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引言
    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，工作負荷波動性很大，常因入料不均或破碎腔進入硬度極強的不可破碎物而突然出現(xiàn)大幅度超載險情，這就要求設(shè)備本身應(yīng)具有良好的自我保護系統(tǒng)，以使設(shè)備安全運轉(zhuǎn)，使故障率保持在較低的水平上。因此，過載保護系統(tǒng)在破碎設(shè)備中占有極為重要的作用。目前國產(chǎn)破碎設(shè)備在液壓系統(tǒng)方面與國外同類產(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)常采用電接點壓力表來監(jiān)控油壓，一旦油壓過載，就跳閘停機，使破碎機在過載破碎物料時保護誤動作頻繁，影響破碎機的工作效率和安全可靠性，本文用PLC對液壓系統(tǒng)進行監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的動作準(zhǔn)確度。
1、礦用破碎機液壓過載保護系統(tǒng)介紹
1.1過載保護裝置工作原理
    常用的液壓過載保護裝置的工作原理如圖1所示。定顎4靜止不動，固定在設(shè)備箱體內(nèi)壁上。電動機5通過皮帶輪，帶動偏心輪1轉(zhuǎn)動，從而帶動動顎3做復(fù)擺運動，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)破碎腔遇到破碎強度超出設(shè)定值的物料時，液壓缸活塞迅速向后回縮，增大排礦口，使得高強度的物料最終從排礦口排出。當(dāng)高強度的物料靠自身重量自動排下后，液壓控制系統(tǒng)迅速動作，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液壓保護系統(tǒng)工作原理
    圖2為液壓過載保護系統(tǒng)原理圖。在破碎機開動前，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)動液壓泵4的電機5啟動液壓油經(jīng)粗濾油器2進入液壓泵，粗濾油器的主要目的是保護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)過帶有發(fā)迅裝置的精濾油器3進入控制閥。該濾油器要有一定強度，且它的最大壓力降不能超過0.35 MPa，它的發(fā)迅裝置為壓力繼電器，因長時間使用，油中的雜質(zhì)在濾網(wǎng)上過多集結(jié)，從而使得油壓降太大時，壓力繼電器就會發(fā)出報警信號提示要處理濾芯。按下“動錐上升”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液壓缸底部，使動錐開始上升，當(dāng)升到工作位置后，即可停止電機5，液壓缸內(nèi)的壓力仍保持平衡，破碎機開始工作。當(dāng)非破碎物落入破碎腔時，造成破碎力急劇增加，系統(tǒng)油壓也隨之升高。當(dāng)系統(tǒng)油壓波動超過PLC程序的設(shè)定值時，電控箱通過PLC的編程發(fā)出過載報警信號，提醒破碎機上線停止給料。若僅是油壓瞬時超高，報警信號和計時會自動中斷，破碎機仍然正常工作，而瞬間的沖擊壓力和瞬間的大量油液由蓄能器來吸收。若油壓持續(xù)超高，則停主電機，同時電磁卸荷閥的先導(dǎo)電磁鐵G3通電，液壓缸內(nèi)的油液通過電磁先導(dǎo)卸荷閥快速排回油箱，使排料口進一步增大，排出卡阻物，實現(xiàn)超載液壓卸荷安全保護。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，進而此卸荷油路關(guān)閉。同時蓄能器中的壓力油經(jīng)過節(jié)流閥緩慢地進入液壓缸使動錐緩慢地自動復(fù)位，破碎機繼續(xù)正常工作。若因為在卸荷時使油壓降低過大，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傳人PLC，然后PLC發(fā)出報警信號，進而電磁換向閥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)字量輸入輸出是對現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)的顯示和控制。模擬量輸入是對所檢測對象參數(shù)的采集。模擬量輸出是對監(jiān)控對象的參數(shù)進行控制。本系統(tǒng)所有的信號都是數(shù)字量信號，其控制對象都為繼電器。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。根據(jù)液壓保護系統(tǒng)的工作流程，本系統(tǒng)一共有8個工作繼電器，其中2個是用作限制最高壓和最低壓力繼電器，兩個控制油泵的開啟和停止，剩下的為電磁換向閥。一共8個DI和10個DO。在確定了輸入輸出點位后，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，選擇一個電源模塊，一個CPU，一個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
    根據(jù)繼電器的控制啟動過程，筆者把8個繼電器分別用Yl-Y8表示，當(dāng)通過電控柜按動啟動按鈕后，Y1和Y2得電，兩個液壓泵被啟動，將油箱中的液壓油抽出，當(dāng)油壓到達一定的壓力后．Ys過濾器3中的壓力繼電器和電磁換向閥同時得電，液壓油到達液壓缸的底部，當(dāng)動顎到達了工作位置，兩個繼電器失電關(guān)閉Y1和Y2，繼而破碎機開始正常工作，當(dāng)非破碎物掉人破碎腔時，提醒破碎機上線停止給料。若但是油壓瞬時超高，則報警信號和計時自動中斷，破碎機仍然正常工作，則瞬間的沖擊壓力和瞬間的大量油渣由蓄能器來吸收。如果壓力還在增加，Y7壓力繼電器的電信號傳人PLC，通過編程使電磁換向閥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力能用蓄能器補給，壓力下降過大時Y1和Y2重新得電．重復(fù)開始過程。其部分梯形圖編程如圖4所示。
4、結(jié)語
    液壓過載保護破碎機與機械保護裝置相比，具有很明顯的優(yōu)勢。通過PLC對液壓過載保護系統(tǒng)的控制，減少了傳統(tǒng)系統(tǒng)的失誤動作，操作精度也有了很大的提高，并且可靠性高，易于操作，自動化程度高。能自動排除故障，并能迅速恢復(fù)正常工作狀態(tài)。