礦山工程和建設工程上，破碎設備的作業工況極為惡劣，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大幅度超載險情，這就要求設備本身應具有良好的自我保護系統，以使設備安全運轉，使故障率保持在較低的水平上。因此，過載保護系統在破碎設備中占有極為重要的作用。目前國產破碎設備在液壓系統方面與國外同類產品相比存在很大差距，問題較多，主要是傳統的液壓系統常采用電接點壓力表來監控油壓，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對液壓系統進行監控，提高了系統的動作準確度。
1、礦用破碎機液壓過載保護系統介紹
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，固定在設備箱體內壁上。電動機5通過皮帶輪，帶動偏心輪1轉動，從而帶動動顎3做復擺運動，破碎物料。液壓缸2的活塞桿和襯板6相聯，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。當破碎腔遇到破碎強度超出設定值的物料時，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。當高強度的物料靠自身重量自動排下后，液壓控制系統迅速動作，向液壓缸2右腔供油，使得活塞左移至極限位置，恢復常態工作。
1.2液壓保護系統工作原理
圖2為液壓過載保護系統原理圖。在破碎機開動前，首先要向液壓缸15內充油。先將PLC電控箱上的選擇開關放在“工作”位置，驅動液壓泵4的電機5啟動液壓油經粗濾油器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大于液壓泵流量的兩倍。液壓油再經過帶有發迅裝置的精濾油器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，它的發迅裝置為壓力繼電器，因長時間使用，油中的雜質在濾網上過多集結，從而使得油壓降太大時，壓力繼電器就會發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，油液經換向閥和液控單向閥到達液壓缸底部，使動錐開始上升，當升到工作位置后，即可停止電機5，液壓缸內的壓力仍保持平衡，破碎機開始工作。當非破碎物落入破碎腔時，造成破碎力急劇增加，系統油壓也隨之升高。當系統油壓波動超過PLC程序的設定值時，電控箱通過PLC的編程發出過載報警信號，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。若油壓持續超高，則停主電機，同時電磁卸荷閥的先導電磁鐵G3通電，液壓缸內的油液通過電磁先導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，系統油壓也隨之下降，使電磁先導卸荷閥復位，進而此卸荷油路關閉。同時蓄能器中的壓力油經過節流閥緩慢地進入液壓缸使動錐緩慢地自動復位，破碎機繼續正常工作。若因為在卸荷時使油壓降低過大，低于系統所需要的最低壓力（此最低油壓由壓力繼電器14.2調定），則壓力傳感器感受信號傳人PLC，然后PLC發出報警信號，進而電磁換向閥G．通電向系統供油。
2、液壓控制系統結構介紹
PLC控制系統能接受的信號分為4類：數字量輸入(DI)、數字量輸出(DO)、模擬量輸入(AI)、模擬量輸出(AO)。其中的數字量輸入輸出是對現場開關的狀態的顯示和控制。模擬量輸入是對所檢測對象參數的采集。模擬量輸出是對監控對象的參數進行控制。本系統所有的信號都是數字量信號，其控制對象都為繼電器。其控制系統結構圖如圖3所示。根據液壓保護系統的工作流程，本系統一共有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，為系統配置響應的PLC控制器模塊。本次控制系統選用的西門子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通道的數字量輸入模塊和16通道數字量輸出模塊。其模塊配置如表l所示。
3、控制系統軟件設計
根據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，當動顎到達了工作位置，兩個繼電器失電關閉Y1和Y2，繼而破碎機開始正常工作，當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．重復開始過程。其部分梯形圖編程如圖4所示。
4、結語
液壓過載保護破碎機與機械保護裝置相比，具有很明顯的優勢。通過PLC對液壓過載保護系統的控制，減少了傳統系統的失誤動作，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，并能迅速恢復正常工作狀態。
