CN117380375A - 一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统及方法；破碎线供料自动控制系统包括依次布置的进料输送机、双滚筒碾压机和破碎机，进料输送机由中控机控制送料速度，进料输送机履带板正反转由中控机控制，双滚筒碾压机中可由中控机控制上升或下降以及转速，进而匹配进料情况，破碎机由高压电机带动，高压电机由启动运行柜及动态水阻柜控制运行。在自动模式下通过控制进料系统，即进料输送机与双滚筒，让电机保持100%满载的情况下从而保证破碎机持续的最高的生产效率。自动破碎系统可以通过参考系统数值进行容量设置从而保证进料系统持续工作。

Description

一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及破碎机控制技术领域，具体涉及一种防止堵转的破碎线自动控制系统及方法

背景技术

现有的破碎线自动化控制系统供料存在如下不足：1、人手动操作疲劳感、延迟性；2、频繁大电流冲击造成堵料，严重影响生产效率；3、无法饱和生产，产量有限。

人为操作的疲劳感，对于设备生产可以24小时不停歇，但是操作人员持续对着设备进行手动操作会非常的劳累，人在过度工作情况下意识上会产生一定的延迟性，会跟不上破碎机进料的速度和预判，进料速度慢直接影响产量，对进料情况没有及时预判会造成料仓堵料停机，这些都会给生产造成严重影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止堵转的破碎线自动控制系统及方法，提高破碎线生产效率，避免频繁堵料，优化操作模式，自动化生产。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统，破碎线供料自动控制系统包括依次布置的进料输送机、双滚筒碾压机和破碎机，进料输送机由中控机控制送料速度，进料输送机履带板正反转由中控机控制，双滚筒碾压机中可由中控机控制上升或下降以及转速，进而匹配进料情况，破碎机由高压电机带动，高压电机由启动运行柜及动态水阻柜控制运行。

上述的中控机通过模拟量模块实施采集高压电机运行的实时电流、双滚筒碾压机的滚筒电流及压力。

使用上述的一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统的控制方法，供料的控制步骤为：

Step1、中控机对运行中的破碎线的高压电机的运行电流和双滚筒碾压机的滚筒电流及压力进行数据解析；

Step2、解析后的数字量数据中，%MW6、%MW7为检测的双滚筒碾压机两个滚筒的运行电流，%MW8为高压电机的运行电流；

Step3、当X＜%MW8＜SZ1时，双滚筒碾压机保持正转，进料输送机保持正转；

其中X为设置的第一电流阈值，为与高压电机额定电流对应的固定值，SZ1为中控机可设置的第一条件电流阈值；

Step4、当Y＜%MW8＜SZ1且%MW6＞SZ1、%MW7＞SZ1时，双滚筒碾压机正转停止并开始反转，当%MW8恢复到符合Step3中条件后双滚筒碾压机恢复正转；其中Y为设置的第二电流阈值且Y＞X，为与高压电机额定电流对应的固定值；

Step5、当%MW8＞SZ1时，进料输送机停止正转送料，双滚筒碾压机停止进料，当%MW8恢复到符合Step3中条件后进料输送机和双滚筒碾压机恢复正转送料；

Step6、在step3-step5的循环过程中，若有%MW6＞SZ2或者%MW7＞SZ2且Z＜%MW8＜SZ1时，双滚筒碾压机上升，当达到%MW6＜SZ2且%MW7＜SZ2时，双滚筒碾压机通过自重下降；其中SZ2为中控机可设置的第一条件电流阈值，Z为设置的第三电流阈值且Z＜X，为与高压电机额定电流对应的固定值。

上述的高压电机启动前，动态水阻柜的液体电阻阻值在最大位置，高压电机的转差率最大，当启动运行柜投入后，液体电阻阻值平滑地逐渐减小，高压电机的转差率随之平滑地减小，高压电机的转速平滑地增大直至达到全速运行；当液体电阻阻值达到最小位置时，高压电机启动完毕，高压电机处于轻载运行状态；当破碎线在破料时，高压电机一次电流将增大至额定电流以上，此时高压电机处于过载状态，此时串入电动机转子回路的液体电阻阻值会增大，以增大电动机的转差率，消除高压电机过载产生的冲击；当高压电机过载状态消除后，高压电机恢复到轻载运行状态，此时液体电阻阻值恢复到最小阻值状态。

本发明提供的一种防止堵转的破碎线自动控制系统及方法，具有如下有益效果：

1、节约人工：全自动生产模式下，遥控器远程无线一键操作，可由抓钢机手手持，也可由定时巡视人员手持，只在遇不可破碎物料等紧急情况下使用，直接减少过去的2个轮班操作人员，达到连续不间断无疲劳感的智能自动控制，从而达到进料均匀连续，不堵料，不停产，高效运行的目的。

、提高主电机性能：智能自动化生产时，可以有效的控制主电机电流的频繁冲击，可大大提升设备的运行负载能力，延长高压电机使用寿命。

3、优化双滚筒驱动设备性能：智能自动化控制采用PID闭环控制调节，双滚筒电机或者油马达可避免频繁过载或者超压运行，对电机驱动的三角皮带或者油马达的油封起到很好的保护作用，直接减少三角皮带的损坏或者油马达的漏油情况。

4、提高生产效率，防止堵料：智能自动生产模式通过对主电机一系列参数的检测，反馈给中控PLC系统，PLC通过内部PID智能分析判断，确认主电机的重载状态或轻载状态，从而快速的发出相应控制指令，指挥履带及双滚筒正转、反转和上升下降，消除主电机瞬时产生的冲击，从而达到确保进料的均匀，连续，不堵料，不停机，高效运行的目的，停机次数骤减，单位时间内产量显著提升，且耗电量也会下降，电力部门也不会因为超负荷、超电量、大冲击进行罚款了。

5、智能自动化比人为操作响应速度更快：以往当遇到大料过程中，操作手需要提前预判进料情况，通过眼睛观察主电机电流变化再来反应进料启停以及双滚筒的动作状态，从大脑思维到驱动去完成动作有一个过程，且是频繁性的，时间上的浪费自然积少成多，如果再加上2个小时以上的操作，人肯定会很疲劳，从而会进一步的减缓反应速度，甚者可能出现误操作导致堵料停机，智能自动化控制直接可以自行判断，快速响应各部件动作，反应速度可以达到微秒级，且毫无疲劳感。

6、操作台：整条线进行智能控制时，操作台上人为可随时接管生产线，对控制效率进行优化处理和紧急操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明破碎线的结构示意图；

图2为本发明破碎线自主判断破碎情况调整双滚筒运行状态；

图3为本发明高压电机的电气连接示意图；

图4为本发明实施例中中控机采集数据的原理图一；

图5为本发明实施例中中控机采集数据的原理图二；

图6为本发明实施例中PLC程序示意图一；

图7为本发明实施例中PLC程序示意图二；

图8为本发明实施例中PLC程序示意图三；

图9为本发明实施例中进料输送机的开关磁阻电机示意图；

图10为本发明实施例中开关磁阻电机调速系统的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

如图1和2中所示，一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统，破碎线供料自动控制系统包括依次布置的进料输送机、双滚筒碾压机和破碎机，进料输送机由中控机控制送料速度，进料输送机履带板正反转由中控机控制，双滚筒碾压机中可由中控机控制上升或下降以及转速，进而匹配进料情况，破碎机由高压电机带动，高压电机由启动运行柜及动态水阻柜控制运行。

上述的中控机通过模拟量模块实施采集高压电机运行的实时电流、双滚筒碾压机的滚筒电流及压力。

使用上述的一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统的控制方法，供料的控制步骤为：

Step1、中控机对运行中的破碎线的高压电机的运行电流和双滚筒碾压机的滚筒电流及压力进行数据解析；

Step2、解析后的数字量数据中，%MW6、%MW7为检测的双滚筒碾压机两个滚筒的运行电流，%MW8为高压电机的运行电流；

Step3、当X＜%MW8＜SZ1时，双滚筒碾压机保持正转，进料输送机保持正转；

其中X为设置的第一电流阈值，为与高压电机额定电流对应的固定值，SZ1为中控机可设置的第一条件电流阈值；

Step4、当Y＜%MW8＜SZ1且%MW6＞SZ1、%MW7＞SZ1时，双滚筒碾压机正转停止并开始反转，当%MW8恢复到符合Step3中条件后双滚筒碾压机恢复正转；其中Y为设置的第二电流阈值且Y＞X，为与高压电机额定电流对应的固定值；

Step5、当%MW8＞SZ1时，进料输送机停止正转送料，双滚筒碾压机停止进料，当%MW8恢复到符合Step3中条件后进料输送机和双滚筒碾压机恢复正转送料；

Step6、在step3-step5的循环过程中，若有%MW6＞SZ2或者%MW7＞SZ2且Z＜%MW8＜SZ1时，双滚筒碾压机上升，当达到%MW6＜SZ2且%MW7＜SZ2时，双滚筒碾压机通过自重下降；其中SZ2为中控机可设置的第一条件电流阈值，Z为设置的第三电流阈值且Z＜X，为与高压电机额定电流对应的固定值。

如图3中所示，上述的高压电机启动前，动态水阻柜的液体电阻阻值在最大位置，高压电机的转差率最大，当启动运行柜投入后，液体电阻阻值平滑地逐渐减小，高压电机的转差率随之平滑地减小，高压电机的转速平滑地增大直至达到全速运行；当液体电阻阻值达到最小位置时，高压电机启动完毕，高压电机处于轻载运行状态；当破碎线在破料时，高压电机一次电流将增大至额定电流以上，此时高压电机处于过载状态，此时串入电动机转子回路的液体电阻阻值会增大，以增大电动机的转差率，消除高压电机过载产生的冲击；当高压电机过载状态消除后，高压电机恢复到轻载运行状态，此时液体电阻阻值恢复到最小阻值状态。

实施例：

破碎机自动化控制技术的目的是在自动模式下通过控制进料系统（进料输送机与双滚筒）让电机保持100%满载的情况下从而保证破碎机持续的最高的生产效率；自动破碎系统可以通过参考系统数值进行容量设置从而保证进料系统持续工作；进入破碎主机的废钢量是通过电机的负载情况来进行监控与调节，电机的负载是通过集成在高压断路开关装置中智能控制系统来控制。

中控系统对高压电机的电流、转速、温度、振动值进行采集，如图4和5中所示，由中控系统的PLC对采集数值进行整合处理，然后换算成统一格式存储后进行PID计算，由中控系统作出符合实际生产需求的控制进行输出，如图6-8中所示。

电动机起动前，如图3，动态水租柜液体电阻阻值在最大位置，电动机的转差率最大。电动机起动后，液体电阻阻值将平滑的减小，电动机的转差率平滑的减小，电动机转速平滑的增大直至接近全速；当液体电阻在阻值最小位置时，电动机起动完毕，电动机处于轻载运行。电动机一次电流约为额定电流的30%。；当电动机处于重载运行时（如破碎线破料时），电动机一次电流将迅速增大至额定电流以上，此时电动机处于过载状态，串入电动机转子回路的液体电阻阻值就会相应的增大，以增大电动机的转差率，消除电动机过载时产生的冲击；当电动机过载状态消除后，电动机又处于轻载运行状态，此时液体电阻阻值又恢复原来的最小阻值位置；与此同时，低压控制系统一键自动启动，配合高压电机参数运转，当上述高压电动机处于过载或者重载状态时，不紧动态水租柜自动作出回应处理，低压系统PLC通过收集到高压控制柜的过载等信号第一时间迅速作出相应的措施，系统对数据进行自动统计分析后给系统反馈指令，控制双滚筒自动上升或者下降，同时适当调整滚筒转速，确保物料均匀生产；必要时，履带板根据指令停止或反转，如图9；在连续生产中双滚筒随时反馈的液压压力信号，及时调整履带板运行速度，确保进料通畅；通过检测高压电机电流值和振动加速度，系统自己判断开启排料门，排除异物，同时控制进入破碎机中的物料量，或者不进入。

如图3，高压电机动态水阻柜的集成：

动态水阻调节器能够平滑的调节电动机的转差率，整个调节回路没有硬开断，因此基本上没有故障点和维护量；此外，液体电阻滑差调节器兼做电动机的软起动器，使电动机能小电流平滑的起动；因此，动态水阻调节器作为一种新型滑差调节器，在冲击负载上的应用，性能远远优于金属电阻。

1) 转子串电阻是产生转矩的必备条件，适当的阻值可以改善功率因数，增加起动和运转力矩。转子串入一定电阻后，功率因数接近于1，转子电流几乎全部转换成电磁力矩。

2) 液体智能电阻即具有滑差调节系统理想的连续调节特性，还具有平滑的起动功能。

3) 响应快，在滑差调节的过程中液阻滑差调节装置根据冲击负载对电机转差的影响，快速调节接入转子的电阻阻值，释放电机的转差功率，降低负载冲击电流，调节幅度和时间能随负载的冲击大小智能改变。

4) 采用动态水阻调节器恰能适应这种特殊负荷的要求，表现出其它系统不能相比的优越性。

5) 结构简单维护方便。

6) 有效的防止频繁的冲击电流，使得电机长时间高效运行，且电流处于比较低的水平，这就使得总的耗电量下降，达到节能的目的。

如图4和5，中控系统对相关数据的采集：

电气控制系统原理上PLC模拟量模块采集高压电机运行实时电流，双滚筒碾压装置实时压力等模拟量信号并通过PLC进行计算转换成实时数值，供PLC进行二次处理使用。具体的硬件接线参考图4和图5中的信号对接图。

如图6-8，PLC程序PID控制的运用：

PLC对采集的关键数据，主电机电流及双滚筒电流和压力值进行数据解析，然后通过数值对设备进行逻辑控制；%MW6、%MW7为检测的双滚筒电流信号，MW8%为主电机电流信号，PLC通过这些数值对设备进行控制。当主电机电流8MW%>30A，<SZ1（可设置）中的电流值时，双滚筒正转保持，履带正转；当主电机电流8MW%>50A，<SZ1（可设置）中的电流值且双滚筒电流%MW6、%MW7>SZ1（可设置）中的电流值时，双滚筒正转停止并开始反转，电流恢复正常后继续正转，当主电机电流8MW%>SZ1（可设置）中的电流值时，履带停止正转送料，双滚筒也停止进料，恢复正常后继续正转送料；在此循环过程中，当其中一个滚筒电流%MW6、%MW7>SZ2（可设置），主电机电流8MW%>20A，<SZ1（可设置）中的电流值时，双滚筒进行上升自动控制，恢复后通过自重下降。

配置的执行机构具备快速相应功能：

图9为拖动履带输送机的磁阻电动机装置，开关磁阻电机（SRM）是定子、转子双凸极可变磁阻电机；定子、转子均由硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组；开关磁阻电机可设计成多种不同的相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配，这种特殊的组合形式得到了广泛的应用；图9所示电机为12/8极结构，定子是12极，径向相对的4极构成一相，转子是8极；如图9所示，以定、转子的相对位置作为起始位置，依次给C→A→B相绕组通电，转子即会逆着励磁顺序以顺时针方向连续旋转；反之，依次给B→A→C相通电，则电机会顺时针方向转动9开关磁阻电机的转向与相绕组的电流方向无关，只取决于相绕组通电的顺序。该电机结构比鼠笼式交流异步电机还要简单，其突出的优点是定子上只有集中绕组，转子上无任何形式的绕组，机械强度很高，制造简单、故障率极低。

控制器通过电子电路，控制功率开关器件的导通与关断，功率开关器件又控制电机各相绕组的导通与关断，从而使电机旋转。电机的旋转方向与电流方向无关。通过控制绕组导通与关断的顺序，可以控制电机的旋转方向，通过控制绕组的电流可以控制电机的转速。

控制器由嵌入式微处理器、可编程逻辑器件、驱动电路、电力电子器件及软件组成。提供5位数码管数据显示，可查看电机的运行数据及各种参数的设置情况；具有键盘输入功能，通过对键盘的操作，可实现电机的起停控制及各种参数的设置；具有开关量和模拟量接口，可输入传感器及开关信号，可输出模拟量及继电器信号，可实现简单的PLC控制功能；具有通讯接口，用户可通过该接口实现远方监控，同时也可通过该通讯口下载程序，进行系统的维护。

电机为定子、转子双凸极结构，转子由硅钢片叠压而成，无绕组及永磁体，结构简单可靠，发热小。定子上绕有集中绕组，控制器通过控制绕组电流的通断控制电机的运行，而与绕组电流的方向无关。转子上固定有确定转子相对定子位置的齿盘，定子上装有检测齿盘转动脉冲的传感器，位置信号以电脉冲的方式传送给控制器，控制器根据位置编码，开通和关断相应的绕组，使电机可在四象限运行，可实现电机的连续运转、制动、点动及位置保持功能。电机可根据需要设计成不同的相数和极数，相数和极数越多，转矩脉动越小，动态响应越快，调速系统的性能越好，但同时控制器的功率开关使用增多，成本增加。

开关磁阻电机调速系统的原理框图如图10所示。

Claims (4)

1.一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统，其特征在于，破碎线供料自动控制系统包括依次布置的进料输送机、双滚筒碾压机和破碎机，进料输送机由中控机控制送料速度，进料输送机履带板正反转由中控机控制，双滚筒碾压机中可由中控机控制上升或下降以及转速，进而匹配进料情况，破碎机由高压电机带动，高压电机由启动运行柜及动态水阻柜控制运行。

2.根据权利要求1所述的一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统，其特征在于，所述的中控机通过模拟量模块实施采集高压电机运行的实时电流、双滚筒碾压机的滚筒电流及压力。

3.使用权利要求2所述的一种防止堵转的破碎线供料自动控制系统的控制方法，其特征在于，供料的控制步骤为：

Step1、中控机对运行中的破碎线的高压电机的运行电流和双滚筒碾压机的滚筒电流及压力进行数据解析；

Step2、解析后的数字量数据中，%MW6、%MW7为检测的双滚筒碾压机两个滚筒的运行电流，%MW8为高压电机的运行电流；

Step3、当X＜%MW8＜SZ1时，双滚筒碾压机保持正转，进料输送机保持正转；

其中X为设置的第一电流阈值，为与高压电机额定电流对应的固定值，SZ1为中控机可设置的第一条件电流阈值；

Step4、当Y＜%MW8＜SZ1且%MW6＞SZ1、%MW7＞SZ1时，双滚筒碾压机正转停止并开始反转，当%MW8恢复到符合Step3中条件后双滚筒碾压机恢复正转；其中Y为设置的第二电流阈值且Y＞X，为与高压电机额定电流对应的固定值；

Step5、当%MW8＞SZ1时，进料输送机停止正转送料，双滚筒碾压机停止进料，当%MW8恢复到符合Step3中条件后进料输送机和双滚筒碾压机恢复正转送料；

Step6、在step3-step5的循环过程中，若有%MW6＞SZ2或者%MW7＞SZ2且Z＜%MW8＜SZ1时，双滚筒碾压机上升，当达到%MW6＜SZ2且%MW7＜SZ2时，双滚筒碾压机通过自重下降；其中SZ2为中控机可设置的第一条件电流阈值，Z为设置的第三电流阈值且Z＜X，为与高压电机额定电流对应的固定值。

4.根据权利要求3所述的供料自动控制方法，其特征在于，所述的高压电机启动前，动态水阻柜的液体电阻阻值在最大位置，高压电机的转差率最大，当启动运行柜投入后，液体电阻阻值平滑地逐渐减小，高压电机的转差率随之平滑地减小，高压电机的转速平滑地增大直至达到全速运行；当液体电阻阻值达到最小位置时，高压电机启动完毕，高压电机处于轻载运行状态；当破碎线在破料时，高压电机一次电流将增大至额定电流以上，此时高压电机处于过载状态，此时串入电动机转子回路的液体电阻阻值会增大，以增大电动机的转差率，消除高压电机过载产生的冲击；当高压电机过载状态消除后，高压电机恢复到轻载运行状态，此时液体电阻阻值恢复到最小阻值状态。