使用PLC实现单缸液压圆锥破碎机的自动化控制

摘 要：经济的快速发展加大了对于矿产资源的需求。单缸液压圆锥破碎机是一种应用于矿山选矿中的重要设备，其广泛应用于建材、冶金、化工等多个行业中。单缸液压圆锥破碎机在长期的使用过程中一直采用的是人工调整的方式来控制单缸液压圆锥破碎机的矿石处理量和排矿口，操作复杂且效率不高，依靠人工调节的方式无法发挥单缸液压圆锥破碎机最大的工作效率。所以，做好单缸液压圆锥破碎机的自动化改造，提高单缸液压圆锥破碎机的自动化控制水平是生产发展的客观需求。文章将在分析单缸液压圆锥破碎机工作特点的基础上对如何使用S7-200PLC来做好单缸液压圆锥破碎机的自动化改造进行分析阐述。

关键词：单缸液压圆锥破碎机；自动控制；PLC

前言

破碎机是广泛应用于矿山生产的主要设备。在长期的使用和研究中，单缸液压圆锥破碎机的结构得以不断的改进和完善，从而使得单缸液压圆锥破碎机不论是在工作效率还是节能方面都有着较大的提高。但是单缸液压圆锥破碎机在国内的应用过程中，在单缸液压圆锥破碎机的自动化控制方面的应用与研究相对较为欠缺，单缸液压圆锥破碎机的操控多使用人工进行控制，为进一步提高单缸液压圆锥破碎机的工作效率，需要对单缸液压圆锥破碎机进行自动化改造，提高单缸液压圆锥破碎机的设备作业效率、减少单缸液压圆锥破碎机的工作能耗，降低工人的劳动强度。

1 单缸液压圆锥破碎机自动控制的改造方案设计

1.1 单缸液压圆锥破碎机的自动控制要求

在单缸液压圆锥破碎机的自动化改造过程中需要设置自动/手动两种控制方式，两种控制模式相互切换。在单缸液压圆锥破碎机自动控制模式下，控制系统可以根据主轴电机功率大小调整给矿电机的转速，控制单缸液压圆锥破碎机在工作时的负荷控制，并根据系统设定自动调整排矿口的大小。在单缸液压圆锥破碎机自动控制的过程中，需要确保PLC控制系统能将单缸液压圆锥破碎机中的主轴电机功率、排矿口尺寸、破碎机工作时的油温度、液压系统中的各项压力指标以及采集电机的工作时的工作状态，将以上这些数据显示在单缸液压圆锥破碎机的操控界面上。

1.2 单缸液压圆锥破碎机自动控制系统总体方案设计

单缸液压圆锥破碎机自动控制系统的硬件结构由PLC、触摸屏、各类传感器（位移、温度、压力等方面的检测）、功率送变器检测单缸液压圆锥破碎机主轴电机的驱动功率。将采集到的各类信号输送到PLC中，PLC根据预先编制的程序对采集到的信号进行处理并完成相应的动作输出用以控制单缸液压圆锥破碎机电动机的转速、液压系统中的电磁阀开口量的大小，其目标是完成主电机功率恒定不变，即单缸液压圆锥破碎机的负荷保持平稳。PLC与上位机采用ProfibusDP现场总线实现与上位机的通信。

2 单缸液压圆锥破碎机自动控制系统的硬件组成

测量单缸液压圆锥破碎机主电动机功率检测设备选用的是XPW型的功率变送器，对于单缸液压圆锥破碎机排矿口开度的检测使用位移传感器，对于单缸液压圆锥破碎机中的油的温度使用温度传感器进行检测，液压系统中的压力采用的是1151压力送变器完成对于液压系统压力的测量，以上这些信号都是模拟量输入信号。为控制单缸液压圆锥破碎机的送料速度，需要对单缸液压圆锥破碎机送料给矿的胶带输送机的电动机转速加以控制，PLC通过连接变频器来加以实现，选用型号为MM-420型的变频器。单缸液压圆锥破碎机排矿口的开度是通过调节电压或是电流来控制液压系统中的电液伺服阀的开口量来实现的。传统的单缸液压圆锥破碎机的手动操控模式无法实现排矿口的自动控制，因此需要在液压系统中加装电液私服系统来提高液压系统的精确控制能力，通过将原液压系统中的手动换向阀更换为电液伺服阀通过PLC的模拟量输出来对其加以控制。液压系统电液伺服控制系统结构如图1所示：

通过对单缸液压圆锥破碎机所需控制的信号进行统计，单缸液压圆锥破碎机自动控制系统需要处理：数字输入信号14个（顺序停止、启动信号、主机热保护信号、给料机热保护信号、油泵电机状态信号及热保护信号、冷却泵工作信号、加热器热保护等）、数字输出信号有6个（主电机启停信号、油泵控制信号、液压泵启停信号、报警信号等），模拟量输出信号有2个，模拟量输入信号有5个（主电机功率、油箱温度、液压系统压力等）。选用西门子S7-200系列的226型CPU，其自身带有24个数字输入点和16个数字量信号输出点，通过在扩展槽口加装模拟量输入模块EM235用以满足输入需求，此模块包含有4个模拟量输入点和1个模拟量输出点，并在扩展接口加装通信接口模块EM277用Profibus总线与上位机进行连接通信。

3 单缸液压圆锥破碎机自动控制的系统设软件编制

单缸液压圆锥破碎机自动控制系统采用PLC作为主控设备，因此，需要做好PLC控制程序的编制，PLC程序编制过程中需要注意做好对于采集的模拟量数据进行转换，做好对于单缸液压圆锥破碎机中排矿口尺寸的PID控制，确保对于单缸液压圆锥破碎机排矿口的开口量控制，做好对于单缸液压圆锥破碎机中主电机的功率模糊控制。

在数据采集与参数转换的过程中，对于输入/输出的模拟量需要注意做好标度的转换，将其输入的电压或电流转换为实际值参数。PLC所采集的模拟量输入模块各通道读数的范围为0～32000。在参数设置时可以将读数范围的上下限比对传感器的上下限，从而将传感器所输出的电流或是电压值转化为实际值。PLC中的模拟量输入模块读取的数值存储在AIWX（X取值为0，2，4，6）单元，以单缸液压圆锥破碎机中的主电机的测量信号为例，其功率测量模块的测量范围为0～500kV，输出的测量值范围为0～20mA的标准电流信号，在对输入信号进行校准的过程中，功率输入信号从第一信道输入，其标度转换通过使用SUB、DIV两个模块加以转换。

单缸液压圆锥破碎机主机功率的模糊控制其主要是根据所设计的模糊控制模型加以实现的，通过将测量的电机实际功率值与系统所设定的功率值进行对比并将误差值模糊化，以此作为输出控制信号。

4 结束语

单缸液压圆锥破碎机是在矿山开采、冶炼以及水泥等应用极为广泛的一种粉碎设备，做好单缸液压圆锥破碎机的自动化控制，可以有效的提高单缸液压圆锥破碎机的工作效率，降低企业生产成本，提高企业经济效益。文章主要对如何使用PLC作为单缸液压圆锥破碎机自动控制核心实现对于单缸液压圆锥破碎机的自动化控制进行了分析阐述。

参考文献

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