目录
1 概述 .................................................... 1 1.1 沥青搅拌设备行业技术现状与发展 ......................... 1 1.2 沥青搅拌设备行业未来发展趋势 ： ....................... 1 1.3 沥青混凝土搅拌设备简介 ................................. 2 2 沥青拌合设备计量装置系统 ................................. 5 2.1 计量装置组成及原理 ..................................... 5 2.2 计量装置控制系统基本工作原理 ........................... 7 2.3 沥青拌和设备称量系统方案设计 ........................... 8 3 沥青拌和设备控制系统硬件设计 ............................ 11 3.1 单片机的选择 ......................................... 13 3.2 称重传感器 ............................................ 13 3.3 气缸 .................................................. 22 3.4 电动机的启动控制及继电器的选择 ........................ 24 4 沥青拌合站称量系统控制程序设计 .......................... 26 4.1 上位机程序设计： ....................................... 26 4.2 沥青拌合站骨料称量系统程序设计 ......................... 38 5 小结 .................................................... 41 参考文献 .................................................. 42
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1 概述
1.1 沥青搅拌设备行业技术现状与发展
起步晚，发展快，设备设计、制造技术实现跨越式发展，整机设计实现突破，已居国际行业前列。
从20世纪60年代后期起步，进入80年代后期，在国家“八五”规划中，交通部把1000型沥青搅拌设备(其中包括间歇式和连续式)作为重点攻关项目以来的5年后初显成效，只有间歇式沥青搅拌设备在1000型的基础上，国内企业通过技术引进和技术合作，以及自主开发的形式，成功研制开发了2000和 3000型。进入21世纪，间歇式沥青搅拌设备就在我国遍地开花，很多企业都成功地研制开发了3000型，特别是最近几年加大了对行业先进技术的跟进力度，在电子技术、智能技术方面取得一定突破。涌现了一批优秀企业，如西筑、徐工、无锡雪桃、无锡锡通、辽筑等10多个厂家都成功研制开发了3000和4000型沥青搅拌设备，有的企业甚至研制开发了5000型沥青搅拌设备，特别是国内沥青搅拌设备制造企业发展到60多家，初步实现了产业规模化和普及化
没有掌握核心技术，凸显企业抗风险能力弱，各企业应加大研发力度，联合攻关，争取早日拥有自主知识产权和技术。
我国大型沥青搅拌设备产品的关键技术几乎全部来自国外，普遍缺少核心技术，尤其是烘干系统、配料系统以及搅拌系统等，关键配套件技术更是如此。技术升级始终跟在国外厂家后面，升级换代缓慢而且稍显被动，严重阻碍了企业涉足高端产品市场和推进国际化战略。短期无法摆脱在国际沥青搅拌设备产业链上的下游企业地位，增值能力有限。随着外资企业本土化战略的推进实施，国内和外资企业的原材料成本和人工成本则完全站在同一水平线上，而国内企业在技术、品牌等主要因素上却处于劣势地位。因此，国内的沥青搅拌设备主机生产厂家应该和关键件配套企业，尤其是有实力的配套件生产企业联合攻关，从而拥有自己的核心制造技术
1.2 沥青搅拌设备行业未来发展趋势
2005－2006年我国沥青搅拌设备容量大概在1200－1500台左右。国产产品销量约占
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80%，其中以320吨/小时以下的中低档产品居多；国外产品约占20%，其中以240吨/小时以上的中高档产品为主。240吨/小时以上的沥青搅拌设备技术含量高，制造难度大，但价格、利润也相对较高，现有的沥青搅拌设备生产企业可适当加大技术投入，以更多的替代进口。产品向智能化、人性化、环保化、机电一体化方向发展 。国外沥青搅拌设备外形结构紧凑、精巧 ，尤其是智能控制技术的成功运用，使得沥青搅拌设备的技术水平得到了进一步的提升。 环保型的沥青搅拌设备产品的开发成为企业重要的一项工作。节能技术和机电一体化技术的应用已到了必须直面的时候。采用人机工程学设计，提高操作的智能化，减少噪声和振动，注重外观造型设计的要求更高。销售市场随着投资热点的西进，市场重心逐渐西移,西部地区市场逐渐升温。随着我国高速公路的进一步延伸,西部大开发使得中西部地区成为新的投资热点,因此国内厂家在关注东部发达地区市场的同时,必须加大中西部地区市场的开发力度,为国内沥青搅拌设备消费市场打造新的亮点。市场竞争激烈外资投资力度将加大，市场竞争更趋激烈，我国本土企业未来还能固守自己阵营，但是长远看，提高技术，由单纯的价格营销向质量即品牌营销过渡将是各企业未来一段时间中工作重点。条件成熟时可与外国品牌一争高低。随着中国公路建设的日渐成熟，小规模道路建设将日益增多，工程建设也将更加多样化，因此会需要更多的道路筑、养护设备。预计未来15年内，为农村公路修建需要机械设备600~700亿元，即每年40~50亿元左右，这将是一个不可忽视的巨大市场。在今后的市场竞争中,国内沥青搅拌设备生产企业要树立国际化的设计思想,加强国际间的技术合作,在技术上保持与国际发展水平同步,争取更大的高端产品市场。充分发挥本土优势,为用户提供更加及时的从整机技术到配件供应等全方位的服务。另外,还要发挥我们的价格优势,充分利用我国劳动力成本较低的条件,降低整机成本,争取更多的中低端用户,扩大运用范围,努力争取更大的市场份额。同时,狠抓制造质量,努力提高产品的外观质量和可靠性也是重要环节之一。总之,在业内人士的共同努力下,国内沥青搅拌设备行业必定会和其它路面机械行业一样,成为世界路面机械产业的重要组成部分。
1.3 沥青混凝土搅拌设备简介
沥青混凝土搅拌设备是搅拌沥青混凝土的专用机械设备。该设备是将不同粒级的碎石、天然砂或破碎砂等，按适当比例配合成符合规定级配范围的矿料混合料，将矿料混合
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料加热后，与适当比例的热沥青和矿粉一起，在规定的温度下经均匀搅拌，即得到热态沥青混凝土混合料。
沥青混凝土搅拌设备分类：沥青混合料拌合设备种类很多，可以按生产率分、机动性能、按工艺流程分等，较常用的是按工艺流程分。
1.按工艺流程分：强制间歇式；滚筒连续式。 2.按生产率分：小型：≤50t/h； 中型：60～150t/h； 大型：160～400t/h； 特大型：＞400t/h
3．按机动性能：固定式；半固定式；移动式。 强制间歇式沥青混凝土设备的总体构成如图1-1：
1-冷骨料贮存及配料装置；2-冷骨料带式输送机 ；3-冷骨料烘干、加热筒；4-热骨料提升机；5-热骨料筛分及贮存装置；6-热骨料计量装置；7-石粉供给及计量装置；8-沥青供给系统；9-搅拌器；10-成品料贮存仓；11-除尘装置。
图1-1 间歇强制式沥青混凝土搅拌设备总体结构
间歇强制式沥青混凝土搅拌设备总体结构与生产工艺流程如图1-2所示：
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图1-2 间歇强制式搅拌设备工艺流程
强制间歇式沥青混合料拌合设备的生产工艺特点，一般为各组成成分（碎（砾）石、砂子、石粉、沥青等）按比例分别进行精确计量且间歇分批投料和强制搅拌，即按质量分批计量→分批投料→分批强制搅拌→分批出料，故称之为强制间歇式。
特点：骨料在烘干加热之后计量。热骨料、石粉及沥青分别在各自的计量装置内进行分批计量；热骨料采用累计计量方式；冷骨料的烘干加热和混合料的搅拌分别在两个不同的总成装置内进行；冷骨料烘干加热方式为火焰逆流式；混合料板和方式为旋转叶桨强制搅拌式。
优点：各总成结构基本定型、合理，自动化程度高；沥青混合料制备质量好，筛分后精确秤量，级配好，配合比好；烘干加热效果好，成品料含水量小；强制搅拌，混合料均
匀性好；变更配方容易、方便，能拌制各种需要的沥青混合料，故适应范围广。
缺点：生产过程中产生大量粉尘，易造成严重的环境污染，故对除尘装置的要求较高；二级布袋式除尘器成本高；生产工艺复杂；设备总成多，庞大；能耗大。中间环节过多，热能损失也较大。
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2 沥青拌合设备计量装置系统 2.1 计量装置组成及原理
热骨料计量装置也是强制间歇式沥青混合料拌合设备的必备装置，其功用是对经筛分后分仓暂存的不同规格的沙石材料，按骨料级配和配比要求分别进行精确计量，以达到所规定的级配和配比要求，保证成品料的品质。计量方法通常有两种：质量计量和容积计量，热骨料计量一般都是采用按质量计量。
计量秤有杠杆秤、电子秤等不同形式。其中电子秤体积小，精度高，安装方便，适用于远距离自动控制，但它对环境要求较高且维修较为复杂。目前拌合设备上基本采用电子秤。电子称由计量斗、压力或拉力传感器和电子测量器等组成。
计量秤有杠杆秤、电子秤等不同形式。其中电子秤体积小，精度高，安装方便，适用于远距离自动控制，但它对环境要求较高且维修较为复杂。目前拌合设备上基本采用电子秤。电子称由计量斗、压力或拉力传感器和电子测量器等组成。
图2-1为强制间歇式沥青混合料拌合设备的计量系统。正对着热骨料储仓下方的热骨料计量斗，通过四个称重传感器吊装在热储料仓的下方。不同规格的沙石材料按照级配质量比先后落入计量斗，经累计计量斗且
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达到设定值后计量斗卸料门开启，卸料于搅拌器中。当计量斗内落入物料时，传感器中的应变片的电阻值发生变化，使通过传感器的电压值改变，改变值被传给ADC0809进行A/D测量转换，并将转化后的信号传给单片机。单片机把测量值传送到工控机，工控机把控制信号发送给单片机或者单片机根据程序自己产生相应的控制信号并输出，控制执行机构完成相应的动作。
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图2-1 间歇强制式搅拌设备称量系统简图
1-搅拌器；2-沥青喷管；3-石粉称量斗；4石粉料螺旋输送器；5-石粉计量秤；6-热骨料储仓；7-骨料称量斗；8-三通阀；9骨料计量秤；10-沥青回油管；11-沥青进油管；12-沥青计量秤；13-沥青称量筒；14-沥青保温筒；15-沥青喷射泵
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2.2 计量装置控制系统基本工作原理 热骨料计量控制系统
热骨料计量斗采用四只5kN的称重传感器，并通过U形螺栓悬挂在热储料仓的下方。传感器并联使用，其灵敏度为2mV/V，激励电源为DC10V。热骨料计量斗可将四种热骨料依次称量并累加计量，即第一次称量的读数为第一种热骨料的质量，第二次的读数为第一、第二种热骨料的合计质量，依此类推。
沥青计量控制系统
沥青计量桶采用三只500N的拉力传感器并联使用，传感器的灵敏度为2mV/V，激励电源为DC10V。沥青计量时，沥青通过气控三通阀后注入沥青计量桶，当沥青的称重质量达到预先设定值时，三通阀关闭，即完成一次沥青计量。在热骨料计量斗放料闸门第二个放料动作开始的同时，沥青计量桶内称重好的沥青通过排放沥青阀的开启而流入搅拌器内。
热骨料计量装置需要完成的动作：
按照热骨料计量的工艺流程及设备的技术特点，将拌合设备分为以下11个动作：
1.热骨料计量传感器信号的测量及转换;2.热沥青计量传感器信号
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的测量及转换;3.1号热料仓卸料门气缸的开关控制;4.2号热料仓卸料门气缸的开关控制5.3号热料仓卸料门气缸的开关控制6.计量斗卸料门的开关控制7.沥青三通阀的控制8.沥青出口阀门的控制9.搅拌器卸料门控制10.搅拌器电机的控制11.沥青喷射泵电机控制
2.3 沥青拌和设备称量系统方案设计
沥青混合料搅拌设备是一种较为复杂，也是机电一体化技术较为密集的机械设备。对它的操作控制是一种系统工程。随着高等级公路建设的发展和对沥青混合料要求的提高。特别是对沥青混合料的配合比要求的提高，通过人工控制简单的继电器、接触器等控制已不能满足工程需要。因此，目前拌合设备操作和控制大多采用计算机自动化控制技术。即微机的自动化控制。微机自动化系统是保证拌合设备生产出高质量成品料的关键。所谓微机自动化控制，就是对设备系统工作次序及参数设定进行编程自动化控制，使各系统工作的顺序 参数的设定 参数的反馈 特别是计量控制和设定按照需求精确运转，并对混合料质量进行监控。拌合设备控制技术标志着搅拌设备的先进程度，控制系统水平的先进程度，控制系统水平的高低将直接影响拌合设备的性能指标。
1）计量装置典型控制体系
早期工业自动化控制系统功能简单，可靠性差，运行极不稳定，严
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格的说，只能称其为电路系统，而不具备真正意义上的自动化控制系统。20世纪70年代末以来，随着以电子计算机为基础的电子信息技术的发展，单片机、计算机和可编程控制器(PLC)广泛应用于工业自动化控制领域。而在公路施工领域，广泛应用和最为重要的自动化控制系统就是沥青拌合设备微机控制系统。
单片机具有较高的性能价格比、体积小、可靠性高、控制功能强、使用方便容易产品化，我们设计的沥青混合料搅拌设备控制系统运用的是“计算机 +单片机 ”体系结构，如图2-2所示
图2-2 计量装置控制的结构体系
2）计量装置组成结构
控制系统有上位机（由工控机和触摸屏组成）和下位机（由单片机组成），系统硬件结构如上图所示。该体系结构的控制系统采用单片机为主控设备，单片机与计算机之间连接较简单，不易受外界干扰可靠性较
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高，且单片机可独立于计算机运行；信号采集使用单片机扩展的AD模块，其性能非常稳定。
单片机作为控制系统的主控设备，用以实现模拟量输入处理和开关量输入输出处理，保证了数据输入输出处理准确、可靠。中央监控计算机与触摸屏（GOT）作为整个系统的监控设备，用以实时监控单片机的工作状态，修改单片机工作参数。要注意的是二者是俩套相互独立的系统，它们之间互不依赖。
中央监控计算机（简称工控机）采用了Windows XP平台，监控软件用Visual Basic开发，并以Microsoft Access为后台数据库，监控系统界面友好、运行稳定、操作简单。系统监控界面实时显示主要工作参数，操作人员可以直观的监视外部设备的工作状况，及时发现问题，实时修改工作参数；中央监控计算机还可以完成生产数据存储、报表打印任务，充分发挥了计算机的数值计算和数据处理能力；另外，运用计算机强大的图形处理功能，监控软件可以生动、直观地模拟设备生产状况并及时进行报警提示，使得系统操作更为简便直观，作为系统操作人员所需关注的就是整个系统及设备的管理。
触摸屏（GTO）作用和工控机大体相同，不同的是它的操作非常简便快捷。计算机需要专业人员操作而它无须具备计算机专业知识，所有操
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作只需用手指轻松触摸面就可完成。作为与单片机相匹配的外部扩展模块，其优越的可靠性和稳定性大大增强了系统的工作性能。以单片机为主控设备的控制系统，配料秤输出点可扩展，实现二次补偿，以确保配料精确可靠，计量精度高。单片机的采用，保证了系统功能强大、可靠性高、控制精度高。体系结构采用模块式，各控制单元由统一的标准模块组成，但偏紧的采用，保证了数据输入输出处理精确、可靠。
本系统在运行时，先有上位工控机将用户要求的沥青混凝土配料数据传到下位单片机控制站，然后再有单片机按梯形图程序进行控制。
3 沥青拌和设备控制系统硬件设计
根据系统的设计进行系统总体设计，系统包括热骨料计量传感器信号的测量及转换；.热沥青计量传感器信号的测量及转换；三个热料仓卸料门气缸的开关控制；计量斗卸料门的开关控制；沥青罐三通阀的开关控制；沥青出口阀门的控制；搅拌器卸料门控制；搅拌器电机的控制；沥青喷射泵电机控制等，其中搅拌器电机控制采用星型转三角形启动控制
系统原理电气图如3-1所示：
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3.1 单片机的选择
1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机，以体积小，功能全、价格低等自身的魅力，得到了广泛的应用。
目前，单片机正朝着高性能和多品种发展，但由于MCS-51系列8位单片机仍能满足绝大多数应用领域的需要，以MCS-51系列为主的8位单片机，现在以及以后的相当一段时期内将占据单片机应用的主导地位。 单片机具有较高的性能价格比，其应用系统具有印制板小、接插件少、安置调试简单方便等特点，且单片机应用系统结构简单，体积特别小，极易对系统机型电磁屏蔽等抗干扰措施。单片机对信息传输及对存储器和I/O接口的访问，一般都是在单片机内部进行的，因此，不易受外界的干扰。单片机采用面向控制的指令系统，实施控制功能特别强。CPU可以直接对I/O口进行输入、输出操作及逻辑运算，并且具有很强的位处理能力，能有针对性的解决有简单到复杂的各类控制任务。由于单片机具有体积小、功能强、性能价格比较高、系统拓展方便、硬件设计简单等优点。单片机的硬件功能具有广泛的通用性，使用方便、容易产品化。因此设计中选用MCS-51系列的单片机。
3.2 称重传感器
称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置，
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它的性能在很大程度上决定了电子衡器的精度和稳定性，因此被喻为衡器的心脏。下面分别对传感器的各项主要参数进行分析。
灵敏度的选择 :
通常，在传感器的线性范围内，希望灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但灵敏度高时，与被测量无关的外界噪声也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。
稳定性的选择 :
传感器使用一段时间后，其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除其本身结构外，主要是使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择适合的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。
环境对称重传感器会造成如下影响：
1. 高温环境造成传感器的涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化。
2. 露天粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。
3. 在腐蚀性较高的环境下，如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损
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或产生短路等影响。
4. 电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。 5. 易燃、易爆环境必须选用特制的防爆传感器。
传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能经受住长时间的考验。
精度的选择 :
精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就选用精度等级能满足要求的传感器。
精度选择满足下列两个条件：
1.满足仪表输入的要求。传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入信号。
2.满足整台电子秤精度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、
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仪表三部分组成，在对传感器精度选择的时候，应使传感器的精度略高于理论计算值
对传感器数量和量程的选择 :
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数（支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定）而定。
传感器量程的选择可依据秤的最大量程、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。根据经验，一般应使传感器工作在其30%～70%量程内，但有较大冲击力的衡器，在选用传感器时，一般要使传感器工作在其量程的20%～30%之内，才能保证传感器的使用安全和寿命。
*多传感器静态称重系统：
固定负荷（秤台、容器等）+ 变动负荷（需称量的载荷）≤选用传感器额定载荷 X 所配传感器个数 X 70%
*多传感器静态称重系统：
固定负荷（秤台、容器等）+ 变动负荷（需称量的载荷）>选用传感器额定载荷 X 所配传感器个数 X 60%
已知热料计量装置要计量的重量为1000Kg,料斗为4个传感器悬挂称量。这里假设料斗自重约200Kg根据上面公式,可计算得传感器的量程为428kg≤m≤500kg,
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热沥青计量传感器量程的选择：已知计量重量为80kg，3个称重传感器根据上面公式计算得到38kg≤m≤44kg，由此根据下面所列传感器型号进行选择：
选择S型称重传感器 型号：STC
图3-2
产品特点：
结构紧凑，安装方便 拉、压力均可
综合精度高，长期稳定性好 优质合金钢，表面镀镍
适用于吊钩秤、机电结合秤、料斗秤、料罐秤、包装秤、配料称重控制、试验机、力的监控及测量
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STC型传感器的技术参数： 表3-1： 技术参数 kg 额定载荷（R.C.） t 额定输出（R.O.） 零点平衡 综合误差 非线性 滞后 重复性 蠕变（30分钟） 正常工作温度范围 允许工作温度范围 温度对灵敏度影响 温度对零点影响 推荐激励电压 最大激励电压 输入阻抗
5, 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 500 1, 2, 3, 5 2±0.0050 ±0.018 ±0.030 ±0.030 ±0.020 ±0.170 ±0.024 -10...+40 -20...+70 ±0.02 ±0.02 10 15 380±5 18
mV/V mV/V %R.O. %R.O. %R.O. %R.O. %R.O. ℃ ℃ %R.O./10 ℃ %R.O./10 ℃ VDC VDC Ω
输出阻抗 绝缘阻抗 安全过载 极限过载 弹性元件材料 防护等级 电缆线长度 接线方式
Ω MΩ %R.C. %R.C. m 350±3 >5000 150 300 合金钢 IP65/ IP66 3m(5-50kg)，5m(100kg…5t) 激励 信号 红：＋ 黑：– 绿：＋ 白：– 表 3-2
额定载荷（kg） 5, 10, 20, 30, 50 100, 200, 300, 500 mm 1000,1500 50.8 76.2 25.4 33 12×1.75
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L mm 50.8 mm 50.8 76.2 19.1 27 12×1.75 M 63.5 12.7 20 M 8×1.25 M H W W1 M
2000,3000,5000
mm 76.2 107.9 25.4 33 M 18×1.5 根据以上计算所得的传感器的量程选择
STC型量程为50kg的传感器3个；STC型量程为500kg的传感器4个
传感器信号经过变送器后转换为0~5V输出，符合单片机输入特性 变送器选择:
选择压力变送器，一般根据变送器的压力介质；变送器的精度；变送器要测量的压力；需要得到怎样的输出信号；变送器的温度范围；励磁电压:变送器的互换性:变送器的封装:变送器超时工作后需要保持稳定度等参数进行选择
ADC0809的概述： 1．主要特性
1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为
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500kHz时）
4）单个+5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40～+85摄氏度 7）低功耗，约15mW。
2．内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。
3．外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。 2-1～2-8：8位数字量输出端。
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ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一+5V。 GND：地。
3.3 气缸
热料仓卸料门的开闭采用气缸直接控制，采用气动装置具有以下优
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点：
气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。介质为空气，较之液压介质来说不易燃烧，故使用安全，工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单，不污染环境，成本低；输出力以及工作速度的调节非常容易。气缸的动作速度一般小于1M/S，比液压和电气方式的动作速度快；可靠性高，使用寿命长；利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气；全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压方式相比，气动方式可在高温场合使用；由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送
采用三位五通电磁换向阀对气缸进行控制，可实现气缸的位置控制，原理如下：
三位电磁阀有两个线圈，我们假设称之为A以及B线圈AB都不通电的时候阀芯是1个位置，即中位，气缸不动作。当A通电、B断电时阀芯会动作，阀芯处于第2个位置，气缸伸出。当A断电，B通电的时候阀芯的位置是第3个位置，气缸缩回。
根据系统的要求，选择双作用气缸，气缸的载荷类型为静载荷，负载率η≤70%
= F/F0100%
式中：F——为载荷—F0—为理论推力（拉力）
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已知推力要求达到50kg，行程400mm, F0F/0.7=5010/0.7=715N
根据力和行程选择QGS40×400B-MP4型气缸，缸径40mm,行程400mm，工作压力在0.7~0.8MP即可满足要求。根据换向及位置控制要求选择三位五通电磁阀，型号为：Q35DC-10。
其控制回路如图3-3所示：
图3-3 阀门气缸控制回路
3.4 电动机的启动控制及继电器的选择
搅拌器电机功率为20千瓦，因起动电流较大，所以采用降压起动方式起动
降压起动控制线路
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起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动后再将电压恢复到额定值，使之在正常电压下运行。电枢电流和电压成正比例，所以降低电压可以减小起动电流，不致在电路中产生过大的电压降，减小对线路电压的影响。常用的降压起动有星形—三角形换接、定子串电阻、自耦变压器等起动方法。
星形—三角形换接降压起动控制线路
正常运行时，电动机定子绕组是接成三角形的，起动时把它接成星形，起动即将完毕时再恢复成三角形。目前4kW以上的J02、J03系列的三相笼型异步电动机定子绕组在正常运行时，都是接成三角形的，对这种电动机就可采
用星形—三角形换接降压起动。 图3-4 Y-△降压起动控制线路
图3-4是一种Y-△起动线路。从主回路可知，如果控制线路能使电动机接成星形（即KM1主触头闭合），并且经过一段延时后再转换成三角形（QS主触头打开，KM2主触头闭合），则电动机就能实现降压起动，而后再自动转换到正常速度运行。控制线路的工作过程如下：
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KM2与KM1的动断触头是保证接触器KM2与KM1不会同时通电，以防电源短路。
4 沥青拌合站称量系统控制程序设计
4.1 上位机程序设计：
接收下位机的信息，并经行显示，对配料质量进行计算，给下位机发送配料信息或动作信息，上位机流程如图4-1所示：
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图4-1 上位机程序流程图
图4-2 上位机程序界面
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Private Sub Form_Load() Dim a%, b%, c%, d% With MSComm1 .CommPort = 3
.Settings = \"9600,n,8,1\" .InputMode = comInputModeBinary .RThreshold = 1 .InputLen = 0 .OutBufferCount = 0 .InBufferCount = 0 End With
If Not MSComm1.PortOpen Then MSComm1.PortOpen = True End If End Sub
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Private Sub Command1_Click()
'写通讯及返回值送入ABCD等，一共八位数据
'点击发送配方计算机向单片机发送8位数据，连同起始位、数据位数、8位数据、奇偶校验位、停止位一共十二位
If (Text1.Text + Text2.Text + Text3.Text + Text4.Text = 0) And Text10.Text = 0 Then
MsgBox \"请输入配方\" End If
If Text10.Text = 0 Then MsgBox \"请设置搅拌时间\" End If Form1.Cls
Print \"请连接线至单片机” Command3.Enabled = False End Sub
Private Sub Command2_Click()
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Command3.Enabled = True ProgressBar1.Value = 0 ProgressBar2.Value = 0 ProgressBar3.Value = 0 ProgressBar4.Value = 0 Text5.Text = 0 Form1.Cls
Timer1.Enabled = False Timer2.Enabled = False Timer3.Enabled = False Timer4.Enabled = False Timer5.Enabled = False End Sub
Private Sub Command3_Click()
If Text1.Text + Text2.Text + Text3.Text + Text4.Text = 0 Then
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MsgBox \"请输入配方\" ElseIf Text10.Text = 0 Then MsgBox \"请设置搅拌时间\" Else
Timer1.Enabled = True End If End Sub
Private Sub Timer1_Timer() a = Val(Text6) + 1 Text6.Text = a ProgressBar1.Value = a If a = Val(Text1) Then Timer2.Enabled = True Timer1.Enabled = False End If
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End Sub
Private Sub Timer2_Timer() b = Val(Text7) + 1 Text7.Text = b ProgressBar2.Value = b If b >= Val(Text2) Then Timer3.Enabled = True Timer2.Enabled = False End If End Sub
Private Sub Timer3_Timer() c = Val(Text8) + 1 Text8.Text = c ProgressBar3.Value = c If c >= Val(Text3) Then
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Timer4.Enabled = True Timer3.Enabled = False End If End Sub
Private Sub Timer4_Timer() d = Val(Text9) + 1 Text9.Text = d ProgressBar4.Value = d If d >= Val(Text4) Then Timer4.Enabled = False Timer5.Enabled = True End If End Sub
Private Sub Timer5_Timer() v = Val(Text5) + 1
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Text5.Text = v
If v >= Val(Text10) Then Timer5.Enabled = False MsgBox \"搅拌完毕，请停止\" End If End Sub
'以下为通信部分 '接收部分：
Private Sub MSComm1_OnComm() Dim rcvlenth Dim rev() As Byte rcvlenth = -1 Dim rcvtemp() As Byte Dim rcv(9) As Byte
Select Case MSComm1.CommEvent
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Case comEvReceive rcvtemp = MSComm1.Input For i = 2 To 11 rcvlenth = rcvlenth + 1 rcv(rcvlenth) = rcvtemp(i) Next i End Select
Dim y(4) As Integer For u = 0 To 4
y(u) = rcv(2 * u) Or rcv(2 * u + 1) * 256 Next a = rcv(1) b = rcv(2) c = rcv(3) d = rcv(4)
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ProgressBar1.Value = a ProgressBar2.Value = b ProgressBar3.Value = c ProgressBar4.Value = d Text6.Text = a Text7.Text = b Text8.Text = c Text9.Text = d End Sub '发送部分：
Private Sub 开始发送_Click()
If Text1.Text + Text2.Text + Text3.Text + Text4.Text = 0 Then MsgBox \"请输入配方\" End If
If Text10.Text = 0 Then
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MsgBox \"请设置搅拌时间\" End If
p1 = Text1.Text p2 = Text2.Text p3 = Text3.Text p4 = Text4.Text p5 = Text10.Text
sdata1 = Array(p1, p2, p3, p4, p5) Dim nByte(14) As Byte Dim sdata(9) As Byte For x = 0 To 4
sdata(2 * x) = sdata1(x) And &HFF sdata(2 * x + 1) = Int(sdata1(x) / 256) Next x nByte(0) = 0
37
nByte(1) = 14 fcs = nByte(1) For i = 2 To 6
nByte(i) = sdata(i - 2) fcs = scs Xor nByte(i) Next
nByte(i) = fcs '此时i=7 nByte(i + 1) = &HFF MSComm1.Output = nByte End Sub
4.2 沥青拌合站骨料称量系统程序设计 热骨料计量流程序程如图4-3所示：
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图4-3 热骨料计量流程图
沥青计量程序流程图4-4所示：
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图4-4 沥青计量程序流程图
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5 小结
一、通过这一次的课程设计,其中收获颇丰,这次课程设计历经两个星期，经过这俩星期的实践和体验我们学到的不仅是知识更多的是团队和合作。
二、课本知识没有记得太牢固,做题的课程中,不断翻阅课本,查看知识点,可以说是\"补\"成的作品。让我们把理论与实践结合起来更好的提高了自己的能力。
三、这次课程设计离不开老师和同学的耐心帮助,光靠自己是一项艰巨的任务。
四、由于缺乏设计经验,在设计VB界面过程中,不断修改,造成代码繁杂；同时由于对画图知识的欠缺，造成了绘图困难浪费了大量的时间。 五、百度的确是个好帮手,有什么异常和错误,百度一下是我首先选择的解决问题的途径。
六、设计过程中遇到不少麻烦,一个很小的错误都能耗上一天功夫,深有体会,所以仔细认真是不可小视的。
最后,也让我体会到是团队协作的必要性.在此,再次感谢老师和同学的帮助和鼓励支持。
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参考文献
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[3] 姜培刚，盖玉先.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
[4] 吴昌平.Visual Basic6.0程序设计[M].2版.北京：人民邮电出版社，2007.
[5] 梁杰，于明进，路晶 现代工程机械电气与电子控制 人民交通出版社2005
[6] 梁景凯，盖玉先 机电一体化技术与系统 机械工业出版社 2007 [7] 贾民平，张洪亭 测试技术 高等教育出版社 2010
[8] 赵全利，肖兴达 单片机原理及应用教程 机械工业出版社 2010 [9] 焦生杰 工程机械机电液一体化 人民交通出版社 2000
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