0、前言
84英寸超重型液压
圆锥破碎机是从美国AC公司引进的设备，其中一台中碎、两台细碎。该设备1987年开始在泗洲选矿厂碎一工段安装并投入使用，至今已运行十多年，取得了良好的使用效果。该设备性能优良，采用液压装置对排矿口进行调整并锁紧，以及采用液压系统对过铁等进行保护。
1、系统基本结构
1.1 硬件构成
图1为功率控制系统原理方框图。
可编程序控制器选用美国A - BRockwell公司生产的PLC - 2/30;开关量输入模块1771 - IM、230VAC；开关量输出模块1771- OM、230VAC；模拟量输入模块1771 - IFE，该模块有八路模拟量输入，可预先选择各输入量的范围，并能够进行工程量单位的自动转换和自诊断功能。在程序设计中实现了数字滤波功能，提高了采样信号的可靠性，减少了干扰的影响。
功率变送器，三相三线制，输入电压120V、电流5A，输出4~20mA。
圆锥主轴位置变送器，利用差动变压器原理将位置信号变换为电压信号，然后采用电子电路转换为4～20mA的电流信号输送给PLC模拟量输入模块。
圆锥主轴液压回路压力变送器，选用稳定性和可靠性良好的1151压力变送器，输入压力范围0～6 895kPa，输出4～20mA。
润滑油温度变送器，检测温度范围0～100℃，输出4～20mA。
1.2 电动机功率控制
圆锥破碎机在人工操作下，对于矿石性质的变化及各种干扰的影响，很难使破碎机处于高效运行状态。因此，为了提高圆锥破碎机的破碎效率，以电机额定功率的95% Pe作为功率设定值，PLC根据设定值，自动调节给矿量或破碎机的排矿口使破碎机运行时的功率始终维持在设定功率值上，从而提高破碎机的破碎效率。
1.3 主轴油压控制
在给矿量一定时，排矿口的大小与主轴液压系统的油压相关，排矿口大时，油压也大，排矿口小时，油压也小。对主轴油压控制的目的就是当给矿机速度最大、而油压和电机功率又未达到设定值时，通过调小排矿口来提高破碎效果，减少筛上累积矿量，从而达到“多碎少磨”的目的。
1.4排矿口控制
排矿口的大小实际上决定着破碎机的工作质量及负荷大小。排矿口大时生产率固然大，但破碎比下降，破碎作用减弱。排矿口很大时，大部分物料几乎未经破碎便通过破碎机，破碎机未起多少破碎作用。排矿口很小时，虽然破碎比高但生产率太低。每台破碎机工作时均应考虑破碎比及生产率，二者兼顾。一定型式及规格的圆锥破碎机，有其适宜的破碎比范围，也就是有一定的排矿口调节范围，应根据破碎段的工作情况加以选择及调节。排矿口的控制不是一个定值控制而是一个范围控制，根据破碎机的型式、规格和工艺要求．设定排矿口最小值／最大值，只要排矿口在此范围内，PLC对其不进行控制，当排矿口偏离设定范围时，PLC根据程序将其调节回到设定范围。
1.5 辅助功能
1.5.1过铁保护
当破碎机被过铁卡死时，油压急剧上升达到Pressure - Hi - Hi设定值，PLC快速增大排矿口，同时也快速地减小给矿量，使铁块通过破碎机。铁块通过后，系统自行恢复到正常控制状态。
1.5.2 控制变量的实时监视与报警
实时监视变量：电动机功率、液压系统的油压、排矿口的大小，这些工艺参数通过安装在控制面板上的显示表指示，操作人员可以随时观察这些变量的实时值。
报警量：给矿机速度高限、电动机功率高限／低限、油压高限／低限、排矿口最大值／最小值、油温高限，如果这些量达到了报警值，将通过声光报警，提醒操作人员。
1.6 控制方式
为提高控制制系统的可靠性，设计有手动控制和自动控制两种方式。在手动控制方式下，一切操作均由人工完成，如主轴位置（排矿口）的上升／下降（通过控制面板按钮操作），铁板给矿机速度增加／减少（由机旁控制箱上的按钮来操作）。在手动方式下，虽然PLC不参与控制，但仍然对电动机功率、圆锥主轴油压、润滑油油温等过程变量进行采样、比较，起到监视和报警的作用。手动控制方式一般在
矿石性制变化较大或雨季矿石含泥较多难以破碎等情况下使用。圆锥破碎机起动时一般要求使用手动控制方式。在手动控制方式下，即使PLC损坏又无备件的情况下，破碎机照样可以运行，但是此时不能够对过程量进行监视与报警。在自动控制方式下，圆锥破碎机的主轴油压、电动机功率、排矿口、给矿机速度等均按给定值由PLC实行自动控制，在保证设备安全性的前提下使圆锥破碎机满负荷运行。
2、控制原理和系统调试
2.1 控制原理
控制原理方框图为图2所示。
在PLC内有六个预先的设定值：油压高设定(Pressure - Hi)、油压高一高设定(Pressure - Hi -Hi)、电机功率高设定(Power - Hi)、电机功率高一高设定( Power - Hi - Hi)、排矿口最大设定(Setting -max)、排矿口最小设定(Setting - min)。因矿石的变化或其他的原因使圆锥破碎机工作在Pressure - Hi -Hi或Power - Hi - Hi上，这对圆锥和电动机都是有害的。
系统在自动方式下的控制过程如下。
假定铁板给矿机速度最大、油压与电机功率没有达到Pressure - Hi和Power - Hi、油温正常、排矿口在设定范围内，控制过程是每隔Tl。以一定量减步一次排矿口，直到油压或电机功率达到或超过Pressure - Hi或Power - Hi，或者排矿口调到了Setting - min。
在油压或电动机功率达到或超过Pressure - Hi或Power - Hi时，PLC将首先减少铁板给矿机的速度（每隔T2 s以一定量减少一次给矿机的速度），直到油压和电动机功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi或者给矿机的速度达到了最少。如果此时仍过负荷，PLC将以一定量每隔T3 s调节一次排矿口，直到油压和电动机功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi为止，或者排矿口调到Setting - max。如果排矿口调到Setting - max，油压或电动机功率仍然超过Pressure - Hi或Power - Hi，将自动转入手动控制。
如果油压和电动机功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi时，控制将首先增加给矿机速度(每隔T4 s)，直到油压或电动机功率达到或超过Pressure - Hi和Power - Hi，或者直到给矿机速度达到最大值。如果在给矿机速度到达最大值之前油压或电动机功率达到或超过Pressure - Hi或Power -Hi，控制将减少给矿机速度直到油压或电动机功率低于Pressure - Hi和Power - Hi，或者给矿机速度达到最少。
为了从设定点（Pressure - Hi和Power - Hi）以下再次增加负荷，控制首先增加给矿机速度直到最大，然后通过调小排矿口继续增加负荷，直到油压或电机功率达到或超过Pressure - Hi和Power - Hi，或者排矿口调到最小设定值( Setting - min)。在达到排矿口最小后．控制过程将停止，等待矿石性质条件的变化而引起负荷的变化。
负荷增加和减少的循环，最初的时间延时脉冲和总的循环时间都是可以通过PLC来调节，以适应矿石性质的变化。
2.2 系统调试
系统调试也就是确定脉冲的周期。脉冲周期的长短决定系统的超调量、稳定性和调节的快速性。系统的稳定性和快速性是相互制约的，提高系统的稳定性，系统的快速性就会下降，增加系统的快速性，则会牺牲系统的稳定性。因此，确定脉冲的周期是一个摸索和总结的过程，具有很强的实践性。
3、结语
该圆锥破碎机功率控制系统自1987年投入运行以来，取得了较满意的使用效果。系统的稳定性好，可靠性高，提高了破碎机的运行效率；由于该控制系统具有完善的自动过铁保护和监视报警功能，使得破碎机处于最佳的运行状态，提高了破碎机的使用寿命，节约了生产成本。
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