1、現(xiàn)狀及問題
    在治金行業(yè)選礦工藝中，大量使用礦石破碎機(jī)和磨碎機(jī)（如球磨機(jī)、棒磨機(jī)），對(duì)礦石進(jìn)行破碎和磨細(xì)。這些設(shè)備電機(jī)電壓高(一般為6kV)，功率大(往往達(dá)數(shù)百kW)，由高壓開關(guān)柜內(nèi)的油斷路器控制分閘和合閘。運(yùn)行中要求對(duì)關(guān)鍵設(shè)備一軸瓦進(jìn)行有效的溫度保護(hù)，以防過熱。否則一旦燒毀，經(jīng)濟(jì)損失大，且維修不便，需要較長的修復(fù)時(shí)間（往往需3天以上）。當(dāng)前，破碎機(jī)和磨碎機(jī)仍多為繼電電路控制，存在如下問題：①控制、聯(lián)鎖采用由硬件實(shí)現(xiàn)的繼電控制，電器元件多，體積大，故障率高；②功能簡單，難以滿足更高、更準(zhǔn)的控制要求；③靈活性差，運(yùn)行后調(diào)整（如要更改工藝或聯(lián)鎖關(guān)系）極為不便；④保護(hù)系統(tǒng)不完善，常常出現(xiàn)設(shè)備軸瓦燒毀等故障，影響正常生產(chǎn)。
2、設(shè)計(jì)方案
    無論是破碎機(jī)或磨碎機(jī)，控制以啟停、聯(lián)鎖為主，信號(hào)多為邏輯開關(guān)量；保護(hù)主要是設(shè)備軸瓦溫度的保護(hù)。軸瓦主要用于電機(jī)傳動(dòng)部分與機(jī)械部分的連接與支撐，由特殊合金（如鈦合金）制成。運(yùn)行時(shí)為防止摩擦過熱，需要不停地給軸瓦供油潤滑，這往往由一用一備的兩臺(tái)油泵完成。
    對(duì)于磨碎機(jī)，軸瓦的溫度保護(hù)相對(duì)簡單些，可在機(jī)座上打孔裝入嵌入式測溫元件(如Ptl00)經(jīng)測量變送單元送到控制器進(jìn)行處理。但對(duì)于破碎機(jī)則困難得多，因?yàn)檩S瓦安裝位置的不同，無法象磨碎機(jī)那樣進(jìn)行直接測量。但發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸瓦溫升增加時(shí)，主要表現(xiàn)在潤滑系統(tǒng)的油溫升高，決定實(shí)時(shí)檢測破碎機(jī)內(nèi)的進(jìn)油和回油溫差及其變化率，當(dāng)相關(guān)參數(shù)超過上限值時(shí)，系統(tǒng)給出報(bào)警指示，必要時(shí)予以停機(jī)。
    為從源頭上防止軸瓦溫升，保證軸瓦供油系統(tǒng)正常，在保護(hù)上采取如下措施：①檢測供油壓力，當(dāng)油壓不足時(shí)，備用泵立即投入工作。待油壓恢復(fù)正常1分鐘后，備用泵自動(dòng)切除；②為防止濾網(wǎng)堵塞，檢測回油壓力，當(dāng)供油壓力與回油壓力之間的壓差達(dá)到一定值時(shí)報(bào)警；③在管路上安裝小流量檢測開關(guān)，當(dāng)流量小于某一閥值時(shí)，給出報(bào)警指示，若連續(xù)報(bào)警超過1分鐘，則自動(dòng)停機(jī)；④測量油箱油位，以防油量過小，當(dāng)油位低于下限值時(shí)報(bào)警。
    此外，當(dāng)發(fā)生機(jī)械卡死等故障引起軸瓦溫度升高時(shí)，由進(jìn)回油溫差及其變化率給出報(bào)警或切機(jī)信號(hào)。
    鑒于控制上以邏輯量為主，決定采用可編程序控制器(PLC)來取代現(xiàn)有繼電控制方式。與傳統(tǒng)繼電控制相比，PLC具有可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，非常適用于這種現(xiàn)場粉塵大、振動(dòng)強(qiáng)等對(duì)控制器抗振動(dòng)、抗粉塵及抗電磁干擾能力要求很高的場合。特別是近年來，PLC在模擬量處理以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能上也得到大大增強(qiáng)，完全可以滿足上述控制和保護(hù)的要求。
3、硬件實(shí)現(xiàn)
    在礦石破碎或磨礦工藝中，往往有多臺(tái)設(shè)備同時(shí)工作，但彼此之間一般相互獨(dú)立�？紤]到系統(tǒng)的可靠性，決定采用分散控制方案，即每臺(tái)設(shè)備由一臺(tái)控制器分別控制。這樣，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備處于檢修或維護(hù)狀態(tài)時(shí)，不影響其它設(shè)備的正常生產(chǎn)。
    某廠細(xì)碎車間現(xiàn)有4臺(tái)短頭圓錐破碎機(jī)，擔(dān)負(fù)著整個(gè)選礦廠‘的礦石精細(xì)破碎任務(wù)，設(shè)備彼此之間的開停相經(jīng)獨(dú)立，在此系統(tǒng)中，采用可編程序控制器。其中，采用4臺(tái)緊湊型PL(CPMIA--CPU40)分別對(duì)4臺(tái)破碎機(jī)進(jìn)行控制。主要負(fù)責(zé)設(shè)備的啟停、聯(lián)鎖等邏輯控制。由于CPMIA處理摸擬量的功能有限，決定采用OMRONa機(jī)(C200HC-CPU43)用于4臺(tái)破碎機(jī)模擬量（溫度、壓力和流量等）的檢測和處理，如圖1所示。
    C200HC與4臺(tái)CPMIA之間運(yùn)用RS485協(xié)議進(jìn)行通信。每臺(tái)CPMIA將破碎機(jī)的啟動(dòng)、停止等狀態(tài)信號(hào)送到CoOOHG，而C2(XJHC在對(duì)相關(guān)模擬量處理完畢后，將報(bào)警或停機(jī)信號(hào)發(fā)送到相應(yīng)的CPMlA執(zhí)行處理。
    lVr - ALOOI和CIFlI分別用于C200HC與CPMIA的R5232/RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換。C200HG作為主節(jié)點(diǎn)，每臺(tái)CPMIA作為485網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)從節(jié)點(diǎn)。最多可擴(kuò)展到32個(gè)從節(jié)點(diǎn)，完全滿足一般工業(yè)現(xiàn)場對(duì)站點(diǎn)數(shù)量的要求。
4、系統(tǒng)功能與特點(diǎn)
    與原控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有如下功能及特點(diǎn)：
    ①準(zhǔn)確的啟�？刂疲嚎蓽�(zhǔn)確控制破碎機(jī)自動(dòng)順序啟動(dòng)，即先啟油泵，油壓足后再啟破碎機(jī)，延時(shí)后啟動(dòng)給料機(jī)，停車控制順序相反。特別是在啟停破碎機(jī)時(shí)，確保每次分合閘只限2s，大大降低了高壓開關(guān)柜內(nèi)由于分合閘故障而導(dǎo)致的分合閘線圈長時(shí)間工作而燒毀的現(xiàn)象。
    ②可靠的聯(lián)鎖功能：實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)、油泵、給料機(jī)及出料皮帶之間緊密的聯(lián)鎖關(guān)系。比如，若出料皮帶突然停車，則給料機(jī)立即停止給料等。
    ③完善的保護(hù)功能：比如，欠油壓自動(dòng)補(bǔ)壓；補(bǔ)壓后仍欠壓自動(dòng)停機(jī)；供油壓力、軸瓦溫度或供油流量超過極限值時(shí)報(bào)警或停機(jī)等。
    ④友善的容錯(cuò)功能：操作工在操作面板開關(guān)或按鈕時(shí)，若操作不當(dāng)，不會(huì)因此導(dǎo)致設(shè)備或人身事故。比如，油泵尚未啟動(dòng)時(shí)，按破碎機(jī)啟動(dòng)鈕，破碎機(jī)不可能啟動(dòng)等。
    此外，還可以對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行給料變頻調(diào)速以穩(wěn)定其負(fù)荷。需要指出的是，本系統(tǒng)可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，可連接到整個(gè)選礦廠集散控制系統(tǒng)(DCS)中。現(xiàn)場的各種狀態(tài)信息可實(shí)時(shí)傳輸?shù)讲僮髡居?jì)算機(jī)畫面上，便于集中觀察處理。同時(shí)，操作人員也可在操作站上發(fā)出控制信號(hào)，集中控制現(xiàn)場多臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行等。
5、結(jié)束語
    目前，該設(shè)計(jì)已在某廠細(xì)碎、中碎和磨浮車間中得到成功應(yīng)用，使用方便直觀，控制準(zhǔn)確可靠，保護(hù)及時(shí)有效，可有效減少現(xiàn)場維護(hù)工作量，減少故障率，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，可全面替代老式繼電控制及保護(hù)方式，具有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
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