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【摘 要】微机控制搅拌机滚筒式沥青混合料是筑路机械在我国的发展方向。与强制混合装置相比，混合微机控制设备具有结构简单、使用效果好、维护成本低，移动方便、空气污染少等特点，特别是在经济效益上的优越性。论文介绍了筑路工程滚筒式沥青混凝土搅拌机，根据生产过程，将控制系统分为相对独立的沥青比例控制系统和温度控制系统控制程序。
【Abstract】The drum type asphalt mixture controlled by microcomputer is the development direction of road machinery in china.Compared with forced mixing device， mixing microcomputer control equipment has the advantages of simple structure， good use effect， low maintenance cost， convenient to move， less air pollution， especially the superiority on economic benefit. This paper introduces a roller type asphalt concrete mixer for road engineering. According to the production process， the control system is divided into relatively independent asphalt proportion control system and temperature control system control program.
【關键词】沥青混合料；滚筒式搅拌机；控制系统
【Keywords】asphalt mixture；drum mixer；control system
【中图分类号】TU85 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0167-02
1 引言
滾筒式沥青混凝土搅拌机可以在低温或室温产生大量的高质量的混合搅拌料，该设备轻便、高效、经济，已被广泛使用。沥青混凝土道路施工需要大量的沥青和石料，在此过程中，可以进行旧有混凝土回收再利用。但在沥青混凝土道路修复或重建中，通常很清楚的是，旧的沥青混凝土已经被拆除，而没有使用。因此，旧的沥青混凝土要经济的合理的再利用，也是辅助道路建筑材料的来源。本文对沥青混凝土搅拌微机测控系统的硬件、软件系统进行设计研究。
2 控制硬件系统
滚筒式沥青混合料搅拌机的计算机智能控制系统、物料温度、房间温度的需要，沥青烟气温度的温度模拟量，皮带速度、瞬时流量和累积流量和速度再生沥青，响应频率不同的开关过程和控制输入。根据混频器的实时控制要求，控制系统由多个微机控制系统组成。主机和从机数据通过串口传输。
2.1 用于多单片机的温度测量系统
根据该行业的特点，采用热电偶技术对烟气温度和沥青温度进行了测量。该系统实用新型结构简单、可靠性高、精度高、电路结构简单，可方便地连接到计算机测量接口板[1]。在控制系统中，采用A/D板A/D板输出热电偶测量，每个功能都有单片机设计、数据采集和串行通信电路、A/D可以很容易地使用光电隔离，从而提高抗干扰能力和可靠性。考虑两行模拟输入的A/D板，A/D板采用差分放大器，放大器输入差分放大器电路实现了平衡，对称，减少了干扰，特别是常见的模态干扰。
2.2 通讯协议
根据控制系统的特点，使用不同的通信协议，特别是开发的一种简便、有效、安全的通信协议，提高了效率和串行通信的可靠性，使系统正常运行。串口通信方式发送和接收两个电线，使用主从模式，以计算机为主机，将收集的单片机控制面板，收集到的数据被组织成一个多机系统。使用单一字节地址作为一个命令来收集数据，使用编码模式，输入板能传输数据，使它可以得到所需的数据[2]。
2.3 通讯协议的分析
该系统可以满足应用系统的要求，通信协议能够提高数据传输的效率。主机发送的输出或采集指令，包括地址信息，以单片集成电路只要考虑接收地址和单片集成电路的命令是一样的，并做出相应的处理，不可以处理不同的地址。单个芯片机通信协议的处理过程简单且响应迅速。该标准适用于通信协议帧格式，但标准通信协议帧格式是复杂的，处理器响应速度慢，传输效率低。
3 控制系统软件
3.1 数据采集模块
①使用通信控件进行数据采集：根据沟通事件的事件标志判断，就可知触发事件的原因和相应的处理。根据通信协议和外部收集板，串行通信程序来收集数据，并相应处理它们。在一个程序中控制数据收集和时间控制的时间间隔太长，导致采样周期太长，不能满足控制需求。时间间隔太小，其他控件被激活的影响，也会影响实时的过程。所以，激活定时控制的时间间隔应该根据系统选择。在数据收集程序中，正确的数据收集和通信超时的处理是必需的，避免出现整个程序中出现沟通问题。
②多线程数据采集：Windows操作系统是一个多任务操作系统，实现高速数据采集是利用多任务操作系统的优势和多线程串行通信。利用VC动态链接库（DLL），实现串口初始化线程按照通信协议中的时序进行数据采集和数据预处理。读写串口操作采用非重叠方式，动态链接库使用Win32 API负责超时和其他错误的有效处理[3]。整个采集过程与VB程序无关线程。收集的数据存储在动态链接库的内存数据部分。VB程序提供的动态链接库配置参数的通信接口功能，读取数据，获得每个通信板的状态，并可直接用于数据交换接口函数和外部数据板。 3.2 实时监控模块
底部的监视画面，有温度控制阀门和油石比控制两个滚动条的阀门开启，每个滚动条上有两个自动和手动选择按钮。通过选择控制钮，您可以选择自动或手动控制材料温度控制输出。输出使用自动控制模式，单片机自动控制，采用手动控制方式，使用鼠标点击左边或者右边的滚动条左侧箭头更改打开阀门，阀门用滚动条来改变阀门的开度，阀门在滚动条相应的右上角显示百分比的形式打开。
3.3 数据库管理模块
记录工作现场的工作设定参数和各种状态值，以供图表显示功能和历史数据查询。添加通信协议，接收端反馈在每次发送数据之后反馈一个信息，验证信息是否接收成功，在接收错误情况下重新发送，并且加入计数器。发送多次失败则进入跳频模式。软件处理流程是当一次数据被采集之后數据库自行处理，而后打包发送，数据再交由专门的采集装置进行处理。每当数据接收端通过串口将数据发送给计算机时，软件通过这个事件得知有新的数据送到后在事件的处理模型中将新收到的数据加入显示部分。然后程序再依次执行绘制图、曲线来完成整个图形的绘制，最后则通过后台的运行处理机制将所有的数据进行规划管理。
3.4 人机界面特点
人机界面设计根据搅拌机的生产过程，根据图形颜色动画定位，使操作更方便、直观，实现计算机再生料的油石比和材料温度的沥青混凝土搅拌机组合控制系统。为了提高工作的可靠性，不用键盘、使用鼠标来进行数据设置，機器的交互操作，界面友好，操作方便、直观。
3.5 视频传输系统
视频传输系统能将现场情况传输到控制中心实现远程监控，主要完成的功能是能实现视频的无线传输，并且根据应用的要求，在传输视频的同时能传输指令信号，信号的输入输出都是以RS232指令形式存在。因为本系统直接采用无线视频音频发射模块TX240147和接收模块RX2188，这两个模块本身能够实现视频和音频的无线传输，所以视频的传输可以直接通过模块来完成。而我们的指令信号可以通过模块的音频段来传输。发射模块采用的是FM调制，接收模块采用的是FM解调。
本系统传输的视频格式是PAL和NTSC，本身是一种模拟信号。这两种信号带块都在6MHz以内。TX24017和RX2188这两个模块采用FM调制与解调能良好的实现对这两种制式的信号的无线传输。
按照物理要求设置好模块，发射模块接入75欧姆的视频输入端，接收模块接75欧姆的视频输出端，同时将CH1，CH2，CH3三个引脚悬空，这样发射和接收模块都将设定在通道四上。
系统要传输的指令信号是以RS232形式存在的。而无线模块传输的是音频信号，音频传输最高的传输频率大约是10kHz，其输入电平VPP限制在1V。所以需要对RS232信号进行一系列的变换才能进行传输。
因为模块本身传送的音频信号在10kHz，而系统要传输的是方波信号，为了能在接收端良好的恢复出信号，我们要取方波基波信号的5次谐波，这样我们要传送的基波信号为2400比特。
4 结语
综上所述，为了促进中国滚筒式沥青搅拌设备的发展，本文设计了一套全新的电脑控制系统，包括硬件通信协议、温度采集、数据采集、全面监控、控制系统核心过程和数据库管理。此系统经过验证具有一定的实际应用价值。
【参考文献】
【1】曹勇涛. 双滚筒连续式沥青搅拌设备方案设计[J]. 筑路机械与施工机械化， 2015， 32（9）：94-96.
【2】李晶. 沥青混凝土搅拌机除尘设备的改进升级[J]. 现代工业经济和信息化， 2016， 6（23）：27-29.
【3】邱丽鹏， 马学良. 沥青拌站设备控制系统的更新改造[J]. 自动化与仪器仪表， 2016（11）：51-54.
【Abstract】The drum type asphalt mixture controlled by microcomputer is the development direction of road machinery in china.Compared with forced mixing device， mixing microcomputer control equipment has the advantages of simple structure， good use effect， low maintenance cost， convenient to move， less air pollution， especially the superiority on economic benefit. This paper introduces a roller type asphalt concrete mixer for road engineering. According to the production process， the control system is divided into relatively independent asphalt proportion control system and temperature control system control program.
【關键词】沥青混合料；滚筒式搅拌机；控制系统
【Keywords】asphalt mixture；drum mixer；control system
【中图分类号】TU85 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0167-02
1 引言
滾筒式沥青混凝土搅拌机可以在低温或室温产生大量的高质量的混合搅拌料，该设备轻便、高效、经济，已被广泛使用。沥青混凝土道路施工需要大量的沥青和石料，在此过程中，可以进行旧有混凝土回收再利用。但在沥青混凝土道路修复或重建中，通常很清楚的是，旧的沥青混凝土已经被拆除，而没有使用。因此，旧的沥青混凝土要经济的合理的再利用，也是辅助道路建筑材料的来源。本文对沥青混凝土搅拌微机测控系统的硬件、软件系统进行设计研究。
2 控制硬件系统
滚筒式沥青混合料搅拌机的计算机智能控制系统、物料温度、房间温度的需要，沥青烟气温度的温度模拟量，皮带速度、瞬时流量和累积流量和速度再生沥青，响应频率不同的开关过程和控制输入。根据混频器的实时控制要求，控制系统由多个微机控制系统组成。主机和从机数据通过串口传输。
2.1 用于多单片机的温度测量系统
根据该行业的特点，采用热电偶技术对烟气温度和沥青温度进行了测量。该系统实用新型结构简单、可靠性高、精度高、电路结构简单，可方便地连接到计算机测量接口板[1]。在控制系统中，采用A/D板A/D板输出热电偶测量，每个功能都有单片机设计、数据采集和串行通信电路、A/D可以很容易地使用光电隔离，从而提高抗干扰能力和可靠性。考虑两行模拟输入的A/D板，A/D板采用差分放大器，放大器输入差分放大器电路实现了平衡，对称，减少了干扰，特别是常见的模态干扰。
2.2 通讯协议
根据控制系统的特点，使用不同的通信协议，特别是开发的一种简便、有效、安全的通信协议，提高了效率和串行通信的可靠性，使系统正常运行。串口通信方式发送和接收两个电线，使用主从模式，以计算机为主机，将收集的单片机控制面板，收集到的数据被组织成一个多机系统。使用单一字节地址作为一个命令来收集数据，使用编码模式，输入板能传输数据，使它可以得到所需的数据[2]。
2.3 通讯协议的分析
该系统可以满足应用系统的要求，通信协议能够提高数据传输的效率。主机发送的输出或采集指令，包括地址信息，以单片集成电路只要考虑接收地址和单片集成电路的命令是一样的，并做出相应的处理，不可以处理不同的地址。单个芯片机通信协议的处理过程简单且响应迅速。该标准适用于通信协议帧格式，但标准通信协议帧格式是复杂的，处理器响应速度慢，传输效率低。
3 控制系统软件
3.1 数据采集模块
①使用通信控件进行数据采集：根据沟通事件的事件标志判断，就可知触发事件的原因和相应的处理。根据通信协议和外部收集板，串行通信程序来收集数据，并相应处理它们。在一个程序中控制数据收集和时间控制的时间间隔太长，导致采样周期太长，不能满足控制需求。时间间隔太小，其他控件被激活的影响，也会影响实时的过程。所以，激活定时控制的时间间隔应该根据系统选择。在数据收集程序中，正确的数据收集和通信超时的处理是必需的，避免出现整个程序中出现沟通问题。
②多线程数据采集：Windows操作系统是一个多任务操作系统，实现高速数据采集是利用多任务操作系统的优势和多线程串行通信。利用VC动态链接库（DLL），实现串口初始化线程按照通信协议中的时序进行数据采集和数据预处理。读写串口操作采用非重叠方式，动态链接库使用Win32 API负责超时和其他错误的有效处理[3]。整个采集过程与VB程序无关线程。收集的数据存储在动态链接库的内存数据部分。VB程序提供的动态链接库配置参数的通信接口功能，读取数据，获得每个通信板的状态，并可直接用于数据交换接口函数和外部数据板。 3.2 实时监控模块
底部的监视画面，有温度控制阀门和油石比控制两个滚动条的阀门开启，每个滚动条上有两个自动和手动选择按钮。通过选择控制钮，您可以选择自动或手动控制材料温度控制输出。输出使用自动控制模式，单片机自动控制，采用手动控制方式，使用鼠标点击左边或者右边的滚动条左侧箭头更改打开阀门，阀门用滚动条来改变阀门的开度，阀门在滚动条相应的右上角显示百分比的形式打开。
3.3 数据库管理模块
记录工作现场的工作设定参数和各种状态值，以供图表显示功能和历史数据查询。添加通信协议，接收端反馈在每次发送数据之后反馈一个信息，验证信息是否接收成功，在接收错误情况下重新发送，并且加入计数器。发送多次失败则进入跳频模式。软件处理流程是当一次数据被采集之后數据库自行处理，而后打包发送，数据再交由专门的采集装置进行处理。每当数据接收端通过串口将数据发送给计算机时，软件通过这个事件得知有新的数据送到后在事件的处理模型中将新收到的数据加入显示部分。然后程序再依次执行绘制图、曲线来完成整个图形的绘制，最后则通过后台的运行处理机制将所有的数据进行规划管理。
3.4 人机界面特点
人机界面设计根据搅拌机的生产过程，根据图形颜色动画定位，使操作更方便、直观，实现计算机再生料的油石比和材料温度的沥青混凝土搅拌机组合控制系统。为了提高工作的可靠性，不用键盘、使用鼠标来进行数据设置，機器的交互操作，界面友好，操作方便、直观。
3.5 视频传输系统
视频传输系统能将现场情况传输到控制中心实现远程监控，主要完成的功能是能实现视频的无线传输，并且根据应用的要求，在传输视频的同时能传输指令信号，信号的输入输出都是以RS232指令形式存在。因为本系统直接采用无线视频音频发射模块TX240147和接收模块RX2188，这两个模块本身能够实现视频和音频的无线传输，所以视频的传输可以直接通过模块来完成。而我们的指令信号可以通过模块的音频段来传输。发射模块采用的是FM调制，接收模块采用的是FM解调。
本系统传输的视频格式是PAL和NTSC，本身是一种模拟信号。这两种信号带块都在6MHz以内。TX24017和RX2188这两个模块采用FM调制与解调能良好的实现对这两种制式的信号的无线传输。
按照物理要求设置好模块，发射模块接入75欧姆的视频输入端，接收模块接75欧姆的视频输出端，同时将CH1，CH2，CH3三个引脚悬空，这样发射和接收模块都将设定在通道四上。
系统要传输的指令信号是以RS232形式存在的。而无线模块传输的是音频信号，音频传输最高的传输频率大约是10kHz，其输入电平VPP限制在1V。所以需要对RS232信号进行一系列的变换才能进行传输。
因为模块本身传送的音频信号在10kHz，而系统要传输的是方波信号，为了能在接收端良好的恢复出信号，我们要取方波基波信号的5次谐波，这样我们要传送的基波信号为2400比特。
4 结语
综上所述，为了促进中国滚筒式沥青搅拌设备的发展，本文设计了一套全新的电脑控制系统，包括硬件通信协议、温度采集、数据采集、全面监控、控制系统核心过程和数据库管理。此系统经过验证具有一定的实际应用价值。
【参考文献】
【1】曹勇涛. 双滚筒连续式沥青搅拌设备方案设计[J]. 筑路机械与施工机械化， 2015， 32（9）：94-96.
【2】李晶. 沥青混凝土搅拌机除尘设备的改进升级[J]. 现代工业经济和信息化， 2016， 6（23）：27-29.
【3】邱丽鹏， 马学良. 沥青拌站设备控制系统的更新改造[J]. 自动化与仪器仪表， 2016（11）：51-54.