單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

游成濤

摘要：隨著我國(guó)的工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，加大了開采礦石力度，破碎技術(shù)尤為重要。目前對(duì)單缸液壓圓錐破碎機(jī)的控制大多采用人工控制，人力投資大且效率不高。針對(duì)此問題，本文利用PLC技術(shù)和WinCC，設(shè)計(jì)了一種單缸液壓圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。PLC根據(jù)采集傳感器的數(shù)據(jù)輸出控制量，控制器根據(jù)控制量控制變頻器，進(jìn)而控制給礦電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終使得圓錐破碎機(jī)的工作負(fù)荷達(dá)到穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：PLC；Wincc；自動(dòng)控制；在線監(jiān)測(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.100

0引言

破碎技術(shù)在我國(guó)出現(xiàn)較晚，國(guó)內(nèi)最早的圓錐破碎機(jī)出現(xiàn)于1954年。隨著我國(guó)的工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，加大了開采礦石的力度，破碎技術(shù)的發(fā)展也越來越重要。由于破碎技術(shù)在我國(guó)起步較晚，故在其控制研究上也相對(duì)落后。目前對(duì)圓錐破碎機(jī)的控制大多采用人工控制，礦石和排礦口的處理全依賴于工人操作，電氣保護(hù)措施不完善，人力投資大且效率不高。圓錐破碎機(jī)系統(tǒng)存在種種弊端，故對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究意義非常重大。

1自動(dòng)控制系統(tǒng)

本文采用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)控制。圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，PLC根據(jù)采集傳感器的數(shù)據(jù)輸出控制量，控制器根據(jù)控制量控制變頻器，進(jìn)而控制給礦電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終使得圓錐破碎機(jī)的工作負(fù)荷達(dá)到穩(wěn)定。PLC采集的數(shù)據(jù)通過串口將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，通過上位機(jī)在線監(jiān)測(cè)圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作情況。

2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用XPW型功率變送器檢測(cè)主電動(dòng)機(jī)的功率；BWD-8溫度傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的潤(rùn)滑油的溫度；FWD-L型位移傳感器檢測(cè)排礦口的尺寸；1151壓力傳感器檢測(cè)液壓系統(tǒng)的壓力。

給礦電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制，采用的是MM440型變頻器進(jìn)行控制，它是西門子公司生產(chǎn)的一種功能強(qiáng)大的變頻器。圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求較高，需要快速控制破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速，故對(duì)變頻器的要求也很高。而MICROMASTER440是專門針對(duì)與通常相比需要更加廣泛的功能和更高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用液壓伺服系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位控制功能。主軸位置由電液伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)PLC程序的編寫。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，順序啟動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與參數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，判斷系統(tǒng)是否正常工作。主程序的流程圖如3所示。圖3中的系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)，采用的是模糊控制。利用此控制方法，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的魯棒性。

4上位機(jī)設(shè)計(jì)

上位機(jī)與PLC之間的通信，可對(duì)圓錐破碎機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行在線監(jiān)控。本上位機(jī)的設(shè)計(jì)是在視窗控制中心（SIMATIC WinCC）平臺(tái)上完成的，此系統(tǒng)的開放性和靈活性很強(qiáng)，易于人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。

本上位機(jī)系統(tǒng)主要功能包括：系統(tǒng)主要參數(shù)顯示、系統(tǒng)各參數(shù)設(shè)置、報(bào)警系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)記錄、功能選擇、排礦口尺寸校準(zhǔn)等。上位機(jī)的主界面結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4中的功能選擇按鈕可對(duì)圓錐破碎機(jī)的功能進(jìn)行設(shè)置，通過選擇圖4中的運(yùn)行狀態(tài)界面，可觀測(cè)圓錐破碎機(jī)系統(tǒng)各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)。如果發(fā)生故障，報(bào)警器會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

5總結(jié)

本文采用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)單缸液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)控制。PLC根據(jù)采集傳感器的數(shù)據(jù)輸出控制量，控制器根據(jù)控制量控制變頻器，進(jìn)而控制給礦電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終使得圓錐破碎機(jī)的工作負(fù)荷達(dá)到穩(wěn)定。PLC采集的數(shù)據(jù)通過串口將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，通過上位機(jī)在線監(jiān)測(cè)圓錐破碎機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作情況。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究具有參考意義。