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大型液壓圓錐破碎機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，必須保證油箱稀油潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。如果圓錐破碎機(jī)的潤(rùn)滑不良，各潤(rùn)滑部位摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，將導(dǎo)致軸襯及軸瓦表面燒傷、膠合、開裂、松動(dòng)，并使油質(zhì)很快劣化。這類故障集中反映在內(nèi)部的重要潤(rùn)滑部位上，如直軸襯與偏心軸套之間、斜軸襯與主軸之間、軀體球面與碗形軸瓦之間。為保障破碎機(jī)稀油站系統(tǒng)的可靠工作，需要匹配先進(jìn)、穩(wěn)定的自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備。為了改進(jìn)原有系統(tǒng)的不足之處，增強(qiáng)自主技術(shù)水平，提高檢修能力，強(qiáng)化備品備件通用性問題，開發(fā)設(shè)計(jì)了一套全新的大型液壓圓錐破碎機(jī)稀油站測(cè)控系統(tǒng)。
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
破碎機(jī)稀油站測(cè)控系統(tǒng)必須提供正確操作破碎機(jī)輔助系統(tǒng)(潤(rùn)滑和正壓防塵系統(tǒng))所必需的控制邏輯。系統(tǒng)可以和破碎機(jī)控制系統(tǒng)通過信號(hào)線直聯(lián)實(shí)現(xiàn)數(shù)字量數(shù)據(jù)的輸入輸出，也可以通過各種工業(yè)總線進(jìn)行通訊聯(lián)接，接受來自液壓潤(rùn)滑油箱及其系統(tǒng)附屬的多個(gè)傳感器開關(guān)量、模擬量信號(hào)，同時(shí)監(jiān)測(cè)所接受信號(hào)數(shù)值的變化，并且與內(nèi)部程序中這些信號(hào)的設(shè)定值相比較，然后向破碎機(jī)控制系統(tǒng)輸出相應(yīng)的信號(hào)。破碎機(jī)控制系統(tǒng)利用這些控制信號(hào)來啟動(dòng)或停止各個(gè)電機(jī)、激活報(bào)警信號(hào)以及在緊急狀下關(guān)閉破碎機(jī)主電機(jī)。此外，系統(tǒng)要選用適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展通訊模塊，將現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)控制子站通過工業(yè)以太網(wǎng)或者現(xiàn)場(chǎng)總線聯(lián)系起來，并選用相應(yīng)網(wǎng)關(guān)，將各個(gè)子站數(shù)據(jù)上傳到車間或者廠級(jí)DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為生產(chǎn)調(diào)度提供判斷依據(jù)。根據(jù)破碎機(jī)稀油站自動(dòng)控制的要求，采用了分散控制與集中管理的方式。系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)分為兩級(jí)：即由可編程控制器控制設(shè)備運(yùn)行的下位機(jī)結(jié)構(gòu)和監(jiān)控站(工控一體機(jī))實(shí)現(xiàn)編程、組態(tài)、監(jiān)控及操作的上位機(jī)結(jié)構(gòu)組成。見圖l。系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：
(1)破碎機(jī)啟動(dòng)前，首先啟動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，檢測(cè)回油溫度，如溫度低于設(shè)定，應(yīng)啟動(dòng)浸沒式加熱器加熱潤(rùn)滑油。油溫低于設(shè)定值時(shí)，不得啟動(dòng)破碎機(jī)。
(2)比較給油和回油溫度，回油溫度比給油溫度高50℃左右屬正常，溫差過大時(shí)出現(xiàn)報(bào)警，必要時(shí)關(guān)閉破碎機(jī)主電機(jī)。
(3)檢測(cè)潤(rùn)滑油箱，液壓油箱油位和傳動(dòng)軸箱油壓。
(4)檢查油過濾器濾芯狀況，若過濾器壓差過大時(shí)，過濾器堵塞報(bào)警出現(xiàn)，破碎機(jī)都將自動(dòng)停給料，空轉(zhuǎn)30 s后，主機(jī)自動(dòng)停止。
(5)破碎機(jī)啟動(dòng)前潤(rùn)滑油必須最少循環(huán)2 min，確信油箱內(nèi)的回油管排出的油流足以充滿半管。啟動(dòng)破碎機(jī)前必須先檢查回油管的回油量，若回油管無油排出，破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不允許超過15 s。
(6)液壓站必須在破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前啟動(dòng)，并且回路壓力正常。
2、測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
項(xiàng)目選用SIMATIC S7-300可編程控制器，它是一種通用型的可編程控制器，在礦山自動(dòng)化控制系統(tǒng)中普遍應(yīng)用。SIMATIC S7-300可編程控制器具有模塊化、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定可靠，能滿足破碎機(jī)稀油站現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境;計(jì)算性能較強(qiáng)，以及易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置，具有PROFIBUS DP通訊總線接口，可以擴(kuò)展工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口，將數(shù)據(jù)上傳至管理網(wǎng)等特點(diǎn)。選用該型可編程控制器可以滿足破碎機(jī)油箱測(cè)控系統(tǒng)的控制要求，是一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的硬件解決方案。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，S7 -300可編程控制器系統(tǒng)模塊組成：1塊中央處理單元CPU3152DP;l塊數(shù)字量輸入模塊SM321，32×DC 24 V;l塊數(shù)字量輸出模塊SM322, 32×24 VDC;1塊模擬量輸入模塊SM331，8×12位;l塊熱電阻模擬量輸入模塊SM332,8 x12位。
2.2測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
測(cè)控系統(tǒng)軟件要求實(shí)現(xiàn)的功能：
(1)主潤(rùn)滑系統(tǒng)回油溫度傳感器(PT100)。主要測(cè)量破碎機(jī)回油溫度，實(shí)現(xiàn)控制功能：恒溫保護(hù)，如果潤(rùn)滑油溫度上升，達(dá)到控制器中最大允許設(shè)定值，破碎機(jī)電機(jī)將停機(jī);油冷卻控制恒溫，提供冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟停信號(hào)。
(2)主潤(rùn)滑油箱油溫傳感器(PT100)。測(cè)量主潤(rùn)滑油箱中油的溫度，控制油加熱器的接觸器。
(3)主潤(rùn)滑系統(tǒng)入口油溫傳感器(PT100)。測(cè)量破碎機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)之后，流進(jìn)破碎機(jī)潤(rùn)滑油的溫度，檢測(cè)冷卻系統(tǒng)的功能。
(4)上臂架襯套溫度傳感器(PT100)。測(cè)量破碎機(jī)上臂架軸承的溫度。控制功能：恒溫保護(hù)，如果上臂架軸承溫度上升到極限值1(75℃)，控制器發(fā)出一個(gè)輕報(bào)警，如果溫度上升到極限值2(95℃)，控制器發(fā)出一個(gè)重報(bào)警，破碎機(jī)主電機(jī)停機(jī)。
(5)主潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)油流量傳感器。測(cè)量破碎機(jī)進(jìn)油流量：油流量在150 Unun之前，一直輸出電流4 mA，當(dāng)油流量達(dá)到150時(shí)，輸出電流跳到12 mA，當(dāng)油流量從150 L/nun上升到270 Umin時(shí)，電流從12 mA到20 mA成比例增加?？刂乒δ埽喝绻土髁拷档偷阶钚≡O(shè)定值170 Unun時(shí)，控制器發(fā)出重報(bào)警，破碎機(jī)主電機(jī)停機(jī)。
(6)主潤(rùn)滑油泵出口壓力傳感器。安裝在主潤(rùn)滑油泵與過濾器之間，輸出電流4—20 mA，測(cè)量主潤(rùn)滑系統(tǒng)中過濾器之前的壓力?？刂乒δ埽喝绻蛪毫ι仙^1.5 MPa，控制器發(fā)出停止主潤(rùn)滑油泵電機(jī)的信號(hào);如果壓力差超過0.22 MPa，控制器發(fā)出一個(gè)輕報(bào)警。
(7)水平軸潤(rùn)滑油泵出口壓力傳感器。安裝在水平軸潤(rùn)滑油泵與過濾器之間，輸出電流4~20mA，測(cè)量水平軸潤(rùn)滑系統(tǒng)中過濾器之前的壓力。控制功能：如果水平軸潤(rùn)滑油泵在運(yùn)轉(zhuǎn)，油壓力下降，低于0.2 MPa，3 min后控制器發(fā)出一個(gè)重報(bào)警，破碎機(jī)主電機(jī)停機(jī);如果油壓力上升，超過0.45 MPa，控制器發(fā)出一個(gè)輕報(bào)警。
(8)過濾器堵塞壓力傳感器。安裝在主潤(rùn)滑系統(tǒng)中過濾器之后，冷卻風(fēng)機(jī)之前，測(cè)量過濾器與冷卻風(fēng)機(jī)之間的壓力，輸出電流4~ 20 mA?？刂乒δ埽喝绻^濾器堵塞，系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)輕報(bào)警。
(9)油箱油位傳感器。安裝在主潤(rùn)滑系統(tǒng)油箱中，測(cè)量主潤(rùn)滑油箱中的油位，輸出電流4~ 20 mA?？刂乒δ埽喝绻臀幌陆?，低于最小極限值400 mm，發(fā)出一個(gè)輕報(bào)警。
(10)正壓傳感器。安裝在控制箱中，測(cè)量增壓風(fēng)機(jī)靠近破碎機(jī)風(fēng)管中的壓力，輸出電流4~20mA?？刂乒δ埽喝绻L(fēng)壓下降，低于最小極限值300 Pa，發(fā)出一個(gè)輕報(bào)警。
(11)主潤(rùn)滑系統(tǒng)回油油量開關(guān)。當(dāng)回油流量高于最小極限值時(shí)，開關(guān)動(dòng)作?？刂乒δ埽喝绻赜土髁康陀谧钚O限值，發(fā)出一個(gè)重報(bào)警，破碎機(jī)主電機(jī)停機(jī)。
(12)過濾器壓差傳感器。安裝在水平軸潤(rùn)滑系統(tǒng)過濾器總成中，測(cè)量過濾器中的壓力差?？刂乒δ埽喝绻麎毫Σ畛^預(yù)先設(shè)定值，發(fā)出一個(gè)輕報(bào)警。
(13)復(fù)位按鈕。作來復(fù)位控制器激發(fā)的報(bào)警。
(14)程序選擇器。用來選擇相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和油粘度條件下的溫度設(shè)定值。
(15)其他。破碎機(jī)主電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)，主潤(rùn)滑油泵電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)，冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)，水平軸潤(rùn)滑油泵電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)。
2.3 PLC控制器輸出量設(shè)計(jì)
PLC控制器輸出量設(shè)計(jì)主要包括：破碎機(jī)允許啟動(dòng)信號(hào)，主潤(rùn)滑油泵允許啟動(dòng)，水平軸潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)隨著破碎機(jī)主電機(jī)的啟停而啟停，1#冷卻風(fēng)機(jī)允許啟動(dòng)，2#冷卻風(fēng)機(jī)允許啟動(dòng)，油加熱器啟動(dòng)，正壓防塵風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，隨著“破碎機(jī)允許啟動(dòng)”的信號(hào)出現(xiàn)同時(shí)啟動(dòng)，潤(rùn)滑油泵停止3 min后停機(jī)，重報(bào)警指示信號(hào)，輕報(bào)警指示信號(hào)。程序設(shè)計(jì)聯(lián)鎖見圖2。
2.4監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
為了方便操作人員，方便監(jiān)控破碎機(jī)稀油站測(cè)控系統(tǒng)整體運(yùn)行情況，主要監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)運(yùn)行在西門子工控一體機(jī)PC-677B中，在該硬件平臺(tái)上運(yùn)行西門子WinCC組態(tài)監(jiān)控軟件。主要實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)稀油站運(yùn)行信號(hào)、報(bào)警信息以及主要運(yùn)行信號(hào)的歷史趨勢(shì)記錄等工作。
SIMATIC WinCC是西門子公司開發(fā)的SIMATICPCS-7過程控制系統(tǒng)及其他西門子控制系統(tǒng)中的人機(jī)界面組件，它是第一個(gè)使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性，可以滿足項(xiàng)目技術(shù)要求。
(1)破碎機(jī)稀油站主要檢測(cè)信號(hào)監(jiān)控。系統(tǒng)通過PROFIBUS DP現(xiàn)場(chǎng)通訊總線，將以上液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，上傳到上位觸摸屏進(jìn)行顯示、報(bào)警，并對(duì)運(yùn)行信號(hào)，和報(bào)警信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的顏色顯示，便于操作人員監(jiān)視控制。
(2)破碎機(jī)稀油站測(cè)控系統(tǒng)歷史趨勢(shì)設(shè)計(jì)。為了對(duì)該系統(tǒng)工作情況進(jìn)行更好的監(jiān)控，針對(duì)重要的進(jìn)油流量、正壓壓力、主密封前壓力、主密封后壓力、進(jìn)油溫度、回油溫度、油箱溫度、水平軸壓力、油箱液位、上臂架軸承溫度等參數(shù)進(jìn)行了變量歸檔、歷史趨勢(shì)設(shè)計(jì)等工作。
大型液壓圓錐破碎機(jī)稀油站測(cè)控系統(tǒng)是將PLC、工控觸摸一體機(jī)及最新的控制技術(shù)應(yīng)用到破碎機(jī)稀油站測(cè)控中，實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)的智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理。由于采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，各種功能均按模塊化設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的通用性、可維護(hù)性以及對(duì)不同現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性。經(jīng)過半年多現(xiàn)場(chǎng)的試運(yùn)行及不斷完善和提高，各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、功能強(qiáng)，既能替代國(guó)外同類產(chǎn)品，又增加了工藝過程所需的多項(xiàng)功能，實(shí)用、可靠、穩(wěn)定，性價(jià)比高，具有廣泛的推廣價(jià)值。
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