使用PLC實(shí)現(xiàn)單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化控制

摘 要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加大了對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求。單缸液壓圓錐破碎機(jī)是一種應(yīng)用于礦山選礦中的重要設(shè)備，其廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工等多個(gè)行業(yè)中。單缸液壓圓錐破碎機(jī)在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中一直采用的是人工調(diào)整的方式來(lái)控制單缸液壓圓錐破碎機(jī)的礦石處理量和排礦口，操作復(fù)雜且效率不高，依靠人工調(diào)節(jié)的方式無(wú)法發(fā)揮單缸液壓圓錐破碎機(jī)最大的工作效率。所以，做好單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化改造，提高單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化控制水平是生產(chǎn)發(fā)展的客觀需求。文章將在分析單缸液壓圓錐破碎機(jī)工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)如何使用S7-200PLC來(lái)做好單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化改造進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)胃滓簤簣A錐破碎機(jī)；自動(dòng)控制；PLC

前言

破碎機(jī)是廣泛應(yīng)用于礦山生產(chǎn)的主要設(shè)備。在長(zhǎng)期的使用和研究中，單缸液壓圓錐破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)得以不斷的改進(jìn)和完善，從而使得單缸液壓圓錐破碎機(jī)不論是在工作效率還是節(jié)能方面都有著較大的提高。但是單缸液壓圓錐破碎機(jī)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用過(guò)程中，在單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化控制方面的應(yīng)用與研究相對(duì)較為欠缺，單缸液壓圓錐破碎機(jī)的操控多使用人工進(jìn)行控制，為進(jìn)一步提高單缸液壓圓錐破碎機(jī)的工作效率，需要對(duì)單缸液壓圓錐破碎機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化改造，提高單缸液壓圓錐破碎機(jī)的設(shè)備作業(yè)效率、減少單缸液壓圓錐破碎機(jī)的工作能耗，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制的改造方案設(shè)計(jì)

1.1 單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)控制要求

在單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化改造過(guò)程中需要設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)兩種控制方式，兩種控制模式相互切換。在單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制模式下，控制系統(tǒng)可以根據(jù)主軸電機(jī)功率大小調(diào)整給礦電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制單缸液壓圓錐破碎機(jī)在工作時(shí)的負(fù)荷控制，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定自動(dòng)調(diào)整排礦口的大小。在單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制的過(guò)程中，需要確保PLC控制系統(tǒng)能將單缸液壓圓錐破碎機(jī)中的主軸電機(jī)功率、排礦口尺寸、破碎機(jī)工作時(shí)的潤(rùn)滑油溫度、液壓系統(tǒng)中的各項(xiàng)壓力指標(biāo)以及采集電機(jī)的工作時(shí)的工作狀態(tài)，將以上這些數(shù)據(jù)顯示在單缸液壓圓錐破碎機(jī)的操控界面上。

1.2 單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)由PLC、觸摸屏、各類傳感器（位移、溫度、壓力等方面的檢測(cè)）、功率送變器檢測(cè)單缸液壓圓錐破碎機(jī)主軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。將采集到的各類信號(hào)輸送到PLC中，PLC根據(jù)預(yù)先編制的程序?qū)Σ杉降男盘?hào)進(jìn)行處理并完成相應(yīng)的動(dòng)作輸出用以控制單缸液壓圓錐破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、液壓系統(tǒng)中的電磁閥開(kāi)口量的大小，其目標(biāo)是完成主電機(jī)功率恒定不變，即單缸液壓圓錐破碎機(jī)的負(fù)荷保持平穩(wěn)。PLC與上位機(jī)采用ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。

2 單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件組成

測(cè)量單缸液壓圓錐破碎機(jī)主電動(dòng)機(jī)功率檢測(cè)設(shè)備選用的是XPW型的功率變送器，對(duì)于單缸液壓圓錐破碎機(jī)排礦口開(kāi)度的檢測(cè)使用位移傳感器，對(duì)于單缸液壓圓錐破碎機(jī)中的潤(rùn)滑油的溫度使用溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，液壓系統(tǒng)中的壓力采用的是1151壓力送變器完成對(duì)于液壓系統(tǒng)壓力的測(cè)量，以上這些信號(hào)都是模擬量輸入信號(hào)。為控制單缸液壓圓錐破碎機(jī)的送料速度，需要對(duì)單缸液壓圓錐破碎機(jī)送料給礦的膠帶輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加以控制，PLC通過(guò)連接變頻器來(lái)加以實(shí)現(xiàn)，選用型號(hào)為MM-420型的變頻器。單缸液壓圓錐破碎機(jī)排礦口的開(kāi)度是通過(guò)調(diào)節(jié)電壓或是電流來(lái)控制液壓系統(tǒng)中的電液伺服閥的開(kāi)口量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)的單缸液壓圓錐破碎機(jī)的手動(dòng)操控模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)排礦口的自動(dòng)控制，因此需要在液壓系統(tǒng)中加裝電液私服系統(tǒng)來(lái)提高液壓系統(tǒng)的精確控制能力，通過(guò)將原液壓系統(tǒng)中的手動(dòng)換向閥更換為電液伺服閥通過(guò)PLC的模擬量輸出來(lái)對(duì)其加以控制。液壓系統(tǒng)電液伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

通過(guò)對(duì)單缸液壓圓錐破碎機(jī)所需控制的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)需要處理：數(shù)字輸入信號(hào)14個(gè)（順序停止、啟動(dòng)信號(hào)、主機(jī)熱保護(hù)信號(hào)、給料機(jī)熱保護(hù)信號(hào)、油泵電機(jī)狀態(tài)信號(hào)及熱保護(hù)信號(hào)、冷卻泵工作信號(hào)、加熱器熱保護(hù)等）、數(shù)字輸出信號(hào)有6個(gè)（主電機(jī)啟停信號(hào)、油泵控制信號(hào)、液壓泵啟停信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等），模擬量輸出信號(hào)有2個(gè)，模擬量輸入信號(hào)有5個(gè)（主電機(jī)功率、油箱溫度、液壓系統(tǒng)壓力等）。選用西門子S7-200系列的226型CPU，其自身帶有24個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)和16個(gè)數(shù)字量信號(hào)輸出點(diǎn)，通過(guò)在擴(kuò)展槽口加裝模擬量輸入模塊EM235用以滿足輸入需求，此模塊包含有4個(gè)模擬量輸入點(diǎn)和1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，并在擴(kuò)展接口加裝通信接口模塊EM277用Profibus總線與上位機(jī)進(jìn)行連接通信。

3 單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制的系統(tǒng)設(shè)軟件編制

單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用PLC作為主控設(shè)備，因此，需要做好PLC控制程序的編制，PLC程序編制過(guò)程中需要注意做好對(duì)于采集的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，做好對(duì)于單缸液壓圓錐破碎機(jī)中排礦口尺寸的PID控制，確保對(duì)于單缸液壓圓錐破碎機(jī)排礦口的開(kāi)口量控制，做好對(duì)于單缸液壓圓錐破碎機(jī)中主電機(jī)的功率模糊控制。

在數(shù)據(jù)采集與參數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，對(duì)于輸入/輸出的模擬量需要注意做好標(biāo)度的轉(zhuǎn)換，將其輸入的電壓或電流轉(zhuǎn)換為實(shí)際值參數(shù)。PLC所采集的模擬量輸入模塊各通道讀數(shù)的范圍為0～32000。在參數(shù)設(shè)置時(shí)可以將讀數(shù)范圍的上下限比對(duì)傳感器的上下限，從而將傳感器所輸出的電流或是電壓值轉(zhuǎn)化為實(shí)際值。PLC中的模擬量輸入模塊讀取的數(shù)值存儲(chǔ)在AIWX（X取值為0，2，4，6）單元，以單缸液壓圓錐破碎機(jī)中的主電機(jī)的測(cè)量信號(hào)為例，其功率測(cè)量模塊的測(cè)量范圍為0～500kV，輸出的測(cè)量值范圍為0～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，在對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)的過(guò)程中，功率輸入信號(hào)從第一信道輸入，其標(biāo)度轉(zhuǎn)換通過(guò)使用SUB、DIV兩個(gè)模塊加以轉(zhuǎn)換。

單缸液壓圓錐破碎機(jī)主機(jī)功率的模糊控制其主要是根據(jù)所設(shè)計(jì)的模糊控制模型加以實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)將測(cè)量的電機(jī)實(shí)際功率值與系統(tǒng)所設(shè)定的功率值進(jìn)行對(duì)比并將誤差值模糊化，以此作為輸出控制信號(hào)。

4 結(jié)束語(yǔ)

單缸液壓圓錐破碎機(jī)是在礦山開(kāi)采、冶煉以及水泥等應(yīng)用極為廣泛的一種粉碎設(shè)備，做好單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化控制，可以有效的提高單缸液壓圓錐破碎機(jī)的工作效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。文章主要對(duì)如何使用PLC作為單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制核心實(shí)現(xiàn)對(duì)于單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化控制進(jìn)行了分析闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]玄作為.模糊控制技術(shù)在破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].首鋼科技，2007，1.

[2]劉成強(qiáng).新型單缸液壓圓錐破碎機(jī)液壓保護(hù)系統(tǒng)的仿真研究[D].遼寧科技大學(xué)，2008，6.

[3]葛之輝，曾云南，趙保坤.單缸液壓圓錐破碎機(jī)選礦過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)優(yōu)化綜述[J].中國(guó)礦山工程，2006，6.