液壓旋回破碎機的智能化控制系統設計*

彭美平，喬 晶，宋吾力，萬紀超，王浩淼，崔 證

(泰山醫學院 醫學信息工程學院，山東 泰安 271016)

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液壓旋回破碎機的智能化控制系統設計*

彭美平，喬 晶，宋吾力，萬紀超，王浩淼，崔 證

(泰山醫學院 醫學信息工程學院，山東 泰安 271016)

液壓旋回破碎機的智能化控制系統，在破碎機設備中預制多項傳感器，采用智能化控制PLC技術，通過軟件編程最終實現智能化可視控制界面。由各項傳感器反饋而來的數據參數在可視界面中實時顯示，通過監測分析破碎機的運行參數進行智能化調整，實現了破碎機自動化控制到智能化控制的過渡，規避了多項風險，提高了使用效率，對礦山裝備的智能控制、節能環保具有重要意義。

液壓旋回破碎機；智能化；可視化界面；傳感器

0 引言

旋回破碎機也稱立式復合式破碎機或復合破碎機，是一種比較常用的破碎機系列，通過利用破碎錐在殼體內錐腔中的旋回運動對物料產生擠壓、劈裂和彎曲作用，來粗碎各種硬度的礦石或巖石，是破碎生產線中粗破和制砂生產線的關鍵設備。由于其生產能力要高于顎式破碎機，因此成為大型礦山和其他工業部門粗碎堅硬礦物的代表設備[1]。當前，在礦山、化工、冶金、建材、工程建設等需要大規模粗破碎物料的場合中，液壓旋回破碎機受到普遍重視和推廣。它用于爆破后采掘出的原礦的初級破碎作業，其特點是體型大、構造復雜、進料尺寸大、產出量高、能夠進行連續破碎作業，但需要投入大量的人力物力[2]。

目前國內針對破碎機方面的研究起步較晚，相對比較落后，破碎機的自動化程度較低[3]。為了減少人力物力，并達到實時監控破碎機狀態的目的，本文設計了液壓旋回破碎機的智能化控制系統。

1 液壓旋回破碎機智能化控制系統的設計思路

液壓旋回破碎機智能化控制系統原理圖如圖1所示。通過在液壓旋回破碎機設備中預制多項傳感器(壓力計、溫度計等)，采用智能化控制PLC技術，基于Windows平臺進行編程，最終形成智能化可視控制界面[4]。由各項傳感器反饋而來的數據在可視界面中實時顯示，數據可以傳導至檢測管控中心，并可以實現多臺設備同時控制，大大節省了人力物力。通過實時監測分析液壓旋回破碎機運行時的各項參數，依據實際情況進行智能化調整，規避了多項風險，為無人值守的破碎作業提供了保障。

核心傳感器主要用于檢測破碎機排礦口、自動輸送料、電機功率、電流、破碎機壓力、運行負荷、潤滑系統、液壓系統、襯板動態調節，且能顯示運行參數，在異常情況下實現自動停止運行并自動報警，以防止意外情況的發生。

2 智能化控制系統的組成

圖1 破碎機智能化原理圖

該智能化控制系統采用多種傳感器、電磁閥，依托液壓旋回破碎機的運行機制，針對液壓智能化控制系統、潤滑智能化控制系統、破碎狀態智能化控制系統、襯板智能化控制系統、電機智能化控制系統、報警智能化控制系統編制軟件，形成可視化數據界面。可視化操作實現了油溫控制、壓力控制、流量監測、襯板檢測及警報等功能[5-6]。

2.1 潤滑智能化控制系統

采用溫度傳感器實時監控油箱供油、回油、環境溫度，位移傳感器實時監測油位和油量，并采用程序控制加熱、制冷和油位調節，實現潤滑系統的智能化控制。

2.2 液壓智能化控制系統

采用壓力傳感器實時監測液壓系統壓力，采用位移傳感器監測油位和溫度傳感器監測油溫，通過集成塊、電磁閥控制液壓調整系統，減少元件和系統的內部壓力損失，減少功率損耗，改善液壓系統性能，并將數據送至主界面控制，及時維護液壓系統。

2.3 破碎狀態智能化控制系統

采用位移傳感器實時監測破碎機負荷和運行，采用變頻器控制送料裝置，及時調節和控制破碎機的給礦量和排礦口的大小，實現智能化破碎。

2.4 襯板智能化控制系統

系統實時記憶破碎運行時間，采用位移傳感器實時監測襯板厚度，監測數據返回控制界面，使得襯板的更換有數據可依。

2.5 電機智能化控制系統

通過電流表實時監測電機電流數據，并反饋給智能化控制中心，通過功率變送器調整電流大小以實現電機負荷穩定。采用開關電磁閥控制電機啟動與關閉，縮短啟停時間，便于操作控制。

2.6 報警智能化控制系統

液壓、潤滑、破碎狀態、襯板、電機各個智能化控制系統設置異常時可自動報警，并停止破碎機的運行。

2.7 可視化數據界面

采用智能化控制PLC技術，傳感器將實時監測的運行數據傳送至電腦控制中心形成可視化界面，進行實時查看。多個破碎機系統可集中于可視化控制室檢測，也可單獨顯示。

2.8 核心傳感器

具有檢測破碎機排礦口、自動輸送料、電機功率、電流、破碎機壓力、運行負荷、潤滑系統、液壓系統、襯板動態調節的功能，且能將實時監測到的各種變化信號轉化為電信號傳送至可視化界面，顯示運行參數，在異常情況下實現自動停止運行并自動報警。

液壓油缸安裝在機座底部，內有溫度傳感器及壓力傳感器，用于智能系統進行數據監測與調整，同時在活塞的上方，擁有紙推摩擦盤，通過改變油箱的油位、油量，來改變動錐的上下位置。潤滑油箱內與動錐下方擁有各種溫度傳感器，系統可通過傳感器實時獲取油箱溫度、回油供油溫度、環境溫度等數據，并采取“加熱”或“制冷”進行智能調節。

3 液壓旋回破碎機智能化控制系統的功能實現

3.1 數據初始化可視化界面

如圖2所示，點擊“數據初始化”按鈕，系統通過內置在設備中的相應傳感器，獲取對應時刻的相關數據信息，包括排料口信息、襯板磨損情況、以及系統的運行時間與設備的工作時間，同時激活自動保護功能。

圖2 數據初始化可視化界面

3.2 系統正常運行可視化界面

如圖3所示，點擊“開啟自動保護”按鈕，通過對應的設備傳感器，系統將會實時監測設備運行期間的各種參數變化，系統監測的數據有潤滑系統的供油溫度、回油溫度、油箱溫度與環境溫度，液壓系統的油箱溫度、供油壓力與鎖緊壓力。當系統檢測到當前數據超過安全設定時，狀態標志將以紅色示警，同時系統將會自動調節設備對應狀態，相反，當數據低于預定值時，狀態標志則會顯示黃色，同時系統自動調節設備狀態。

圖3 正常運行可視化作業界面

3.3 襯板更換警告可視化界面

如圖4所示，點擊“數據初始化”后，隨著設備工作時間的增加，襯板的剩余厚度將會因不斷的磨損而降低。當襯板磨損量達到百分之百，即剩余厚度為零時，系統將迫使設備停止工作，同時彈出警告窗口，通知工作人員及時更換襯板。

圖4 襯板更換警告可視化界面

4 結論

智能化控制系統實時檢測破碎機的運行狀態，運行數據傳送至電腦控制中心進行監控，采用軟件編程形成可視化界面實現智能化調整，并可多臺設備同時控制，以此實現了自動化控制到智能化控制的過渡。

智能化控制系統通過實時監測分析破碎機運行時的各項參數，依據實際情況進行智能化調整，提高了破碎機的連續高效運行能力，降低了現場工作人員的勞動強度，使破碎機更加節能環保，對礦山、化工、冶金、建材、工程建設等需要大規模粗破碎物料場合的裝備的智能控制具有重要意義。

[1] 郎世平,蘭憲斌,郎寶賢. 旋回破碎機現狀及發展趨勢[J]. 礦業裝備,2012(5):48-51.

[2] 邱靜雯,郭文哲,付曉蓉. 國內外大型液壓旋回破碎機的發展現狀[J]. 金屬礦山,2013(7):126-134,152.

[3] 李愛蓮,岳峰. 基于STM32的液壓圓錐破碎機的智能控制[J]. 礦山機械,2012(8):68-73.

[4] 余斌,周桂祥,黃超,等. 顎式破碎機監控系統的開發與應用[J]. 冶金動力,2016(3):56-59.

[5] 樊冰露,吳月偉,柳樹森,等. 大功率圓錐破碎機綜合狀態監控系統[J]. 煤礦機械,2015,36(2):214-216.

[6] 王波,彭利明. 給料破碎機自動控制系統的設計[J]. 陜西煤炭,2016,35(5):57-59.

Design of intelligent control system for hydraulic gyratory crusher

Peng Meiping, Qiao Jing, Song Wuli, Wan Jichao, Wang Haomiao, Cui Zheng

(College of Medical Information Engineering, Taishan Medical University, Taian 271016, China)

Intelligent control system of hydraulic gyratory crusher, prefabricates a number of sensors in crusher’s equipment, uses intelligent control PLC technology, and realizes a final visual interface for intelligent control through the software programming. The data parameters which are fed back by the sensors are displayed on the visual interface in real time, and the intelligent control is realized by monitoring and analyzing the operating parameters of the crusher, so as to realize the transition from automation control to intelligent control of the crusher. As a result, a number of risks are avoided and the efficiency of use is improved, which is of great significance to the intelligent control and energy saving of mine equipment.

hydraulic gyratory crusher; intelligent; visual interface; sensor

國家級大學生創新創業訓練計劃項目(201510439210)

TP399

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.13.003

彭美平，喬晶，宋吾力，等.液壓旋回破碎機的智能化控制系統設計[J].微型機與應用，2017,36(13)：7-9.

2017-02-14)

彭美平(1994-)，女，本科，主要研究方向：電子信息科學與技術。

喬晶(1982-)，通信作者，女，碩士，講師，主要研究方向：計算機技術與應用。E-mail：runner_qj@163.com。

宋吾力(1978-)，男，碩士，副教授，主要研究方向：電子信息，計算機應用。