控制技术CONTROL TECHNOLOGY
郑永生，蒋恒深，路洪斌
（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏徐州221004）
［摘要］设计了一种采用PLC控制器和彩液晶显示器进行控制的履带式移动破碎机控制系统，其中PLC控制器采用CodeSys编程，用于完成整机各部件的运行控制、故障诊断以及报警记录等任务；显示器用于显示整机各部件的运行状态以及用户参数的设置，系统具有一键启停、无线遥控等功能。
［关键词］履带式移动破碎机；PLC；CodeSys
［中图分类号］TP271 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2015）12-0086-03
Control system design of crawler mobile crusher based on PLC
ZHENG Yong-sheng，JIANG Heng-shen，LU Hong-bin
履带式移动破碎机是一种高效的移动破碎设备，集受料、破碎、筛分、输送等工艺设备为一体，具有优秀
的岩石破碎、骨料生产、建筑垃圾处理的破碎性能。其行走采用液压驱动方式，具有良好的作业场地适应性，可在短时间内完成工位调整，减少物料处理前的准备工作。履带式移动破碎机根据破碎主机的不同，可分为反击式、颚式、圆锥式，本文主要分析履带式移动反击破碎机的控制系统。
1 主要部件及工艺流程
履带移动反击式破碎机主要由受料斗、振动给料机、反击式破碎机、振动卸料机、皮带机、磁选机、检查筛分箱、细料输送机和履带行走底盘等组成。工作时，发动机通过离合器直接驱动反击式破碎主机，并通过分动箱驱动液压泵组［1］，再驱动皮带机机、给料机等设备。
履带式移动破碎机的主要工作流程如图1所示。首先待破碎的物料由受料斗通过振动给料机进入反击式破碎机进行破碎，其中振动给料机前端带有棒条预筛分，可将杂土去除，以减少对反击破的效率以及成品骨料品质的影响。破碎后的物料通过振动卸料机输送至主皮带机，同时主皮带机上的磁选机将破碎后物料中的铁块等金属杂物去除，以免影响筛分效果。当物料进入筛箱后，符合粒径要求的成品骨料通过细料输送机输出，不符合要求的大物料通过中转和返料输送机返回振动给料机继续破碎，即闭式循环破碎。整机配置高压水雾除尘装
置，降低粉尘对环境的影响。
图1 破碎机主要工作流程
2 控制系统功能设计
2.1 主要功能
履带式移动破碎机自动控制系统应具备以下功能：
DOI:10.1981.2015.12.007
［收稿日期］2015-08-31
［通讯地址］郑永生，江苏省徐州市金山桥经济开发区桃山路29号
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（1）振动给料机的启停控制和给料速度的控制。通过给料机马达转速控制破碎机的给料量；
（2）每条皮带机的启停控制；（3）通过离合器的开闭启停破碎主机；（4）喷雾除尘系统的开关控制；（5）磁选机的启停控制 ；
（6）发动机启停以及油门、转速控制； （7）履带行走与速度控制；（8）工艺流程即启停顺序控制；（9）安全保护控制；
（10）人机界面及无线遥控驾驶等辅助控制。
2.2 关键技术与实现
（1）振动给料机与发动机的匹配控制技术。通过PLC 控制器检测发动机的掉速值（即额定转速与实际转速的差值），判断破碎机当前负荷状态。如发动机掉速过大，应减小振动给料机转速，从而减小给料量；反之如发动机掉速小则增加给料量，提高系统破碎效率。
（2）工艺流程控制技术。
控制器按照预设控制流程启动和停止破碎机相应设备，防止因用户操作不当造成积料和设备损害。
（3）安全保护控制技术。
系统配置具有双安全回路的安全继电器，上电后必须按复位按钮才能进行下一步操作，防止人为误操作。另外当发动机点火后，控制系统首先发出声光提示再启动发动机。另外设备必须配置多处急停装置。
（4）故障诊断技术。
①通过在各皮带机从动滚筒安装测速装置，检测各皮带机转速，用于检测皮带机断带、打滑等故障。
②通过CAN 总线J1939协议读取发动机运行实时参数，并显示发动机故障代码［3］。
3 控制系统设计
3.1 主要硬件选型
为满足系统需求，控制系统选用徐工赫思曼的IMC T5040 PLC 控制器，该PLC 为工程机械通
用可编程控制器，内部采用32位Tricore 高速处理器。该控制器具有多种标准电气接口，可根据应用需求进行灵活配置。供电电压范围10～36VDC ，采用密封的铸铝壳体，外部电气线路通过121芯安普防水
连接器与控制器连接。该PLC 采用德国3S 公司的CodeSys 软件编程，降低了用户的编程难度，大大提高了工作效率［2］。
人机界面采用徐工赫思曼ICP6600 7″彩液晶显示器，具有CAN 总线接口。控制器可通过CAN 总线接口与液晶显示器、遥控器和发动机ECU 通讯。此外控制器的PWM 控制端口可控制履带行走比例阀和振动给料机比例阀的开度，达到调速目的，通过通用I/O 口控制相应设备自动启停，并可通过模拟量采集端口采集液压系统油压，脉冲输入端口检测皮带机、破碎机转速。履带行走采用德国HBC FST727无线遥控器控制，PLC 通过CAN 总线读取无线接收器的信号，并根据比例推杆数值控制相应履带行走速度。控制框图如图2所示。
图2 控制框图
3.2 人机界面设计
简洁、友好是人机界面设计的首要目标，系统所有控制功能均采用图标表示，一目了然，无需多种语言支持，也不需要翻译。
控制系统的主界面如图3所示，主界面并分为a 、b 、c 、d4个区域显示，其中a 区域用于选择相应的执行功能，b 区域为键盘功能，c 区域显示动态作业画面，d 区域显示实时参数。其中a 区各图标相应功能为：①工作模式；②驾驶模式；③液压辅助调
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54），（15，75），（16，79），（17，93），（18，114），（18.5，123）。用AMESim 批处理工具进行仿真，如图19所示。可以看出效果较为理想，达到设计要求。
00
510152024
6
8时间/s
1012
=33N, 3=12(run “1”) =43N, 3=13(run “2”) =54N,
3=14(run “3”) =75N, 3=15(run “4”) =79N, 3=16(run “5”) =93N, 3=17(run “6”) =114N, 3=18(run “7”) =123N,
3=18.5(run “7”)F
F
F F F
F F
F q q q q q q q q 图19 流量批处理仿真
图18 因子效应帕累托图
2/
1/ 2/ / 2/ 2/ / 1/ / 1/ K K K K K K
K K / 1/ 2/ 1/ 2/ 1/ 1
F F F F F F F F 1/ 2 220
4060
Effects
80
100
r r r r r r r r r r r r r r r r 4 结束语
本文在分析优先阀结构及工作原理的基础上，利用
AMESim 仿真软件建立了仿真模型，通过仿真结果与试验曲线的对比，验证了仿真模型的正确。运用稳健参数设计方法，对优先阀（15L/min ）进行了参数的优化设计，得出最佳参数组合
为r 1=3.1mm ，K =7.7N/mm ，F =75N ，r 2=2.1mm 。通过DOE 试验研究，分析并提出了优先阀系列化设计的具体方法，并验证了该系列化设计的正确。
［参考文献］
［1］ 张步坤，胡代. AMESim 在摊铺机平液压系统的
应［J ］. 建筑机械，2013，7.
［2］ 张海平. 液压螺纹插装阀［M ］. 北京：机械工业出
版社，2011：235-245.
［3］ 付永领，齐海涛. AMESim 系统建模和仿真实例教程
［M ］. 北京：北京航空航天大学出版社，2011.
［4］ 付永领，祁晓野. AMESim 系统建模和仿真参考手册
［M ］. 北京：北京航空航天大学出版社，2011.［5］
宋锦春，苏海东，张志伟. 液压与气压传动［M ］. 北京：科学出版社，2006.
节模式；④检修模式；⑤遥控器选择；⑥散热器控制；⑦系统参数设置；⑧参数查询；⑨发动机熄火。b 区按钮功能为：⑩和11水平移动光标功能键；12和13上下移动光标功能键；14确认按键；c
d 图3 控制系统主界
15复合功能旋钮，可以用于移动光标。c 区显示整
机动态画面，当相应的设备开启后，会有动态流水箭头显示在上方，如果运行中出现故障则在下方空
白处显示故障信息，并报警提示。d 区从上到下依次为：发动机转速r/min 、发动机油门百分比、反击破转速r/min 、给料机转速百分比、发动机冷却液温度℃、燃油液位百分比。
［参考文献］
［1］ 苏明. 移动破碎机液力传动装置研制［J ］. 液压与气
动，2012年，10期.
发动机启停技术［2］ 童建林. CoDeSys 在开放式PLC 系统中的应用［J ］.电
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应用［J ］. 机电一体化，2005年，02期.
（上接第85页）
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