内蒙古包钢钢联股份有限责任公司巴润矿业分公司内蒙古包头014080
摘要：圆锥破碎机主要用于诸多行业的原料破碎，国内的圆锥破碎机控制方式主要采用了传统的继电器控制，现场启停，故障多，检修频繁，不利于快节奏的生产模式。
关键词：圆锥破碎机；智能化；恒功率自动控制
现在的圆锥破碎机控制系统一般是采用人工操作的方式。人工操作只能依据经验，通过人工调节给矿量。该操作方式不能满足“挤满式”给矿，在破碎腔低料位状态下，破碎机经常处于低负荷运行模式，破碎效果差，循环负荷大，效率低；有时候又出现堵料事件，堵料影响生产，破碎机出现过载，设备易损坏。为了提高圆锥破碎机的工作效率，降低破碎机能耗，解决破碎能力不足，解决制约选厂产能的瓶颈的问题，某研究院有限公司专门研制了一套圆锥破碎机智能化控制系统。
一、国内外现状
国内外圆锥破碎机的发展迅速，广泛应用于冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等行业的原料破碎，是生产中不可缺少的工艺过程，尤其是煤矿和煤炭生产企业，但其设备启停大部分仍采取现场启停，用继电-接触器控制，随着设备的老化，经常会出现故障，致使停机或生产中断，加之现场仪表在设备旁，值班室人员难以监控到，不能对生产情况及时分析，这也是设备主要缺陷之一，所以圆锥破碎机控制系统的改造升级是大势所趋。
二、圆锥破碎机自动控制改造目标和方案设计
1.自动控制改造目标。本系统改造的主要目标是可在触摸屏上实时观察、调节活塞位移的高度，通过PLC的程序控制使圆锥破碎机的排矿口保持在恒定状态，圆锥破碎机生产出的石料大小符合工艺要求，减少回料数量，提高破碎效率。
2.自动控制改造方案设计。经过多次讨论，我们采用PLC为控制核心，触摸屏作为显示装置，磁致伸缩位移传感器、温度传感器和压力传感器分别用来检测圆锥破碎机的排矿口尺寸、润滑油温度和润滑油压力。系统工作时，PLC实时对上述参数进行采集，然后按照编写的程序控制液压系统的齿轮泵和电磁阀的工作状态来调整排矿口的大小，最终达到破碎机工作时排矿口保持在恒定状态的控制目标次修改后达到了预期效果。
3.系统总体方案设计。圆锥破碎机智能化控制系统是以西门子S7-200smartPLC为控制核心，采用WINCC作为上位机组态软件。该系统设计了自动和手动两种相对独立、互为备用的控制方法，可通过切换开关无忧切换控制模式。不管在那种控制模式下，都必须要求PLC控制系统能采集各开关量及设备运行状态、主轴电动机电流、破碎腔料位、振动给料机运行频率等参数。并且在上位机WINCC组态软件上实时显示各设备运行状态、主轴电机电流、破碎机料位等数据、模拟量记录曲线、故障报警信息，控制参数设置等功能。
4.系统硬件设计。圆锥破碎机智能化控制系统的硬件以西门子S7-200smartPLC为核心控制器、WINCC为人机界面，采用雷达料位计测量破碎腔料位、电流变送器检测主电机电流。PLC根据采集的数据，经过程序计算，输出控制信号给变频器，变频器通过改变输出频率调整给矿电动机的转速，最终达到主电机恒功率不变，并且主电机处于接近满负荷运行状态。根据圆锥破碎机智能化控制系统功能要求，本控制系统中共有20点数字量输入（DI）和12点数字量输出（DO），10点模拟量输入（AI）和5点模拟量输出（AO）。人机界面采用西门子WINCC组态软件，操作工人通过电脑屏幕上的组态画面，可以了解整个系统的生产工艺参数，设备运行状态。画面十分友好，并且可随时查看模拟量记录曲线，报警信息等。该系统采用以太网通讯。系统方便扩展，其他系统只需一根网线就可以接入本系统，为实现矿山全自动化架设好网络架构，提高矿山数字化水平，并且为企业信息化打下基础。
5.触摸屏界面设计。为了便于工作操作，编写了由工作界面（主界面）、历史记录、参数设置、报警查询和出厂设置等画面组成的触摸屏监控界面。触摸屏主界面上可以实时显示排矿口实时曲线（位移趋势）、排矿口尺寸及设定值（当前位移、设定位移）、回油温度值、液压压力值等参数。
6.上位机和下位机软件配置及开发。为提高系统的稳定性与可靠性，避免故障与检修，且同步对生产现场的设备情况和运行参数实时监控。（1）本系统下位机使用STEP7V5.4进行编程，上位机采用WINCC6.2进行画面开发。分为工艺流程画面，历史趋势画面，报警画面，每个小画面可以自由切换，便于值班管理和监控。在操作画面中，点击启动或停止按钮，弹出下一级菜单，确认是否启动或停止，防止误操作。设备的状态改变，其颜色也会变化，模拟量如液压油油温油压实时显示，如不正常即有声光报警。历史趋势画面中，模拟量按500ms扫描记录，在数据库中归档，按硬盘大小，可记录一年的历史数据，便于设备劣化历史趋势分析及大中小修管理。在报警画面中，通过WINCC控件开发，将报警参数地址设置通过以太网通信，与下位机对应参数相连，现场模拟量参数异常，在上位机画面中就会声光报警，及时发现和处理，将故障和事故终止在萌芽之中。（2）运行效果。炉渣圆锥破碎机电气控制系统从试运行至今，生产情况良好，客户订单交付及时，未出现电气故障及事故。上位机实时对设备的运行状态和模拟量生产参数，成为对设备正常运行和生产正常进行的有力保障。
此次改造，PLC程序编制可靠稳定，减少事故的发生，WinCC提供方便快捷的监控界面和操作界面，模拟量显示和设备控制在电脑控制。工艺技术人员和值班人员在值班室监控现场生产过程。改造投产后，设备运行正常，关键参数设置预警、报警停机、历史趋势，基本无事故和故障。主要参数实时显示，无需现场点巡检，减少了工作人员，降低了企业人工成本。数据库存档，可一键报表打印。本次改造的重中之重是，将传统的继电-交流接触器控制升级成为了PLC控制，提升了破碎机装备等级，提高了设备管理水平，优化了生产工艺结构，保障了生产的长期稳定运行。
参考文献
[1]王慧平.国内圆锥破碎机的现状与发展创新.2016.
[2]张国祥，液压圆锥破碎机自动控制系统.实用新型.2017.