使用PLC實現單缸液壓圓錐破碎機的自動化控制

摘 要：經濟的快速發展加大了對于礦產資源的需求。單缸液壓圓錐破碎機是一種應用于礦山選礦中的重要設備，其廣泛應用于建材、冶金、化工等多個行業中。單缸液壓圓錐破碎機在長期的使用過程中一直采用的是人工調整的方式來控制單缸液壓圓錐破碎機的礦石處理量和排礦口，操作復雜且效率不高，依靠人工調節的方式無法發揮單缸液壓圓錐破碎機最大的工作效率。所以，做好單缸液壓圓錐破碎機的自動化改造，提高單缸液壓圓錐破碎機的自動化控制水平是生產發展的客觀需求。文章將在分析單缸液壓圓錐破碎機工作特點的基礎上對如何使用S7-200PLC來做好單缸液壓圓錐破碎機的自動化改造進行分析闡述。

關鍵詞：單缸液壓圓錐破碎機；自動控制；PLC

前言

破碎機是廣泛應用于礦山生產的主要設備。在長期的使用和研究中，單缸液壓圓錐破碎機的結構得以不斷的改進和完善，從而使得單缸液壓圓錐破碎機不論是在工作效率還是節能方面都有著較大的提高。但是單缸液壓圓錐破碎機在國內的應用過程中，在單缸液壓圓錐破碎機的自動化控制方面的應用與研究相對較為欠缺，單缸液壓圓錐破碎機的操控多使用人工進行控制，為進一步提高單缸液壓圓錐破碎機的工作效率，需要對單缸液壓圓錐破碎機進行自動化改造，提高單缸液壓圓錐破碎機的設備作業效率、減少單缸液壓圓錐破碎機的工作能耗，降低工人的勞動強度。

1 單缸液壓圓錐破碎機自動控制的改造方案設計

1.1 單缸液壓圓錐破碎機的自動控制要求

在單缸液壓圓錐破碎機的自動化改造過程中需要設置自動/手動兩種控制方式，兩種控制模式相互切換。在單缸液壓圓錐破碎機自動控制模式下，控制系統可以根據主軸電機功率大小調整給礦電機的轉速，控制單缸液壓圓錐破碎機在工作時的負荷控制，并根據系統設定自動調整排礦口的大小。在單缸液壓圓錐破碎機自動控制的過程中，需要確保PLC控制系統能將單缸液壓圓錐破碎機中的主軸電機功率、排礦口尺寸、破碎機工作時的潤滑油溫度、液壓系統中的各項壓力指標以及采集電機的工作時的工作狀態，將以上這些數據顯示在單缸液壓圓錐破碎機的操控界面上。

1.2 單缸液壓圓錐破碎機自動控制系統總體方案設計

單缸液壓圓錐破碎機自動控制系統的硬件結構由PLC、觸摸屏、各類傳感器（位移、溫度、壓力等方面的檢測）、功率送變器檢測單缸液壓圓錐破碎機主軸電機的驅動功率。將采集到的各類信號輸送到PLC中，PLC根據預先編制的程序對采集到的信號進行處理并完成相應的動作輸出用以控制單缸液壓圓錐破碎機電動機的轉速、液壓系統中的電磁閥開口量的大小，其目標是完成主電機功率恒定不變，即單缸液壓圓錐破碎機的負荷保持平穩。PLC與上位機采用ProfibusDP現場總線實現與上位機的通信。

2 單缸液壓圓錐破碎機自動控制系統的硬件組成

測量單缸液壓圓錐破碎機主電動機功率檢測設備選用的是XPW型的功率變送器，對于單缸液壓圓錐破碎機排礦口開度的檢測使用位移傳感器，對于單缸液壓圓錐破碎機中的潤滑油的溫度使用溫度傳感器進行檢測，液壓系統中的壓力采用的是1151壓力送變器完成對于液壓系統壓力的測量，以上這些信號都是模擬量輸入信號。為控制單缸液壓圓錐破碎機的送料速度，需要對單缸液壓圓錐破碎機送料給礦的膠帶輸送機的電動機轉速加以控制，PLC通過連接變頻器來加以實現，選用型號為MM-420型的變頻器。單缸液壓圓錐破碎機排礦口的開度是通過調節電壓或是電流來控制液壓系統中的電液伺服閥的開口量來實現的。傳統的單缸液壓圓錐破碎機的手動操控模式無法實現排礦口的自動控制，因此需要在液壓系統中加裝電液私服系統來提高液壓系統的精確控制能力，通過將原液壓系統中的手動換向閥更換為電液伺服閥通過PLC的模擬量輸出來對其加以控制。液壓系統電液伺服控制系統結構如圖1所示：

通過對單缸液壓圓錐破碎機所需控制的信號進行統計，單缸液壓圓錐破碎機自動控制系統需要處理：數字輸入信號14個（順序停止、啟動信號、主機熱保護信號、給料機熱保護信號、油泵電機狀態信號及熱保護信號、冷卻泵工作信號、加熱器熱保護等）、數字輸出信號有6個（主電機啟停信號、油泵控制信號、液壓泵啟停信號、報警信號等），模擬量輸出信號有2個，模擬量輸入信號有5個（主電機功率、油箱溫度、液壓系統壓力等）。選用西門子S7-200系列的226型CPU，其自身帶有24個數字輸入點和16個數字量信號輸出點，通過在擴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個模擬量輸入點和1個模擬量輸出點，并在擴展接口加裝通信接口模塊EM277用Profibus總線與上位機進行連接通信。

3 單缸液壓圓錐破碎機自動控制的系統設軟件編制

單缸液壓圓錐破碎機自動控制系統采用PLC作為主控設備，因此，需要做好PLC控制程序的編制，PLC程序編制過程中需要注意做好對于采集的模擬量數據進行轉換，做好對于單缸液壓圓錐破碎機中排礦口尺寸的PID控制，確保對于單缸液壓圓錐破碎機排礦口的開口量控制，做好對于單缸液壓圓錐破碎機中主電機的功率模糊控制。

在數據采集與參數轉換的過程中，對于輸入/輸出的模擬量需要注意做好標度的轉換，將其輸入的電壓或電流轉換為實際值參數。PLC所采集的模擬量輸入模塊各通道讀數的范圍為0～32000。在參數設置時可以將讀數范圍的上下限比對傳感器的上下限，從而將傳感器所輸出的電流或是電壓值轉化為實際值。PLC中的模擬量輸入模塊讀取的數值存儲在AIWX（X取值為0，2，4，6）單元，以單缸液壓圓錐破碎機中的主電機的測量信號為例，其功率測量模塊的測量范圍為0～500kV，輸出的測量值范圍為0～20mA的標準電流信號，在對輸入信號進行校準的過程中，功率輸入信號從第一信道輸入，其標度轉換通過使用SUB、DIV兩個模塊加以轉換。

單缸液壓圓錐破碎機主機功率的模糊控制其主要是根據所設計的模糊控制模型加以實現的，通過將測量的電機實際功率值與系統所設定的功率值進行對比并將誤差值模糊化，以此作為輸出控制信號。

4 結束語

單缸液壓圓錐破碎機是在礦山開采、冶煉以及水泥等應用極為廣泛的一種粉碎設備，做好單缸液壓圓錐破碎機的自動化控制，可以有效的提高單缸液壓圓錐破碎機的工作效率，降低企業生產成本，提高企業經濟效益。文章主要對如何使用PLC作為單缸液壓圓錐破碎機自動控制核心實現對于單缸液壓圓錐破碎機的自動化控制進行了分析闡述。

參考文獻

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