CN106216078A - 一种用于多液压缸圆锥破碎机排料口的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于多液压缸圆锥破碎机排料口的控制方法，包括初值设定、新衬板标定、排料口标定，以及衬板更换，利用绝对值编码器实现对多液压缸圆锥破碎机排料口的准确测量，解决接近开关脉冲计数法存在的问题。

Description

一种用于多液压缸圆锥破碎机排料口的控制方法

技术领域

本发明隶属于矿山机械设备自动化控制技术领域，专用于多液压缸圆锥破碎机衬板的标定、排料口的测量和调整。

背景技术

多液压缸圆锥破碎机主要应用于矿石的中、细碎系统中，对于矿石具有良好的破碎效果，尤其是对高硬度矿石，其破碎效果更为明显。而在破碎机的生产过程中，排料口的尺寸决定着出料的粒度。如何准确测量和调整排料口，在一定程度上影响着破碎机的生产效率。

目前常用的是接近开关脉冲计数法，在齿轮的同一端安装两个接近开关，在旋转过程中，其信号存在一定的相位差。利用出现脉冲的先后顺序确定驱动齿轮的旋转方向，利用脉冲的个数来计量旋转的齿数。该方法缺点如下：

1每次计量都需要从下一个齿（沿旋转方向）开始，多次调整造成误差累计。

2接近开关抗振性差，感应距离易变化。

3接近开关或者PLC断电，PLC程序重新下载时，标定和计量数据容易丢失。

发明内容

为了实现对多液压缸圆锥破碎机排料口的准确测量，解决接近开关脉冲计数法存在的问题，本发明提供了一种基于绝对值编码器的测量和控制方法。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种用于多液压缸圆锥破碎机排料口的控制方法，包括以下步骤：

包括以下步骤，

步骤一、将多圈绝对值编码器安装在小齿轮轴承上，液压马达驱动小齿轮带动定锥体旋转，读取多圈绝对值编码器输出寄存器内的二进制数值，通过PLC转换成双整型数值用于控制，将液压驱动压力预设值写入PLC中，用于判断定动椎衬板是否接触，将衬板更换设定值写入PLC中，用于确定衬板是否达到使用寿命；

步骤二、新衬板标定

当破碎机的定动锥衬板更换后，需要进行新衬板标定，新衬板安装结束后，PLC给出新衬板标定命令，液压马达驱动定锥衬板顺时针旋转，当液压驱动压力值达到液压驱动压力预设值时，定锥衬板与动锥衬板完全接触，将此位置确定为新衬板的基准零位；将多圈绝对值编码器读值设定为零，同时将衬板累计使用时间与排料口数值清零，液压马达自动启动，逆时针旋转定锥衬板，增大排料口至排料口设定值；

步骤三、排料口标定

圆锥破碎机在使用一定时间t后，多圈绝对值编码器记录当前排料口数值，PLC自动给出排料口重新标定指令，液压马达驱动定锥衬板顺时针旋转至与动锥衬板接触，直至液压驱动压力升高到液压驱动压力预设值，液压马达自动停止，并将此位置标定为新排料口的相对零点后，清零排料口数值和单次标定时间，液压马达自动启动，逆时针旋转定锥衬板，增大排料口至排料口设定值；

步骤四、衬板更换

重复步骤三，多圈绝对值编码器累加相对零位与基准零位之间的差值，即累加当前排料口数值与排料口设定值的差值，当差值达到衬板更换设定值，提醒更换衬板。

本发明有益效果是：经过现场的实践，证明基于多圈型绝对值编码器设计的控制方法，可以有效的解决接近开关脉冲计数法中存在的问题。这种控制方法抗振动、抗干扰性强，安装和调试简单方便，数值读取准确，有效地简化了新衬板和排料口的标定以及调整工作。在设备检修和调试的过程中，即使在编码器断电情况下旋转定锥或者PLC重新下载程序，都可以保证衬板和排料口测量数据的准确性和唯一性。本方法为旋转类设备相对位移的测量和调整提供了新的解决思路，为现场操作人员提供更为准确的数据支持。

附图说明

图1为本发明的多液压缸圆锥破碎机主要部件图；

图2为本发明的编码器测量部件图；

图3为本发明的排料口计算示意图；

图4为本发明的排料口调整示意图；

图5为图4的部分结构示意图；

图6为本发明的编码器连接示意图；

图7为本发明的编码器硬件组态图；

图8为本发明的码器的网络组态图；

图9为本发明的编码器读值处理程序流程图；

图10为本发明的新衬板标定程序流程图；

图11为本发明的排料口标定程序流程图；

图中：1、调整环，2、排料口，3、偏心套，4、主轴，5、定锥衬板，6、动锥衬板，7、大齿轮，8、小齿轮，9、水平轴，10、编码器，11、连轴器，12、驱动小齿轮，13、液压驱动部，14、驱动大齿轮，15、定锥体总成，16、动锥体总成，17、驱动键。

具体实施方式

一种用于多液压缸圆锥破碎机排料口的控制方法，其实施步骤如下：

1 、分析控制对象，结合多液压缸圆锥破碎的工作原理、排料口测量原理，提出控制方案。

2 、方案实施，利用多圈型绝对值编码器检测驱动小齿轮旋转齿数，记录定锥位置信息，利用PLC进行数据计算和逻辑控制，通过测量螺距值，换算出排料口的尺寸。

3 、程序实现，分三个步骤完成

（1） 编码器输出值读取，将格雷码转换成双整型数值。

（2）新衬板标定：当圆锥破碎机更换新衬板后，将此位置标定为新衬板的绝对零点，编码器的输出寄存器清零，衬板使用时间清零。

（3）排料口调整：在动锥旋转的过程中，调整环螺距发生改变，排料口的距离随之改变，依据排料口和螺距值的公式换算，可以得到排料口的数值。

4 、方案实现

4.1圆锥破碎机工作原理

如图 1 所示，多缸液压圆锥破碎机工作原理：高压电机拖动水平轴旋转，水平轴端部的小齿轮驱动偏心套法兰上的大齿轮，大齿轮带动偏心套围绕主轴高速运转。动锥球面轴承坐在主轴顶部的球面瓦凹面上，而动锥下衬套则套在偏心套上。在偏心套的偏心或旋回运动过程中，借助动锥衬套与偏心套间的接触来驱动动锥衬板。当动锥衬板靠近定锥衬板时则矿石处于被挤压和破碎过程，而动锥衬板的另一面则远离定锥，碎矿依靠自重从锥体底部排出。

4.2 编码器测量机械原理

如图2 所示，编码器通过联轴器与驱动小齿轮连接在一起，编码器和驱动小齿轮同步旋转。液压驱动部通过花键连接将动力传递至驱动小齿轮。驱动小齿轮带动大齿轮旋转；旋转的大齿轮推动驱动键，使定锥体总成旋转，并沿其自身轴线上下移动。

定锥衬板刚性连接在定锥体总成上。

动锥衬板安装在动锥总成上，相对于定锥总成是固定的。

动锥衬板和定锥衬板的间隙为排料口。

编码器用于检测驱动小齿轮旋转的齿数。

如图3所示，通过液压马达驱动调整环旋转，带动定锥上下移动，排料口随之增大或者减小。

如图4所示，排料口的计算公式：

，d为排料口值，h为调整环螺距，为定锥衬板下部锥面和水平面夹角。

4.3 程序实现

4.3.1硬件组成

如图5所示，在液压马达的驱动轴上安装多圈型绝对值编码器，采用Profibus网络连接至PLC端，用一体化电源提供24V直流电源。

选用倍加福PVM58系列多圈型绝对值编码器，选用Siemens公司生产的S7系列的CPU 315-2DP。

4.3.2软件组态

（1） 硬件组态

如图6所示，在Step7 硬件组态中，完成PLC的硬件组态，添加CPU 315-2DP到槽架零中，建立Profibus网络，波特率设置12M bit/s，导入绝对值编码器的GSD文件，并连接至Profibus网络之上，完成硬件组态，编译保存。

（2）网络组态

如图7所示，硬件配置完成后，需在Step7 网络组态窗口中，完成绝对值编码器和Profibus的组态信息，并依据绝对值编码器表头的拨码地址，配置编码器分站地址，软件组态和物理地址保持一致。

4.3.3 程序设计

（1）编码器数值读取

如图8所示，从编码器的输出寄存器，可以得到一个32位的数值（2个word），其中第25到31位是状态位，第0到24位是数据位，在读取数值时，只需要读取其中的数据位。

（2） 新衬板标定

如图9所示，当破碎机的衬板更换后，需要重新标定衬板。新衬板标定用于辅助判定衬板使用周期。当破碎机的定动锥衬板更换后，需要重新标定衬板。新衬板安装后，给出新衬板标定命令，此时液压马达驱动定锥旋转下行，当定锥与动锥接触以后，由于动锥阻挡，定锥不能继续下行，造成液压马达驱动压力升高，压力升高至预设值（14.5bar）时，认为定锥和动锥完全接触，将此位置确定为新衬板的基准零位。将编码器读数值设定为零，同时衬板累计使用时间、排料口数值清零。

随着破碎机衬板的磨损，实际的衬板的零位会发生变化，这就需要在破碎机工作一段时间之后重新标定一下零位，除新版更换首次标定出来的基准零位以外，衬板使用过程中重新标定出来的零位都称为相对零位。每次标定相对零位的时候记录下来当前相对零位与基准零位的差值。当相对零位与基准零位差值月越来越来越大时，意味着衬板磨损越来越严重。对应椎体调整环螺距h值也会逐渐增大，当其增到衬板更换设定值时，衬板更换指示灯点亮，给出提示。

（3） 排料口标定

排料口标定，破碎机每工作3天至10天后均需要重新进行排料口标定，维持破碎机排料口尺寸，补偿衬板磨损对破碎产品的影响。

如图10所示，在破碎机生产的过程中，由于衬板的磨损，其排料口会逐渐增大，并且矿石的矿性是不断变化的，所以预估的磨损补偿量与实际磨损量会产生误差，经过长时间的累计，会造成排料口的显示不准确，需要重新标定排料口，并调整至合适的排料口范围值。

排矿口标定之前需要首先确定衬板零位，除首次使用新衬板的时候相对零位与基准零位一致外，其他时候都使用的相对零位来标定排矿口。

给出排料口标定指令，液压马达驱动定锥旋转至与动锥衬板接触，由于动锥阻挡，液压驱动压力随即升高到14.5bar（此设定值可调整），此时认为定锥与动锥完全接触，自动停止液压马达，并将此位置标定为此次排料口的相对零位。

确定相对零位以后，清零排料口数值和单次标定时间，按照程序设定，自动启动设备液压驱动马达，逆时针旋转定锥，增大排料口至设定值，排矿口标定完成。

为了验证该方法的准确性，利用铅块标定法，在排料口标定为15mm、18.5mm、20mm、22.5mm、23mm、25mm和30mm时（以上数值均为编码器测量值），进行了验证，所得到的平均误差值为±0.5mm，完全满足工艺控制要求。

Claims (1)

1.一种用于多液压缸圆锥破碎机排料口的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一、将多圈绝对值编码器安装在小齿轮轴承上，液压马达驱动小齿轮带动定锥体旋转，读取多圈绝对值编码器输出寄存器内的二进制数值，通过PLC转换成双整型数值用于控制，将液压驱动压力预设值写入PLC中，用于判断定动椎衬板是否接触，将衬板更换设定值写入PLC中，用于确定衬板是否达到使用寿命；

步骤二、新衬板标定

当破碎机的定动锥衬板更换后，需要进行新衬板标定，新衬板安装结束后，PLC给出新衬板标定命令，液压马达驱动定锥衬板顺时针旋转，当液压驱动压力值达到液压驱动压力预设值时，定锥衬板与动锥衬板完全接触，将此位置确定为新衬板的基准零位；将多圈绝对值编码器读值设定为零，同时将衬板累计使用时间与排料口数值清零，液压马达自动启动，逆时针旋转定锥衬板，增大排料口至排料口设定值；

步骤三、排料口标定

圆锥破碎机在使用一定时间t后，多圈绝对值编码器记录当前排料口数值，PLC自动给出排料口重新标定指令，液压马达驱动定锥衬板顺时针旋转至与动锥衬板接触，直至液压驱动压力升高到液压驱动压力预设值，液压马达自动停止，并将此位置标定为新排料口的相对零点后，清零排料口数值和单次标定时间，液压马达自动启动，逆时针旋转定锥衬板，增大排料口至排料口设定值；

步骤四、衬板更换

重复步骤三，多圈绝对值编码器累加相对零位与基准零位之间的差值，即累加当前排料口数值与排料口设定值的差值，当差值达到衬板更换设定值，提醒更换衬板。