1、現狀及問題
在治金行業選礦工藝中，大量使用礦石
破碎機和磨碎機（如球磨機、棒磨機），對礦石進行破碎和磨細。這些設備電機電壓高(一般為6kV)，功率大(往往達數百kW)，由高壓開關柜內的油斷路器控制分閘和合閘。運行中要求對關鍵設備一軸瓦進行有效的溫度保護，以防過熱。否則一旦燒毀，經濟損失大，且維修不便，需要較長的修復時間（往往需3天以上）。當前，破碎機和磨碎機仍多為繼電電路控制，存在如下問題：①控制、聯鎖采用由硬件實現的繼電控制，電器元件多，體積大，故障率高；②功能簡單，難以滿足更高、更準的控制要求；③靈活性差，運行后調整（如要更改工藝或聯鎖關系）極為不便；④保護系統不完善，常常出現設備軸瓦燒毀等故障，影響正常生產。
2、設計方案
無論是破碎機或磨碎機，控制以啟停、聯鎖為主，信號多為邏輯開關量；保護主要是設備軸瓦溫度的保護。軸瓦主要用于電機傳動部分與機械部分的連接與支撐，由特殊合金（如鈦合金）制成。運行時為防止摩擦過熱，需要不停地給軸瓦供油潤滑，這往往由一用一備的兩臺油泵完成。
對于磨碎機，軸瓦的溫度保護相對簡單些，可在機座上打孔裝入嵌入式測溫元件(如Ptl00)經測量變送單元送到控制器進行處理。但對于破碎機則困難得多，因為軸瓦安裝位置的不同，無法象磨碎機那樣進行直接測量。但發現，當軸瓦溫升增加時，主要表現在潤滑系統的油溫升高，決定實時檢測破碎機內的進油和回油溫差及其變化率，當相關參數超過上限值時，系統給出報警指示，必要時予以停機。
為從源頭上防止軸瓦溫升，保證軸瓦供油系統正常，在保護上采取如下措施：①檢測供油壓力，當油壓不足時，備用泵立即投入工作。待油壓恢復正常1分鐘后，備用泵自動切除；②為防止濾網堵塞，檢測回油壓力，當供油壓力與回油壓力之間的壓差達到一定值時報警；③在管路上安裝小流量檢測開關，當流量小于某一閥值時，給出報警指示，若連續報警超過1分鐘，則自動停機；④測量油箱油位，以防油量過小，當油位低于下限值時報警。
此外，當發生機械卡死等故障引起軸瓦溫度升高時，由進回油溫差及其變化率給出報警或切機信號。
鑒于控制上以邏輯量為主，決定采用可編程序控制器(PLC)來取代現有繼電控制方式。與傳統繼電控制相比，PLC具有可靠性強、結構緊湊、應用靈活等特點，非常適用于這種現場粉塵大、振動強等對控制器抗振動、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網功能上也得到大大增強，完全可以滿足上述控制和保護的要求。
3、硬件實現
在礦石破碎或磨礦工藝中，往往有多臺設備同時工作，但彼此之間一般相互獨立。考慮到系統的可靠性，決定采用分散控制方案，即每臺設備由一臺控制器分別控制。這樣，當一臺設備處于檢修或維護狀態時，不影響其它設備的正常生產。
某廠細碎車間現有4臺短頭圓錐破碎機，擔負著整個選礦廠‘的礦石精細破碎任務，設備彼此之間的開停相經獨立，在此系統中，采用可編程序控制器。其中，采用4臺緊湊型PL(CPMIA--CPU40)分別對4臺破碎機進行控制。主要負責設備的啟停、聯鎖等邏輯控制。由于CPMIA處理摸擬量的功能有限，決定采用OMRONa機(C200HC-CPU43)用于4臺破碎機模擬量（溫度、壓力和流量等）的檢測和處理，如圖1所示。
C200HC與4臺CPMIA之間運用RS485協議進行通信。每臺CPMIA將破碎機的啟動、停止等狀態信號送到CoOOHG，而C2(XJHC在對相關模擬量處理完畢后，將報警或停機信號發送到相應的CPMlA執行處理。
lVr - ALOOI和CIFlI分別用于C200HC與CPMIA的R5232/RS485協議轉換。C200HG作為主節點，每臺CPMIA作為485網絡上的一個從節點。最多可擴展到32個從節點，完全滿足一般工業現場對站點數量的要求。
4、系統功能與特點
與原控制系統相比，該系統具有如下功能及特點：
①準確的啟停控制：可準確控制破碎機自動順序啟動，即先啟油泵，油壓足后再啟破碎機，延時后啟動給料機，停車控制順序相反。特別是在啟停破碎機時，確保每次分合閘只限2s，大大降低了高壓開關柜內由于分合閘故障而導致的分合閘線圈長時間工作而燒毀的現象。
②可靠的聯鎖功能：實現破碎機、油泵、給料機及出料皮帶之間緊密的聯鎖關系。比如，若出料皮帶突然停車，則給料機立即停止給料等。
③完善的保護功能：比如，欠油壓自動補壓；補壓后仍欠壓自動停機；供油壓力、軸瓦溫度或供油流量超過極限值時報警或停機等。
④友善的容錯功能：操作工在操作面板開關或按鈕時，若操作不當，不會因此導致設備或人身事故。比如，油泵尚未啟動時，按破碎機啟動鈕，破碎機不可能啟動等。
此外，還可以對破碎機進行給料變頻調速以穩定其負荷。需要指出的是，本系統可以進行計算機聯網，可連接到整個選礦廠集散控制系統(DCS)中。現場的各種狀態信息可實時傳輸到操作站計算機畫面上，便于集中觀察處理。同時，操作人員也可在操作站上發出控制信號，集中控制現場多臺設備的運行等。
5、結束語
目前，該設計已在某廠細碎、中碎和磨浮車間中得到成功應用，使用方便直觀，控制準確可靠，保護及時有效，可有效減少現場維護工作量，減少故障率，提高設備的運行效率，可全面替代老式繼電控制及保護方式，具有很好的應用推廣價值。
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