礦山工程和建設(shè)工程上，破碎設(shè)備的作業(yè)工況極為惡劣，工作負(fù)荷波動(dòng)性很大，常因入料不均或破碎腔進(jìn)入硬度極強(qiáng)的不可破碎物而突然出現(xiàn)大幅度超載險(xiǎn)情，這就要求設(shè)備本身應(yīng)具有良好的自我保護(hù)系統(tǒng)，以使設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，使故障率保持在較低的水平上。因此，過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)在破碎設(shè)備中占有極為重要的作用。目前國(guó)產(chǎn)破碎設(shè)備在液壓系統(tǒng)方面與國(guó)外同類產(chǎn)品相比存在很大差距，問題較多，主要是傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)常采用電接點(diǎn)壓力表來(lái)監(jiān)控油壓，一旦油壓過(guò)載，就跳閘停機(jī)，使破碎機(jī)在過(guò)載破碎物料時(shí)保護(hù)誤動(dòng)作頻繁，影響破碎機(jī)的工作效率和安全可靠性，本文用PLC對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的動(dòng)作準(zhǔn)確度。
1、礦用破碎機(jī)液壓過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)介紹
1.1過(guò)載保護(hù)裝置工作原理
常用的液壓過(guò)載保護(hù)裝置的工作原理如圖1所示。定顎4靜止不動(dòng)，固定在設(shè)備箱體內(nèi)壁上。電動(dòng)機(jī)5通過(guò)皮帶輪，帶動(dòng)偏心輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)顎3做復(fù)擺運(yùn)動(dòng)，破碎物料。液壓缸2的活塞桿和襯板6相聯(lián)，和彈簧拉桿7鉸接在動(dòng)顎下端，決定了排礦口的大小和破碎物料顆粒的大小。當(dāng)破碎腔遇到破碎強(qiáng)度超出設(shè)定值的物料時(shí)，液壓缸活塞迅速向后回縮，增大排礦口，使得高強(qiáng)度的物料最終從排礦口排出。當(dāng)高強(qiáng)度的物料靠自身重量自動(dòng)排下后，液壓控制系統(tǒng)迅速動(dòng)作，向液壓缸2右腔供油，使得活塞左移至極限位置，恢復(fù)常態(tài)工作。
1.2液壓保護(hù)系統(tǒng)工作原理
圖2為液壓過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)原理圖。在破碎機(jī)開動(dòng)前，首先要向液壓缸15內(nèi)充油。先將PLC電控箱上的選擇開關(guān)放在“工作”位置，驅(qū)動(dòng)液壓泵4的電機(jī)5啟動(dòng)液壓油經(jīng)粗濾油器2進(jìn)入液壓泵，粗濾油器的主要目的是保護(hù)液壓泵免遭較大顆粒雜質(zhì)的直接傷害。為了不致影響液壓泵的吸油能力，裝在吸油路上的濾油器的通油能力應(yīng)大于液壓泵流量的兩倍。液壓油再經(jīng)過(guò)帶有發(fā)迅裝置的精濾油器3進(jìn)入控制閥。該濾油器要有一定強(qiáng)度，且它的最大壓力降不能超過(guò)0.35 MPa，它的發(fā)迅裝置為壓力繼電器，因長(zhǎng)時(shí)間使用，油中的雜質(zhì)在濾網(wǎng)上過(guò)多集結(jié)，從而使得油壓降太大時(shí)，壓力繼電器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)提示要處理濾芯。按下“動(dòng)錐上升”按鈕，換向電磁閥G．通電，油液經(jīng)換向閥和液控單向閥到達(dá)液壓缸底部，使動(dòng)錐開始上升，當(dāng)升到工作位置后，即可停止電機(jī)5，液壓缸內(nèi)的壓力仍保持平衡，破碎機(jī)開始工作。當(dāng)非破碎物落入破碎腔時(shí)，造成破碎力急劇增加，系統(tǒng)油壓也隨之升高。當(dāng)系統(tǒng)油壓波動(dòng)超過(guò)PLC程序的設(shè)定值時(shí)，電控箱通過(guò)PLC的編程發(fā)出過(guò)載報(bào)警信號(hào)，提醒破碎機(jī)上線停止給料。若僅是油壓瞬時(shí)超高，報(bào)警信號(hào)和計(jì)時(shí)會(huì)自動(dòng)中斷，破碎機(jī)仍然正常工作，而瞬間的沖擊壓力和瞬間的大量油液由蓄能器來(lái)吸收。若油壓持續(xù)超高，則停主電機(jī)，同時(shí)電磁卸荷閥的先導(dǎo)電磁鐵G3通電，液壓缸內(nèi)的油液通過(guò)電磁先導(dǎo)卸荷閥快速排回油箱，使排料口進(jìn)一步增大，排出卡阻物，實(shí)現(xiàn)超載液壓卸荷安全保護(hù)。非破碎物排出后，由于破碎力急劇下降，系統(tǒng)油壓也隨之下降，使電磁先導(dǎo)卸荷閥復(fù)位，進(jìn)而此卸荷油路關(guān)閉。同時(shí)蓄能器中的壓力油經(jīng)過(guò)節(jié)流閥緩慢地進(jìn)入液壓缸使動(dòng)錐緩慢地自動(dòng)復(fù)位，破碎機(jī)繼續(xù)正常工作。若因?yàn)樵谛逗蓵r(shí)使油壓降低過(guò)大，低于系統(tǒng)所需要的最低壓力（此最低油壓由壓力繼電器14.2調(diào)定），則壓力傳感器感受信號(hào)傳人PLC，然后PLC發(fā)出報(bào)警信號(hào)，進(jìn)而電磁換向閥G．通電向系統(tǒng)供油。
2、液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
PLC控制系統(tǒng)能接受的信號(hào)分為4類：數(shù)字量輸入(DI)、數(shù)字量輸出(DO)、模擬量輸入(AI)、模擬量輸出(AO)。其中的數(shù)字量輸入輸出是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的狀態(tài)的顯示和控制。模擬量輸入是對(duì)所檢測(cè)對(duì)象參數(shù)的采集。模擬量輸出是對(duì)監(jiān)控對(duì)象的參數(shù)進(jìn)行控制。本系統(tǒng)所有的信號(hào)都是數(shù)字量信號(hào)，其控制對(duì)象都為繼電器。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。根據(jù)液壓保護(hù)系統(tǒng)的工作流程，本系統(tǒng)一共有8個(gè)工作繼電器，其中2個(gè)是用作限制最高壓和最低壓力繼電器，兩個(gè)控制油泵的開啟和停止，剩下的為電磁換向閥。一共8個(gè)DI和10個(gè)DO。在確定了輸入輸出點(diǎn)位后，為系統(tǒng)配置響應(yīng)的PLC控制器模塊。本次控制系統(tǒng)選用的西門子S7-300的PLC控制器，按照要求，選擇一個(gè)電源模塊，一個(gè)CPU，一個(gè)16通道的數(shù)字量輸入模塊和16通道數(shù)字量輸出模塊。其模塊配置如表l所示。
3、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)繼電器的控制啟動(dòng)過(guò)程，筆者把8個(gè)繼電器分別用Yl-Y8表示，當(dāng)通過(guò)電控柜按動(dòng)啟動(dòng)按鈕后，Y1和Y2得電，兩個(gè)液壓泵被啟動(dòng)，將油箱中的液壓油抽出，當(dāng)油壓到達(dá)一定的壓力后．Ys過(guò)濾器3中的壓力繼電器和電磁換向閥同時(shí)得電，液壓油到達(dá)液壓缸的底部，當(dāng)動(dòng)顎到達(dá)了工作位置，兩個(gè)繼電器失電關(guān)閉Y1和Y2，繼而破碎機(jī)開始正常工作，當(dāng)非破碎物掉人破碎腔時(shí)，提醒破碎機(jī)上線停止給料。若但是油壓瞬時(shí)超高，則報(bào)警信號(hào)和計(jì)時(shí)自動(dòng)中斷，破碎機(jī)仍然正常工作，則瞬間的沖擊壓力和瞬間的大量油渣由蓄能器來(lái)吸收。如果壓力還在增加，Y7壓力繼電器的電信號(hào)傳人PLC，通過(guò)編程使電磁換向閥Y6得電，液壓油重新流回油箱里。非破碎物排出后，壓力下降，少部分，K力能用蓄能器補(bǔ)給，壓力下降過(guò)大時(shí)Y1和Y2重新得電．重復(fù)開始過(guò)程。其部分梯形圖編程如圖4所示。
4、結(jié)語(yǔ)
液壓過(guò)載保護(hù)破碎機(jī)與機(jī)械保護(hù)裝置相比，具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)PLC對(duì)液壓過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)的控制，減少了傳統(tǒng)系統(tǒng)的失誤動(dòng)作，操作精度也有了很大的提高，并且可靠性高，易于操作，自動(dòng)化程度高。能自動(dòng)排除故障，并能迅速恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
