摘要：本文針對(duì)現(xiàn)有液壓圓錐破碎機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化水平較低、生產(chǎn)效率有待提高的情況，在分析現(xiàn)場破碎工藝的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了相應(yīng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用WinCC進(jìn)行上位軟件設(shè)計(jì)，以西門子S7-300系列PLC為控制單元，通過實(shí)現(xiàn)排礦口自動(dòng)調(diào)整、綜合狀態(tài)（特別是潤滑狀態(tài)）實(shí)時(shí)監(jiān)控，強(qiáng)化對(duì)破碎機(jī)的生產(chǎn)保護(hù)，有效提高了破碎機(jī)生產(chǎn)協(xié)調(diào)能力。

    0 引言
    破碎過程是選礦生產(chǎn)中極為重要的環(huán)節(jié)，礦石破碎粒度直接影響后續(xù)的磨礦工序，且破碎效率影響整個(gè)選礦廠的生產(chǎn)效率。破碎過程能耗巨大，而目前我國進(jìn)行選礦生產(chǎn)時(shí)，對(duì)該過程的控制和優(yōu)化還處于基礎(chǔ)階段。
    單缸液壓圓錐破碎機(jī)是選礦生產(chǎn)過程中廣泛使用的破碎設(shè)備，其控制系統(tǒng)目前主要從國外引進(jìn)，國內(nèi)研制較為有限，控制水平相對(duì)落后。本文設(shè)計(jì)了一套液壓圓錐破碎機(jī)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)排礦口自動(dòng)調(diào)整和綜合狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高液壓圓錐破碎機(jī)的自動(dòng)化控制水平，優(yōu)化破碎過程的生產(chǎn)狀態(tài)。
    1 現(xiàn)有工藝分析
    圓錐破碎機(jī)應(yīng)用于礦石破碎生產(chǎn)線的末尾部分，對(duì)物料進(jìn)行最后階段的破碎處理，是選礦廠極為重要的生產(chǎn)設(shè)備。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)圓錐破碎機(jī)的電氣控制僅限于簡單的啟動(dòng)一停止控制和必要的電氣保護(hù)，對(duì)于破碎機(jī)處理量等重要指標(biāo)，一般采用人工調(diào)整的方式進(jìn)行設(shè)定，使得破碎機(jī)難以工作在最佳狀態(tài)，導(dǎo)致破碎生產(chǎn)率低下、資源浪費(fèi)。此外，當(dāng)前引進(jìn)的圓錐破碎機(jī)控制系統(tǒng)顯示界面不夠友好、顯示數(shù)據(jù)不夠全面，且不具備圖表顯示功能，在一定程度上制約了破碎生產(chǎn)。這種情況下，設(shè)計(jì)一種更為科學(xué)的圓錐破碎機(jī)控制系統(tǒng)，有利于提高生產(chǎn)能力、節(jié)約生產(chǎn)成本。

    2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件設(shè)計(jì)
    2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      圓錐破碎機(jī)控制系統(tǒng)采用經(jīng)典上位機(jī)一控制器方式，為兩級(jí)三層體系結(jié)構(gòu)。上位機(jī)即監(jiān)控站，實(shí)現(xiàn)編程、組態(tài)、監(jiān)控的功能；下位機(jī)又可細(xì)分為排礦口自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由PLC及被控設(shè)備組成。圓錐破碎機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

    圖1中，按照自上向下的順序，第一層的監(jiān)控站由一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)組成；第二層采用兩臺(tái)PLC作為基本主控設(shè)備，即排礦口控制站、監(jiān)控控制站，同時(shí)設(shè)置觸摸屏進(jìn)行現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)控；第三層是過程控制層，主要由現(xiàn)場檢測儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。
    圓錐破碎機(jī)工作時(shí)，工業(yè)計(jì)算機(jī)與PLC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎機(jī)運(yùn)行和生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、管理和監(jiān)控。
    2.2硬件型號(hào)與通信方式
    根據(jù)破碎生產(chǎn)的實(shí)際需求，選用西門子PC677B型15寸觸摸式工控機(jī)為上位機(jī)；S7-300 PLC的中央處理器選用CPU315-2DP，電源模塊選擇PS307；數(shù)字輸入／輸出模塊、模擬輸入／輸出模塊各一，對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)和控制信號(hào)進(jìn)行采集和輸出。
    來自生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程參數(shù)經(jīng)傳感器測量后，被變送為標(biāo)準(zhǔn)儀表信號(hào)（4～20rnA）經(jīng)電纜傳送至各PLC，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)楣㏄LC采集的數(shù)字信號(hào)。將需要控制的過程參數(shù)在PLC中進(jìn)行PID運(yùn)算后，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，再將輸出的控制信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過程參數(shù)的PID控制。
    通信網(wǎng)絡(luò)方面，采用MPI網(wǎng)絡(luò)完成上位機(jī)PC與下位機(jī)PLC之間的通信，通過現(xiàn)場總線Prof ibus-DP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC與現(xiàn)場設(shè)備的通信。

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