CN109675709A - 破碎机控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种破碎机控制系统和控制方法，包括遥控模块、本地无线通信模块和本地控制模块。本发明的破碎机控制系统实现了对破碎机的远程控制，通过无线通信的实现过程，解决了开关信号的采集、处理，无线信号的发送、接收及通讯连接等问题。

Description

破碎机控制系统和控制方法

技术领域

本申请涉及一种破碎机控制系统和控制方法，尤其涉及一种破碎机的远程控制系统和控制方法。

背景技术

破碎机主要由以下几部分组成：主框架、振动系统、动力单元、主泄料皮带、侧泄料皮带、安全门、磁性分离器、旁通结构、除尘系统、液压系统、电气系统和控制平台等。由此可见，破碎机是机电液综合一体化的设备。

破碎机的控制系统不仅要求系统能完成各功能部件的基本控制任务，而且在工艺上要考虑各部件动作的协调性，所以要求系统可靠性高，并能工作于恶劣环境，另外由于工作现场扬尘和噪声大，对操作人员身体健康以及人身安全产生严重影响。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种破碎机控制系统和控制方法，尤其是一种破碎机的远程控制系统和控制方法。本发明的破碎机控制系统和控制方法实现了对破碎机的远程控制，通过无线通信的实现过程，解决了开关信号的采集、处理，无线信号的发送、接收及通讯连接等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种破碎机远程控制系统，其特征在于：包括遥控模块、本地无线通信模块和本地控制模块，所述遥控模块包括远程无线通信单元、远程控制单元和远程控制面板；所述本地控制模块包括本地无线通信单元、本地控制单元、破碎机控制单元和本地控制面板；所述远程无线通信单元与所述本地无线通信单元进行通信，以进行信号传输，所述本地无线通信单元将信号传送至本地控制单元，本地控制单元将信号传输至所述破碎机控制单元，所述破碎机控制单元根据接收到的所述本地控制面板及所述本地控制单元的信号，对破碎机各功能部件进行控制。

优选的，所述遥控模块中还包括降压稳压模块，以对所述遥控模块的供电电压进行降压稳压。

优选的，所述降压稳压模块为SPXI117芯片。

优选的，所述遥控模块中还包括欠压报警电路，以对所述遥控模块的供电电压进行监控。

优选的，所述欠压报警电路为电压比较芯片LM393。

优选的，所述远程控制单元与所述远程控制面板之前还设置有开关量输入消抖电路。

优选的，所述消抖电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、开关、电容、施密特反相器以及微控制器，所述电阻R1的一端与所述开关的一端连接，所述开关的另一端接地，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2、所述电容以及所述施密特反相器的一端连接，所述电阻R2的另一端连接电路电源，所述电容的另一端接地，所述施密特反相器的将信号传输至述所述微控制器，所述微控制连接电路电源并接地。

优选的，所述远程无线通信单元与所述远程控制单元通过RS232接口进行信号通信，所述本地无线通信单元与所述本地控制单元通过RS232接口进行信号通信。

优选的，所述远程控制面板与所述远程控制单元通过I/O接口进行信号通信，所述本地控制面板与所述本地控制单元通过I/O接口进行信号通信，所述本地控制单元与所述破碎机控制单元通过I/O接口进行信号通信，所述破碎机控制单元与所述破碎机各功能部门通过I/O接口进行信号通信。

优选的，所述远程控制单元为AT89S52芯片。

优选的，所述破碎机控制单元为西门子S7-400系列PLC控制器。

优选的，所述本地控制面板为触摸屏。

优选的，所述破碎机控制单元采用以下方法对破碎机进行控制：(1)初始化；(2)检测破碎机控制系统是否正常，如不正常则发出报警信息提示，如正常则发出启动破碎机指令；(3)系统发出启动破碎机指令后，启动润滑系统和防尘风机，同时检测主轴位置和液压系统；(4)检测防尘系统、液压系统和主轴位置是否正常，如不正常发出报警信息提示；(5)润滑系统启动工作5分钟后，检测压力、油流、液位等信号是否正常，如不正常则发出报警信息提示；(6)如所述润滑系统、防尘系统、主轴位置及液压系统均处于正常状态，则允许破碎机主电机启动，破碎机开始运行；(7)检测破碎机底部料仓料位，如超过规定位置，则禁止给料，如未达到规定位置，则仅需给料。

本发明还提供了一种破碎机远程控制系统的破碎机控制方法，其特征在于：所述破碎机控制方法包括本地控制模式和远程控制模式；

在默认状态下，控制模式为远程控制模式，所述各设备处于生产状态，所述各设备以及仪表之间相互联锁，除紧急停车外，本地控制面板上的各控制按钮均处于失效状态，所述破碎机能够依据远程控制面板的控制的要求，单独启动或联锁启动；当设备需要现场检修时，将控制模式切换为本地控制模式，取消破碎机系统各设备之间的工艺联锁，经集中控制室许可后，能够进行各设备的现场操作；

优选的，所述破碎机控制单元通过以下方式接收检测信号并对破碎机进行输出控制信号：(1)初始化；(2)检测破碎机控制系统是否正常，如不正常则发出报警信息提示，如正常则发出启动破碎机指令；(3)系统发出启动破碎机指令后，启动润滑系统和防尘风机，同时检测主轴位置和液压系统；(4)检测防尘系统、液压系统和主轴位置是否正常，如不正常发出报警信息提示；(5)润滑系统启动工作5分钟后，检测压力、油流、液位等信号是否正常，如不正常则发出报警信息提示；(6)如所述润滑系统、防尘系统、主轴位置及液压系统均处于正常状态，则允许破碎机主电机启动，破碎机开始运行；(7)检测破碎机底部料仓料位，如料位超过规定位置，则禁止给料并停止破碎机运转，如料位未达到所述规定位置，则继续给料直至料位达到所述规定位置。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本发明的控制系统图；

图2是本发明开关量输入消抖电路；

图3是本发明破碎机控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明的破碎机远程控制系统结构框图如图1所示。本地控制面板用于破碎机的本地控制，可用于破碎机部件的调试和检测；远程控制面板、远程控制单元和远程通信单元组成破碎机的遥控模块，在遥控模块的远程控制面板上设置相应的按钮、开关和信号指示等；本地控制单元与本地通信单元通过RS232通信完成报文的接收解析和打包发送，与破碎机控制单元的连接是通过硬件I/O连接完成的，也就是本地控制单元的开关量输入和输出对应于PLC的开关量输出和输入。

遥控模块的功能选用单片机和无线通信模块来实现。单片机具有体积小，方便灵活等优点，选择AT89S52为控制芯片；通讯单元选用深圳华奥通HAC-UM96系列无线通讯模块，该模块采用微功率发射，最大发射功率10mW，433MHz标准ISM频段，无需申请频点，基于FSK的调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在视距情况下，可靠传输距离能达到1 000m，串口接口方式，具有低功耗及休眠功能。

遥控模块选用市场上广泛供应的仪表用9V电池来供电。为得到AT89S52等芯片工作所需的5V电压，选用SPXI117对供电电压进行降压和稳压处理。此外还设计了1个欠电压报警电路，当电池电压下降至SPXI117的工作电压下限6.4V时，报警电路便产生1个信号通知单片机，报警电路采用电压比较芯片LM393，用来检测电压的变化。

由于单片机的端口数目有限，本系统的开关量输入输出要求较多，需要借助其他芯片来进行扩展，8255A芯片是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O端口，可以通过程序改变其功能，常用作单片机与多种外围设备连接时的端口电路。

由于远程控制面板上的按钮和开关是机械式结构，触点闭合或断开时伴有机械抖动，会使输出信号波形出现振荡。若将该信号直接输入到微控制器的接口电路中，会造成错误的判断而导致系统控制混乱。消除抖动干扰可采用软件和硬件两种方法，本系统采用如图2所示的硬件去抖动RC延时电路，这样可减少单片机的负担。RC延时电路是利用电容上的电压不能突变的原理，使A点的电位不会随开关闭合或断开时的抖动而急剧变化，于是消除了抖动干扰。施密特反相器7414的作用是对RC电路的输出进行整形。

破碎机控制单元采用的是德国西门子公司的S7-400系列PLC,工业计算机和触摸屏作为本地控制面板，变频器作为破碎机主电动机、一二级胶带机主电动机驱动装置，MCC柜整装控制系统以及电力配电系统。

西门子S7-400PLC具有极高的处理速度、强大的通信性能和卓越的CPU资源裕量，能够满足复杂的任务要求。

一般情况下，半移动破碎站处于露天环境，远离其他工艺车间，并且具有移动特性，所以选择MCC(电动机控制中心)整体预装方案，用于统一管理配电和仪器设备，集电动机控制单元、馈电线接头单元、配电变压器、照明配电盘、联锁继电器以及计量设备于一体，统一安装于集装箱之内，由一个公共的封闭母线供电。供配电回路中，从变电站引入10kV中压电源至油浸式变压器，转换成690V电源，为主电动机、一二级胶带机的变频器供电；利用干式变压器将690V电源变换成400V电源，为其他电动机、控制电源供电。控制回路采用抽屉柜，每个抽屉为一个控制单元，外设旋转手柄、状态指示灯以及指示仪表。

由于主电动机、一二级胶带机有限制启动电流和调速的需求，所以方案中选用ABB公司的ACS800系列变频器。ACS880变频器主要用于控制和调节三相交流异步电动机的速度，其性能稳定，具有高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性及超强的过载能力。采用通用直流总线系统，可让多台变频器共用一个电源，以缩小变频器内供电设备的尺寸，节省Ehouse内部空间。采用变频器驱动可实现破碎机和一二级胶带机的平滑启动，降低机械冲击。将启动电流限制在额定电流的1.2-1.5倍范围之内，具备转矩自动增强功能，启动转矩为100％以上，带负载启动。

破碎机控制单元的开关量输入信号有来自本地控制面板和远程控制面板的指令，还有来自振动系统、皮带、液压泵、磁分离、风扇等故障报警信号，液压系统的过滤堵塞和高温报警信号，以及顺序停止按钮、顺序启动按钮、主机状态、主机热保护、给料电动机状态、给料电动机热保护、油泵电动机状态、油泵电动机热保护、液压泵电动机状态、液压泵电动机热保护、冷却器状态、冷却器热保护、加热器状态、加热器热保护等信号；破碎机控制单元的开关量输出信号主要用于控制株洲电动机功率、给料胶带电动机转速、油箱温度、液压系统压力、主轴位移(排料口位置)和控制面板上的信号指示等。

如图3所示，当破碎机启动命令给出后，应先启动润滑系统和防尘系统，同时检测主轴位置和液压系统，如果出现故障发出报警信息，操作人员可按照本地控制面板上的指示进行故障排查。

具体控制流程为：初始化程序；检测破碎机控制系统是否正常，如不正常则发出报警信息提示，如正常则发出启动破碎机指令；系统发出启动破碎机指令后，启动润滑系统和防尘风机，同时检测主轴位置和液压系统；检测防尘系统、液压系统和主轴位置是否正常，如不正常发出报警信息提示；润滑系统启动工作5分钟后，检测压力、油流、液位等信号是否正常，如不正常则发出报警信息提示；如所述润滑系统、防尘系统、主轴位置及液压系统均处于正常状态，则允许破碎机主电机启动，破碎机开始运行；检测破碎机底部料仓料位，如超过规定位置，则禁止给料，如未达到规定位置，则仅需给料。

本发明中的破碎机具有两种控制模式：本地和远程控制。当设备需要现场检修时，则需采用“本地”控制模式，此时取消设备之间的工艺联锁，操作员在得到集中控制室许可后，方可现场操作设备；当选择远程控制时，设备处于生产状态，设备以及仪表之间相互联锁，现场按钮(除紧急停车外)均处于失效状态，此时破碎机可以依据集中控制室的要求，或者单独启动，或者联锁启动。控制原则如下。

采用“中控优先”的控制原则，在默认状态下，破碎机处于远程控制模式，即使设备处于本地控制模式，远程操作依然可以起作用。如果需要转换工作模式，必须要得到中控的许可。当设备处于本地控制模式时，操作人员需得到集中控制室的允许命令后方可进行操作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本申请，而并非是对本申请的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本申请的范围内。

Claims (9)

1.一种破碎机远程控制系统，其特征在于：包括遥控模块、本地无线通信模块和本地控制模块，所述遥控模块包括远程无线通信单元、远程控制单元和远程控制面板；所述本地控制模块包括本地无线通信单元、本地控制单元、破碎机控制单元和本地控制面板；所述远程无线通信单元与所述本地无线通信单元进行通信，以进行信号传输，所述本地无线通信单元将信号传送至本地控制单元，本地控制单元将信号传输至所述破碎机控制单元，所述破碎机控制单元根据接收到的所述本地控制面板及所述本地控制单元的信号，对破碎机各功能部件进行控制；

所述破碎机远程控制系统还包括主轴位置传感器、润滑油压力传感器、润滑油流速传感器以及润滑油位置传感器，所述破碎机控制单元接收上述传感器信号，以对主轴位置、润滑系统情况进行检测，并进一步根据检测结果输出控制信号。

2.如权利要求1所述的破碎机远程控制系统，其特征在于：所述遥控模块中还包括降压稳压模块，以对所述遥控模块的供电电压进行降压稳压。

3.如权利要求1或2所述的破碎机远程控制系统，其特征在于：所述遥控模块中还包括欠压报警电路，以对所述遥控模块的供电电压进行监控。

4.如权利要求1至3中任一项所述的破碎机远程控制系统，其特征在于：所述远程控制单元与所述远程控制面板之前还设置有开关量输入消抖电路。

5.如权利要求1至4中任一项所述的破碎机远程控制系统，其特征在于：所述消抖电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、开关、电容、施密特反相器以及微控制器，所述电阻R1的一端与所述开关的一端连接，所述开关的另一端接地，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2、所述电容以及所述施密特反相器的一端连接，所述电阻R2的另一端连接电路电源，所述电容的另一端接地，所述施密特反相器的将信号传输至述所述微控制器，所述微控制连接电路电源并接地。

6.如权利要求1至5中任一项所述的破碎机远程控制系统，其特征在于：所述远程无线通信单元与所述远程控制单元通过RS232接口进行信号通信，所述本地无线通信单元与所述本地控制单元通过RS232接口进行信号通信。

7.如权利要求1至6中任一项所述的破碎机远程控制系统，其特征在于：所述远程控制面板与所述远程控制单元通过I/O接口进行信号通信，所述本地控制面板与所述本地控制单元通过I/O接口进行信号通信，所述本地控制单元与所述破碎机控制单元通过I/O接口进行信号通信，所述破碎机控制单元与所述破碎机各功能部门通过I/O接口进行信号通信。

8.一种采用如权利要求1所述破碎机远程控制系统的破碎机控制方法，其特征在于：所述破碎机控制方法包括本地控制模式和远程控制模式；

在默认状态下，控制模式为远程控制模式，所述各设备处于生产状态，所述各设备以及仪表之间相互联锁，除紧急停车外，本地控制面板上的各控制按钮均处于失效状态，所述破碎机能够依据远程控制面板的控制的要求，单独启动或联锁启动；当设备需要现场检修时，将控制模式切换为本地控制模式，取消破碎机系统各设备之间的工艺联锁，经集中控制室许可后，能够进行各设备的现场操作。

9.根据权利要求8所述的破碎机控制方法，其特征在于：

所述破碎机控制单元通过以下方式接收检测信号并对破碎机进行输出控制信号：(1)初始化；(2)检测破碎机控制系统是否正常，如不正常则发出报警信息提示，如正常则发出启动破碎机指令；(3)系统发出启动破碎机指令后，启动润滑系统和防尘风机，同时检测主轴位置和液压系统；(4)检测防尘系统、液压系统和主轴位置是否正常，如不正常发出报警信息提示；(5)润滑系统启动工作5分钟后，检测压力、油流、液位等信号是否正常，如不正常则发出报警信息提示；(6)如所述润滑系统、防尘系统、主轴位置及液压系统均处于正常状态，则允许破碎机主电机启动，破碎机开始运行；(7)检测破碎机底部料仓料位，如料位超过规定位置，则禁止给料并停止破碎机运转，如料位未达到所述规定位置，则继续给料直至料位达到所述规定位置。