液压旋回破碎机的智能化控制系统设计*

彭美平，乔 晶，宋吾力，万纪超，王浩淼，崔 证

(泰山医学院 医学信息工程学院，山东 泰安 271016)



液压旋回破碎机的智能化控制系统设计*

彭美平，乔 晶，宋吾力，万纪超，王浩淼，崔 证

(泰山医学院 医学信息工程学院，山东 泰安 271016)

液压旋回破碎机的智能化控制系统，在破碎机设备中预制多项传感器，采用智能化控制PLC技术，通过软件编程最终实现智能化可视控制界面。由各项传感器反馈而来的数据参数在可视界面中实时显示，通过监测分析破碎机的运行参数进行智能化调整，实现了破碎机自动化控制到智能化控制的过渡，规避了多项风险，提高了使用效率，对矿山装备的智能控制、节能环保具有重要意义。

液压旋回破碎机；智能化；可视化界面；传感器

0 引言

旋回破碎机也称立式复合式破碎机或复合破碎机，是一种比较常用的破碎机系列，通过利用破碎锥在壳体内锥腔中的旋回运动对物料产生挤压、劈裂和弯曲作用，来粗碎各种硬度的矿石或岩石，是破碎生产线中粗破和制砂生产线的关键设备。由于其生产能力要高于颚式破碎机，因此成为大型矿山和其他工业部门粗碎坚硬矿物的代表设备[1]。当前，在矿山、化工、冶金、建材、工程建设等需要大规模粗破碎物料的场合中，液压旋回破碎机受到普遍重视和推广。它用于爆破后采掘出的原矿的初级破碎作业，其特点是体型大、构造复杂、进料尺寸大、产出量高、能够进行连续破碎作业，但需要投入大量的人力物力[2]。

目前国内针对破碎机方面的研究起步较晚，相对比较落后，破碎机的自动化程度较低[3]。为了减少人力物力，并达到实时监控破碎机状态的目的，本文设计了液压旋回破碎机的智能化控制系统。

1 液压旋回破碎机智能化控制系统的设计思路

液压旋回破碎机智能化控制系统原理图如图1所示。通过在液压旋回破碎机设备中预制多项传感器(压力计、温度计等)，采用智能化控制PLC技术，基于Windows平台进行编程，最终形成智能化可视控制界面[4]。由各项传感器反馈而来的数据在可视界面中实时显示，数据可以传导至检测管控中心，并可以实现多台设备同时控制，大大节省了人力物力。通过实时监测分析液压旋回破碎机运行时的各项参数，依据实际情况进行智能化调整，规避了多项风险，为无人值守的破碎作业提供了保障。

核心传感器主要用于检测破碎机排矿口、自动输送料、电机功率、电流、破碎机压力、运行负荷、润滑系统、液压系统、衬板动态调节，且能显示运行参数，在异常情况下实现自动停止运行并自动报警，以防止意外情况的发生。

2 智能化控制系统的组成

图1 破碎机智能化原理图

该智能化控制系统采用多种传感器、电磁阀，依托液压旋回破碎机的运行机制，针对液压智能化控制系统、润滑智能化控制系统、破碎状态智能化控制系统、衬板智能化控制系统、电机智能化控制系统、报警智能化控制系统编制软件，形成可视化数据界面。可视化操作实现了油温控制、压力控制、流量监测、衬板检测及警报等功能[5-6]。

2.1 润滑智能化控制系统

采用温度传感器实时监控油箱供油、回油、环境温度，位移传感器实时监测油位和油量，并采用程序控制加热、制冷和油位调节，实现润滑系统的智能化控制。

2.2 液压智能化控制系统

采用压力传感器实时监测液压系统压力，采用位移传感器监测油位和温度传感器监测油温，通过集成块、电磁阀控制液压调整系统，减少元件和系统的内部压力损失，减少功率损耗，改善液压系统性能，并将数据送至主界面控制，及时维护液压系统。

2.3 破碎状态智能化控制系统

采用位移传感器实时监测破碎机负荷和运行，采用变频器控制送料装置，及时调节和控制破碎机的给矿量和排矿口的大小，实现智能化破碎。

2.4 衬板智能化控制系统

系统实时记忆破碎运行时间，采用位移传感器实时监测衬板厚度，监测数据返回控制界面，使得衬板的更换有数据可依。

2.5 电机智能化控制系统

通过电流表实时监测电机电流数据，并反馈给智能化控制中心，通过功率变送器调整电流大小以实现电机负荷稳定。采用开关电磁阀控制电机启动与关闭，缩短启停时间，便于操作控制。

2.6 报警智能化控制系统

液压、润滑、破碎状态、衬板、电机各个智能化控制系统设置异常时可自动报警，并停止破碎机的运行。

2.7 可视化数据界面

采用智能化控制PLC技术，传感器将实时监测的运行数据传送至电脑控制中心形成可视化界面，进行实时查看。多个破碎机系统可集中于可视化控制室检测，也可单独显示。

2.8 核心传感器

具有检测破碎机排矿口、自动输送料、电机功率、电流、破碎机压力、运行负荷、润滑系统、液压系统、衬板动态调节的功能，且能将实时监测到的各种变化信号转化为电信号传送至可视化界面，显示运行参数，在异常情况下实现自动停止运行并自动报警。

液压油缸安装在机座底部，内有温度传感器及压力传感器，用于智能系统进行数据监测与调整，同时在活塞的上方，拥有纸推摩擦盘，通过改变油箱的油位、油量，来改变动锥的上下位置。润滑油箱内与动锥下方拥有各种温度传感器，系统可通过传感器实时获取油箱温度、回油供油温度、环境温度等数据，并采取“加热”或“制冷”进行智能调节。

3 液压旋回破碎机智能化控制系统的功能实现

3.1 数据初始化可视化界面

如图2所示，点击“数据初始化”按钮，系统通过内置在设备中的相应传感器，获取对应时刻的相关数据信息，包括排料口信息、衬板磨损情况、以及系统的运行时间与设备的工作时间，同时激活自动保护功能。

图2 数据初始化可视化界面

3.2 系统正常运行可视化界面

如图3所示，点击“开启自动保护”按钮，通过对应的设备传感器，系统将会实时监测设备运行期间的各种参数变化，系统监测的数据有润滑系统的供油温度、回油温度、油箱温度与环境温度，液压系统的油箱温度、供油压力与锁紧压力。当系统检测到当前数据超过安全设定时，状态标志将以红色示警，同时系统将会自动调节设备对应状态，相反，当数据低于预定值时，状态标志则会显示黄色，同时系统自动调节设备状态。

图3 正常运行可视化作业界面

3.3 衬板更换警告可视化界面

如图4所示，点击“数据初始化”后，随着设备工作时间的增加，衬板的剩余厚度将会因不断的磨损而降低。当衬板磨损量达到百分之百，即剩余厚度为零时，系统将迫使设备停止工作，同时弹出警告窗口，通知工作人员及时更换衬板。

图4 衬板更换警告可视化界面

4 结论

智能化控制系统实时检测破碎机的运行状态，运行数据传送至电脑控制中心进行监控，采用软件编程形成可视化界面实现智能化调整，并可多台设备同时控制，以此实现了自动化控制到智能化控制的过渡。

智能化控制系统通过实时监测分析破碎机运行时的各项参数，依据实际情况进行智能化调整，提高了破碎机的连续高效运行能力，降低了现场工作人员的劳动强度，使破碎机更加节能环保，对矿山、化工、冶金、建材、工程建设等需要大规模粗破碎物料场合的装备的智能控制具有重要意义。

[1] 郎世平,兰宪斌,郎宝贤. 旋回破碎机现状及发展趋势[J]. 矿业装备,2012(5):48-51.

[2] 邱静雯,郭文哲,付晓蓉. 国内外大型液压旋回破碎机的发展现状[J]. 金属矿山,2013(7):126-134,152.

[3] 李爱莲,岳峰. 基于STM32的液压圆锥破碎机的智能控制[J]. 矿山机械,2012(8):68-73.

[4] 余斌,周桂祥,黄超,等. 颚式破碎机监控系统的开发与应用[J]. 冶金动力,2016(3):56-59.

[5] 樊冰露,吴月伟,柳树森,等. 大功率圆锥破碎机综合状态监控系统[J]. 煤矿机械,2015,36(2):214-216.

[6] 王波,彭利明. 给料破碎机自动控制系统的设计[J]. 陕西煤炭,2016,35(5):57-59.

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

国家级大学生创新创业训练计划项目(201510439210)

TP399

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.13.003

彭美平，乔晶，宋吾力，等.液压旋回破碎机的智能化控制系统设计[J].微型机与应用，2017,36(13)：7-9.

2017-02-14)

彭美平(1994-)，女，本科，主要研究方向：电子信息科学与技术。

乔晶(1982-)，通信作者，女，硕士，讲师，主要研究方向：计算机技术与应用。E-mail：runner_qj@163.com。

宋吾力(1978-)，男，硕士，副教授，主要研究方向：电子信息，计算机应用。