1、概述
    自動控制技術和新型傳感器的開發與發展，已廣泛應用于國內外大型機械設備、機械加工工業和科研等各個領域。并以其穩定、可靠的獨特功效，為確保各行各業機械設備的正常運轉，預防和控制各類設備事故的發生發揮著巨大作用。
    金川公司選礦廠二選碎礦車間PEJ1500×2100鄂式破碎機，于60年代中期用于選礦廠。擔負著礦山來礦的粗碎破碎任務，是確保選礦廠順利完成公司年生產任務的咽喉。
    原PEJJ500×2100鄂式破碎機運行時的主軸瓦和連桿的供油系統（油流、油壓、油溫）和水冷卻系統的監測與控制設計，使用的是傳統的繼電器控制電路。設備運行30多年，破碎機各主要部件的磨損，控制電路各元器件的老化、失靈，已失去監測與控制的功能。近年來，曾多次造成破碎機主軸與連桿軸的“研瓦”及其他事故的發生。每次搶修造成的損失達百萬元以上。車間雖對原有保護裝置進行過改進。但破碎機在運行中因不可控因素（斷油、斷水、油壓不足、過載、軸瓦溫度過高等）造成的“研瓦”等事故仍無法控制，不僅造成車間生產受阻，而且成為選礦廠設備管理和設備維護的難題。
    為適應金川公司生產任務逐年擴大的需求，在公司、選礦廠領導的高度重視下，金川公司選礦廠二選碎礦車間PEJ1500×2100鄂式破碎機事故監控系統的開發與應用被公司定為1999年“三新”項目。
    為預防和控制鄂式破碎機“研瓦”事故的發生，選礦廠在深入現場調查的基礎上，反復論證，開發并研制出了一臺“PEJ1500 x 2100鄂式破碎機事故監控系統裝置”。
    該控制系統采用監測準確、檢測精度高、反應靈敏的壓力、溫度、流量傳感器和技術先進、性能可靠的可編程控制器(PLC)及數顯控制儀表等元器件，組成了智能控制監測系統。為選礦廠今后設備管理和設備維護提供了科學依據。
2、設計方案
    根據現場實際，在鄂式破碎機主軸瓦和連桿瓦的供油管道，水冷卻管道選擇監測點和安裝油溫測量、油流測量、油壓測量、水溫測量、水流測量等傳感器。
2.1監測控制點的選擇
(1)上油4路監測油流；
(2)上水3路監測水流；
(3)回油4路監測油溫；
(4)回水3路監測水溫；
(5)供油壓力監測。供15個監測點，見圖1所示。
2.2  傳感器的安裝
    (1)在主軸瓦、連桿瓦4路上油管路（軸瓦的進口）安裝4個油流傳感器，進行油流監測；
    (2)在主軸瓦、連桿瓦3路上水供水管路（軸瓦的進口）安裝3個水流傳感器+進行水流監測；
    (3)在主軸瓦、連桿瓦4路回油管路（軸瓦的出口）安裝4個溫度傳感器，通過監測4路回油管各自的回油溫度，可直接判斷出個軸瓦的溫度；
    (4)在主軸瓦、連桿瓦3路回水管路（軸瓦的出口）安裝3個溫度傳感器，進行水溫監測；
    (5)在上油管路上安裝1個壓力傳感器，進行油壓監測。傳感器安裝電路原理見圖2所示。
    分別將各傳感器所監測的信號通過各自的測量儀表，顯示出各自的溫度和壓力，再將所有信號一并送往PLC的I/O口進行分析，判斷和處理。若送來的信號有異常PLC將報警信號由1/0口送往報警系統報警。并由PLC此門顯示出故障部位。待故障解除后，使報警信號復位，此時，監控系統恢復正常運行。
2.3  報警設定
    (1)當油流、水流供給不足時，流量傳感器顯示在“臨界紅燈”位置報警；
    (2)當主軸瓦、連桿瓦回油溫度上升到36℃時，報警；
    (3)當供油壓力低于0.08MPa/cm2時，報警。
2.4  監控裝置面板顯示
    油壓及油壓控制下限值；溫度及溫度控制上限值；油流、水流信號及相應的指示燈，聲、光報警裝置。
3、系統硬件設計與選型
    隨著科學技術的發展，可編程序控制器作為工業過程控制是目前國內外工業領域的首選。由于PLCPIJC采用r微處理器等同體器件，其穩定性、可靠性大為提高。另外成熟的用戶指令系統為現場操作人員修改指令，改變條件提供了方便，而用戶指令系統又是由繼電器圖（梯形圖）、流程圖或語句符號來描述的。為此，它得到了廣泛應用。
    系統選用韓國LG公司的MASTER:_ K60S型PLC，它的優點是解決了以往PLC依靠鋰電池存儲運行程序和運行數據，改為目前最先進的EEROM電擦除存儲器，這樣無論在什么狀態，即使RAM的內容萬一消失了，只要重新投入PI．C電源EEROM的內容也會讀到RAM中去，并能運行。避免了程序丟失和定期由專業技術人員更換鋰電池所造成的檢修損失。它的I/O口有56個點，其中輸入36點，輸出24點。還具有R5232接口，可實現與上位機的通訊，其內部采用開關電源供電。
    油路、水路流量的監測選擇德國TURCK公司的介質流動傳感器，FCS - Gl/2A2系列AN8X -H1141型是緊湊型流量控制器，它的測量原理是采用熱散原理來測量流體的流速。還可以任意設定流速，它的特點如下：
    (1)傳感器和信號處理器做成了一體。
    (2)耐壓可達6MPa。
    (3)防護等級IP67。
    (4)流速控制點可任意設定。
    (5)開關點的設定精度，不隨流體溫度變化而變化。
    (6)調整簡單。
    (7)內部帶短路保護。
    (8)測量范圍：油3—300cm/s
    水：1~ 150cm/s
    汽：2—3m/s
    (9)外殼整體采用lCr18N19T1不銹鋼。
    因為它能直接插入管道中，所以適合安裝與不同口徑的管道上，它使用直流24V電源，輸出采用NPN晶體管輸出，連接使用四芯密封閉式插頭，安裝簡單方便。
    測量儀表選用香港東輝儀器儀表（集團）公司的Daryens牌XMT5000系列智能型數字顯示儀表。該儀表顯示屏大，清晰度高，由于采用中央微處理器、EEROM存儲器和開關電源，在整個測量范圍內不存在非線性誤差，掉電也不丟失信息，具有自動數字溫度補償及自動穩零系統，因而保證了儀表具有測控精度高、抗干擾能力強、功能完備、操作簡單等特點。
    直流穩壓電源選用了臺灣明緯開關電源。傳統的線性穩壓電源，調整管總是工作于放大區，流過負載的電流是連續的。這種穩壓器的缺點是承受過載和短路的能力差、效率低，一般只有35%~60%，由于調整管上損耗較大的功率，所以需要采用大功率調整管，并裝有體積很大的散熱器。
    開關電源的調整管工作在開關狀態。功率損耗小，效率可達70%~95%．穩壓器體積小、重量輕。調整管功率損耗小，散熱器也隨之減小。此外，開關頻率工作在幾十kHz，濾波電感、電容可用較小數值元件，允許的環境溫度也可以大大提高。正是開關電源具有的顯著特點，所以選用了它。
4、系統軟件設計
    軟件流程見圖3所示。
5、系統工作原理
    首先合上系統供電電源開關(AC:220V/50Hz)，此時系統面板各監測儀表進入正常工作狀態，然后啟動運行供油系統油泵電動機，其接觸器常開輔助接點的閉合，給PLC -個系統運行信號，經延時后，系統投入運行指示燈點亮。同時系統進入正常監控運行狀態，這時，啟動鄂式破碎機運轉。
    油流、水流通過7個傳感器控制7個外部的繼電器，并由7個繼電器給PLC提供符合它的7個流量監測開關量信號，由PLC去判斷和控制相應的故障指示燈和聲、光報警器。
  油溫、水溫信號是由7個溫度傳感器通過7塊智能儀表后，提供給PLC7個信號，在提供信號的同時，7塊智能儀表顯示7個監測點的實際溫度和預置溫度值，再d1 PI,C去判斷和控制相對應的故障指示燈和聲、光報警。油壓信號是由壓力傳感器，通過智能儀表給PLC提供一個開關量信號，在提供信號的同時智能儀表顯示其實際壓力和預置壓力值，再由PLC去控制和判斷柑對應故障指示燈和聲、光報警器。
    若發生故障，待故障解除后，按下復位按鈕報警既被解除。
6、結束語
    金川公司選礦廠二選碎礦車間PEJ1500×2100鄂式破碎機事故監控系統于1999年9月初安裝、調試、投入運行以來，已多次對破碎機運轉中供油系統，水冷卻系統出現的原人為不可控因素造成的故障準確報警。
    (1)因供油壓力不足，油壓監控報警。車間及時檢查，確定為油泵自身機械故障造成，及時更換了油泵。
    (2)因高負荷生產，破碎機連續運轉，造成破碎機皮帶輪側主軸瓦回油溫度≥36℃，該路油溫監測報警。車間及時停機，全面檢查，采取停車油循環，水冷卻降溫措施，廠調及時調整開、停車時間，實施均衡生產。
    (3)破碎機配重輪側主軸瓦、連桿瓦兩路上水流量監測報警，經查，一路為閥門失靈，一路為管路異物堵塞所致，車間及時進行更換處理。
    事實證明，該監控系統實用可靠。對預防、控制和避免破碎機“研瓦”，確保破碎機正常運轉起到了巨大作用。在此基礎上，選礦廠領導高度重視，于2000年4月初在車間實施了新中碎PYB∮2200圓錐破碎機、新細碎3臺PYD∮1750圓錐破碎機、老中碎PY B∮2200圓錐破碎機、老1#、2#細碎PYD∮2200圓錐破碎機的事故監控系統裝置（油溫、油壓、油流監控），實現了車間粗、中、細8臺破碎設備運行參數的全面監控，為確保車間破碎設備的正常運行奠定了技術基礎。同時，為選礦廠設備管理和決策提供了科學依據。也為此類系統的進一步開發奠定了技術基礎。