)的底部设置带有第四气缸的底阀，底阀连接沥青输送***；粉料计量斗(3)和石料称量斗(7)均位于搅拌器(1)的上方，沥青输送***连通搅拌器(1)；沥青称重传感器(12)与单片机相连，单片机同时连接阀门、第四气缸和沥青输送***。

5.根据权利要求4所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，阀门采用三通电磁阀(9)，沥青管道通过三通电磁阀(9)连接沥青进油管(11)和沥青回油管(10)。

6.根据权利要求4所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，沥青输送***包括与沥青称量筒(13)的底部相连通的沥青喷管(2)，沥青喷管(2)的出口伸入搅拌器(1)中，沥青喷管(2)上设置有沥青喷射泵(15)。

7.根据权利要求4所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，沥青称量筒(13)的外部还设置有沥青保温筒(14)。

8.根据权利要求1所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，称重传感器采用拉力传感器，且每个计量容器均通过若干个并联的拉力传感器与固定装置相连，固定装置位于计量容器上端。

9.根据权利要求1所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，A/D转换器采用ADC0809；单片机采用AT89C51单片机；单片机上带有8255A扩展芯片。

10.根据权利要求1所述的一种基于单片机的沥青拌合设备配料控制***，其特征在于，称重传感器和A/D转换器之间依次设置有信号放大电路以及滤波电路。