彭美平，喬 晶，宋吾力，萬紀(jì)超，王浩淼，崔 證

(泰山醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，山東 泰安 271016)

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液壓旋回破碎機(jī)的智能化控制系統(tǒng)設(shè)計*

彭美平，喬 晶，宋吾力，萬紀(jì)超，王浩淼，崔 證

(泰山醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，山東 泰安 271016)

液壓旋回破碎機(jī)的智能化控制系統(tǒng)，在破碎機(jī)設(shè)備中預(yù)制多項傳感器，采用智能化控制PLC技術(shù)，通過軟件編程最終實現(xiàn)智能化可視控制界面。由各項傳感器反饋而來的數(shù)據(jù)參數(shù)在可視界面中實時顯示，通過監(jiān)測分析破碎機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行智能化調(diào)整，實現(xiàn)了破碎機(jī)自動化控制到智能化控制的過渡，規(guī)避了多項風(fēng)險，提高了使用效率，對礦山裝備的智能控制、節(jié)能環(huán)保具有重要意義。

液壓旋回破碎機(jī)；智能化；可視化界面；傳感器

0 引言

旋回破碎機(jī)也稱立式復(fù)合式破碎機(jī)或復(fù)合破碎機(jī)，是一種比較常用的破碎機(jī)系列，通過利用破碎錐在殼體內(nèi)錐腔中的旋回運(yùn)動對物料產(chǎn)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(chǎn)線中粗破和制砂生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備。由于其生產(chǎn)能力要高于顎式破碎機(jī)，因此成為大型礦山和其他工業(yè)部門粗碎堅硬礦物的代表設(shè)備[1]。當(dāng)前，在礦山、化工、冶金、建材、工程建設(shè)等需要大規(guī)模粗破碎物料的場合中，液壓旋回破碎機(jī)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(yè)，其特點是體型大、構(gòu)造復(fù)雜、進(jìn)料尺寸大、產(chǎn)出量高、能夠進(jìn)行連續(xù)破碎作業(yè)，但需要投入大量的人力物力[2]。

目前國內(nèi)針對破碎機(jī)方面的研究起步較晚，相對比較落后，破碎機(jī)的自動化程度較低[3]。為了減少人力物力，并達(dá)到實時監(jiān)控破碎機(jī)狀態(tài)的目的，本文設(shè)計了液壓旋回破碎機(jī)的智能化控制系統(tǒng)。

1 液壓旋回破碎機(jī)智能化控制系統(tǒng)的設(shè)計思路

液壓旋回破碎機(jī)智能化控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。通過在液壓旋回破碎機(jī)設(shè)備中預(yù)制多項傳感器(壓力計、溫度計等)，采用智能化控制PLC技術(shù)，基于Windows平臺進(jìn)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(shù)據(jù)在可視界面中實時顯示，數(shù)據(jù)可以傳導(dǎo)至檢測管控中心，并可以實現(xiàn)多臺設(shè)備同時控制，大大節(jié)省了人力物力。通過實時監(jiān)測分析液壓旋回破碎機(jī)運(yùn)行時的各項參數(shù)，依據(jù)實際情況進(jìn)行智能化調(diào)整，規(guī)避了多項風(fēng)險，為無人值守的破碎作業(yè)提供了保障。

核心傳感器主要用于檢測破碎機(jī)排礦口、自動輸送料、電機(jī)功率、電流、破碎機(jī)壓力、運(yùn)行負(fù)荷、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、襯板動態(tài)調(diào)節(jié)，且能顯示運(yùn)行參數(shù)，在異常情況下實現(xiàn)自動停止運(yùn)行并自動報警，以防止意外情況的發(fā)生。

2 智能化控制系統(tǒng)的組成

圖1 破碎機(jī)智能化原理圖

該智能化控制系統(tǒng)采用多種傳感器、電磁閥，依托液壓旋回破碎機(jī)的運(yùn)行機(jī)制，針對液壓智能化控制系統(tǒng)、潤滑智能化控制系統(tǒng)、破碎狀態(tài)智能化控制系統(tǒng)、襯板智能化控制系統(tǒng)、電機(jī)智能化控制系統(tǒng)、報警智能化控制系統(tǒng)編制軟件，形成可視化數(shù)據(jù)界面?？梢暬僮鲗崿F(xiàn)了油溫控制、壓力控制、流量監(jiān)測、襯板檢測及警報等功能[5-6]。

2.1 潤滑智能化控制系統(tǒng)

采用溫度傳感器實時監(jiān)控油箱供油、回油、環(huán)境溫度，位移傳感器實時監(jiān)測油位和油量，并采用程序控制加熱、制冷和油位調(diào)節(jié)，實現(xiàn)潤滑系統(tǒng)的智能化控制。

2.2 液壓智能化控制系統(tǒng)

采用壓力傳感器實時監(jiān)測液壓系統(tǒng)壓力，采用位移傳感器監(jiān)測油位和溫度傳感器監(jiān)測油溫，通過集成塊、電磁閥控制液壓調(diào)整系統(tǒng)，減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，減少功率損耗，改善液壓系統(tǒng)性能，并將數(shù)據(jù)送至主界面控制，及時維護(hù)液壓系統(tǒng)。

2.3 破碎狀態(tài)智能化控制系統(tǒng)

采用位移傳感器實時監(jiān)測破碎機(jī)負(fù)荷和運(yùn)行，采用變頻器控制送料裝置，及時調(diào)節(jié)和控制破碎機(jī)的給礦量和排礦口的大小，實現(xiàn)智能化破碎。

2.4 襯板智能化控制系統(tǒng)

系統(tǒng)實時記憶破碎運(yùn)行時間，采用位移傳感器實時監(jiān)測襯板厚度，監(jiān)測數(shù)據(jù)返回控制界面，使得襯板的更換有數(shù)據(jù)可依。

2.5 電機(jī)智能化控制系統(tǒng)

通過電流表實時監(jiān)測電機(jī)電流數(shù)據(jù)，并反饋給智能化控制中心，通過功率變送器調(diào)整電流大小以實現(xiàn)電機(jī)負(fù)荷穩(wěn)定。采用開關(guān)電磁閥控制電機(jī)啟動與關(guān)閉，縮短啟停時間，便于操作控制。

2.6 報警智能化控制系統(tǒng)

液壓、潤滑、破碎狀態(tài)、襯板、電機(jī)各個智能化控制系統(tǒng)設(shè)置異常時可自動報警，并停止破碎機(jī)的運(yùn)行。

2.7 可視化數(shù)據(jù)界面

采用智能化控制PLC技術(shù)，傳感器將實時監(jiān)測的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送至電腦控制中心形成可視化界面，進(jìn)行實時查看。多個破碎機(jī)系統(tǒng)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(jī)排礦口、自動輸送料、電機(jī)功率、電流、破碎機(jī)壓力、運(yùn)行負(fù)荷、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、襯板動態(tài)調(diào)節(jié)的功能，且能將實時監(jiān)測到的各種變化信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送至可視化界面，顯示運(yùn)行參數(shù)，在異常情況下實現(xiàn)自動停止運(yùn)行并自動報警。

液壓油缸安裝在機(jī)座底部，內(nèi)有溫度傳感器及壓力傳感器，用于智能系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測與調(diào)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(nèi)與動錐下方擁有各種溫度傳感器，系統(tǒng)可通過傳感器實時獲取油箱溫度、回油供油溫度、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)，并采取“加熱”或“制冷”進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。

3 液壓旋回破碎機(jī)智能化控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)初始化可視化界面

如圖2所示，點擊“數(shù)據(jù)初始化”按鈕，系統(tǒng)通過內(nèi)置在設(shè)備中的相應(yīng)傳感器，獲取對應(yīng)時刻的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括排料口信息、襯板磨損情況、以及系統(tǒng)的運(yùn)行時間與設(shè)備的工作時間，同時激活自動保護(hù)功能。

圖2 數(shù)據(jù)初始化可視化界面

3.2 系統(tǒng)正常運(yùn)行可視化界面

如圖3所示，點擊“開啟自動保護(hù)”按鈕，通過對應(yīng)的設(shè)備傳感器，系統(tǒng)將會實時監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行期間的各種參數(shù)變化，系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)有潤滑系統(tǒng)的供油溫度、回油溫度、油箱溫度與環(huán)境溫度，液壓系統(tǒng)的油箱溫度、供油壓力與鎖緊壓力。當(dāng)系統(tǒng)檢測到當(dāng)前數(shù)據(jù)超過安全設(shè)定時，狀態(tài)標(biāo)志將以紅色示警，同時系統(tǒng)將會自動調(diào)節(jié)設(shè)備對應(yīng)狀態(tài)，相反，當(dāng)數(shù)據(jù)低于預(yù)定值時，狀態(tài)標(biāo)志則會顯示黃色，同時系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)。

圖3 正常運(yùn)行可視化作業(yè)界面

3.3 襯板更換警告可視化界面

如圖4所示，點擊“數(shù)據(jù)初始化”后，隨著設(shè)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(dāng)襯板磨損量達(dá)到百分之百，即剩余厚度為零時，系統(tǒng)將迫使設(shè)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(jié)論

智能化控制系統(tǒng)實時檢測破碎機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送至電腦控制中心進(jìn)行監(jiān)控，采用軟件編程形成可視化界面實現(xiàn)智能化調(diào)整，并可多臺設(shè)備同時控制，以此實現(xiàn)了自動化控制到智能化控制的過渡。

智能化控制系統(tǒng)通過實時監(jiān)測分析破碎機(jī)運(yùn)行時的各項參數(shù)，依據(jù)實際情況進(jìn)行智能化調(diào)整，提高了破碎機(jī)的連續(xù)高效運(yùn)行能力，降低了現(xiàn)場工作人員的勞動強(qiáng)度，使破碎機(jī)更加節(jié)能環(huán)保，對礦山、化工、冶金、建材、工程建設(shè)等需要大規(guī)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(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 礦業(yè)裝備,2012(5):48-51.

[2] 邱靜雯,郭文哲,付曉蓉. 國內(nèi)外大型液壓旋回破碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)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(jī)的智能控制[J]. 礦山機(jī)械,2012(8):68-73.

[4] 余斌,周桂祥,黃超,等. 顎式破碎機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 冶金動力,2016(3):56-59.

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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(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)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(jī)的智能化控制系統(tǒng)設(shè)計[J].微型機(jī)與應(yīng)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(xué)與技術(shù)。

喬晶(1982-)，通信作者，女，碩士，講師，主要研究方向：計算機(jī)技術(shù)與應(yīng)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(jī)應(yīng)用。