[发明专利]一种圆锥式破碎机挤满给矿的自动控制装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种破碎机给矿、破碎工况的实时检测控制装置和方法，尤其涉及的是一种圆锥式破碎机挤满给矿的自动控制装置及其方法。

背景技术

破碎工艺是选矿工艺中的重要一环，其主体设备是破碎机，设备投资大，耗能多，使用和维护成本高，破碎系统的生产效率直接影响着整个选矿厂的生产成本和经济环节。近年来，国内虽然引进了多种国外的高性能破碎机，但是因为与机型配套的给矿自动控制系统价格昂贵，多数选矿厂由于经济原因并未与设备一同引进。因此，以前对破碎机的控制都是依靠人工手动操作。由于给矿系统具有非线性、迟滞性，加之操作强度大，且受经验和责任心影响，工人在调节给矿过程中，很难保证控制目标，未能最大限度地发挥设备效率。

破碎系统主要由矿石进给装置和破碎装置组成，进给装置包括矿仓、下矿口液压驱动装置和给矿皮带。矿石从矿仓自下矿口落下，经下矿口液压驱动装置作用落到给矿皮带上，再由给矿皮带将矿石运送到破碎机中，供破碎机破碎，下矿口的给矿量由下矿口液压驱动装置推动闸门的开大或关小来控制。

对于圆锥式破碎机来说，在正常生产时要求挤满给矿，此时破碎机满负荷生产，处理量最大，处于最佳负荷运行状态。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种圆锥式破碎机挤满给矿的自动控制装置及其方法，对设备自动调节，使破碎机处在最佳负荷运行状态同时克服工人手动操作的不足，不仅能实时检测破碎车间给矿、破碎的工况，而且能根据破碎机机腔料位高度自动调节给矿，实现挤满给矿的自动化。当控制装置出现故障时能根据故障等级自动报警或停车以保护设备。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括超声波料位传感器、可编程逻辑控制器和监控计算机；所述的可编程逻辑控制器包括模拟量输入模块、CPU模块和模拟量输出模块，其中：CPU模块的输入端和模拟量输入模块相连，CPU模块的输出端和模拟量输出模块相连；监控计算机和CPU模块相连以设置可编程逻辑控制器的工作参数并实时监控破碎机的工作状态；超声波料位传感器设于破碎机的机腔上方，超声波料位传感器的输出端和模拟量输入模块的输入端相连以检测并传输破碎机的机腔料位值；模拟量输出模块的输出端和下矿口液压驱动装置相连。

所述的可编程逻辑控制器还包括数字量输出模块，所述的数字量输出模块和CPU模块相连。

所述的数字量输出模块的一个输出端上设有报警器，另一个输出端上设有继电器，所述的继电器和破碎机的急停开关相连。

一种圆锥式破碎机挤满给矿的自动控制方法，包括以下步骤：

(1)开始设置工作参数，包括破碎机最佳负荷状态的机腔料位值、预测控制的预测时域、控制时域和阶跃模型系数；

(2)采集破碎机的机腔料位值；

(3)将步骤(1)中设置的机腔料位值和步骤(2)中实际机腔料位值比较得出料位偏差值；

(4)用步骤(3)中的料位偏差值对预测料位值进行校正；

(5)对步骤(4)得到的校正后的预测料位值进行移位以设置当前时刻的预测料位初始值；

(6)利用步骤(5)得到的移位后的预测料位值和步骤(1)设定的工作参数，得出下矿口的给矿量增量；

(7)将上一控制时刻的下矿口给矿量与步骤(6)得到的下矿口给矿量增量相加，得出下矿口的给矿量；

(8)将步骤(7)得出的给矿量值输送到下矿口液压驱动装置，以控制实际给矿量，从而控制破碎机机腔料位；

(9)利用步骤(6)得到的给矿量增量和步骤(5)得到的预测料位初始值得出预测料位值，然后返回步骤(2)。

本发明的工作原理是：本发明以可编程逻辑控制器作为核心控制器，通过超声波料位传感器检测破碎机机腔料位，并将其调理成标准的4～20mA电流后，送入可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器计算出采样值和最佳负荷状态料位设定值的偏差值，然后依据模型预测控制理论，以破碎机机腔料位为控制对象，利用混合建模的方法(机理建模和试验建模)构建的系统阶跃响应动态模型，采用动态矩阵控制算法预测系统的未来输出值，利用计算出的偏差值对上次的预测料位进行校正，并对校正后的预测料位值进行移位，然后根据移位后的预测料位值和设定的工作参数计算出所需的给矿量，可编程逻辑控制器将输出送给下矿口液压驱动装置，以实现对破碎机机腔料位的自动调节，保证破碎机工作在最佳负荷状态。

监控计算机的监控软件可以设置相关的工作参数、指标，实现生成实时、历史数据曲线和报表等功能。可编程逻辑控制器根据监控软件设置的料位指标，进行优化处理，对破碎机机腔料位进行自动控制。