(1)由于原料流动性的变化，难于达到均衡给料；
(2)无法实时根据给料粒度及硬度的变化调整给料量；
(3)难于及时发现处理机械润滑小良、短时过载等事故隐患；
(4)因保护功能不完善，发生事故时经常严重损坏设备；
(5)操作人员难于随时监视破碎机给料箱料位，因此为防止事故，只能减少给矿，降低台时处理能力。
由于上述状况的存在，表现到矿山生产管理中的现象是：
(1)破碎机的台时处理能力远低于设备的设计指标；
(2)产品粒度不易保证，加重后续作业负担；
(3)设备故障率高，备品备件消耗严重；
(4)为防止事故，只能少给矿，使得单位能耗增高。
针对以上实际情况，研究实践证明：利用自动化控制技术可有效改变上述不理想状况。近几年以米，我们探索从自动控制方面对破碎机研究，并率先在国产圆锥破碎机上实现负荷控制和破碎机故障诊断与保护、在提高产量、提高产品粒度合格率、降低能耗、保护设备等方面取得了可喜的成绩。在此基础上，我们推出了具有自主知识产权的破碎机控制器，配套应用在破碎机上，受到了用户的好评。
1、破碎机控制器的组成及结构特点
控制器基于控制系统小型化、现场化和网络化的设计原则。对传统集散控制系统进行创新，将DCS与PLC功能结合在一起，为过程控制和联锁保护的应用提供r功能强大而灵活的整体解决方案。
(1)硬件部分。本控制器上使用可编程控制器(PLC)作为基本主控设备。PLC选用德国西门子公司生产的S7系列产品，该产品配置灵活，CPU本机具有数字量输入输出，根据需要可再接数字量扩展模块，另外选配模拟量输入输出模块用于参数检测与控制。内部集成了RS 485通讯／编程几，具有强大而灵活的通讯功能，。该设备性能价格比十分理想：
控制器人机界面，选用性价比很高的西门子TD200作为操作员界面。面板IP65防护，背光LCD液晶显示。覆膜键，提供8个可编程功能键。具备80条信息显示、内置国际汉字库、实时时钟。过程参数的显示和修改、输入和输出的设定、提供密码保护等功能。TD200与S7系列用RS485总线连接。控制器面板上设计硬手操作功能，能实现硬软手自动切换。面板上安装故障及异常闪光声响报警灯，并对主要过程参数进行显示。
(2)软件部分。控制器中使用的编程软件S-TEP7 Micro~lxl32是西门子公司专为SIMATICS7系列PLC设计的，主要开发PLC用户程序，以及实时监控程序的执行状态。软件可运行在个人PC上，基于Window:.95、98、NT操作系统。陔软件具备PC - PLC在线通讯和离线脱机开发用户程序功能，使用梯形图或语句表方式来编写用户程序。TD200软件也直接使用STFP97Micro／WIN32．
2、单机组破碎机控制器的组成
根据对单机组破碎机控制需求的分析，基本型控制器硬件由信号输入、调节计算、输出驱动及人机界面4部分组成，并留有与系统通讯的能力。各部分与相应软件配合，共同完成控制任务。图2所示，破碎机控制器在单机组圆锥破碎机上的应用框图。其功能可满足一般单机组破碎机基本控制及其扩展需要。外传感器接人控制器的采集信号，除主机功率、供回油温度、回油流量等需精确分析计算而使用模拟量外，其余属安全保护的信号，使用开关量。对于特别要求的机组，作为扩展功能的输入信号，给料量、丰机扭矩、排矿口及振幅值等采用模拟信号，其它为开关量。基本型控制器的输出，除供执行器调节给料量需采用模拟量外，其余均采用开关量。
(1)基本型控制器必需的输入信号包括主机负荷、供油温度、回油温度、油流量等模拟信号和供油压力、滤后压力、油箱油位、系统启停连锁等开关量信号，
(2)根据用户要求及机组测试结果，基本型控制器将给料箱料位、机械振动、给料量、排矿口大小、主机扭矩、冷却水温、冷却水压、水封水流量等输入信号作为可选扩展。
基本型控制器的调节计算功能主要根据主机负荷进行综合分析，实现给料量的调节与控制，并可进行多参量限幅，其它更高级的调节计算可根据用户需求在系统进行。基本型控制器的输出驱动除能作为破碎机给料调节执行机构（如变频器）给定外，亦输出油润滑系统控制、系统联锁、以及现场报警信号。基本型控制器的人机界面能显示当前主机负荷、油温、转速等主要参数，并留有给料量等其他显示的扩展。从控制器上的人机界面输入设定值，完成给料启停等功能。
3、破碎机控制器的主要功能及相关技术
(1)根据系统分配给该控制器的控制目标，可能是最大通过量或者是恒定通过量。控制器应分别具有以设备允许最大负荷为目标函数或以给料量为目标函数，并有设备允许最大负荷限定，两种控制功能．前者只需检测主机有功功率，调整给矿量以保持主机功率在限定的范围内；当控制目标为通过量时，则在破碎机给料端安装计量装置，以计量值为控制参数，并以功率及相关技术值为限定条件。
(2)润滑系统的检测与保护。破碎机属重型机械，其润滑的好坏不仅影响设备的寿命，而且关系到设备运行的安全。大型破碎机的润滑均由稀油站进行压力润滑，影响润滑效果的主要因素足供油温度和油量：如稀油站装有相应仪表，只要将相应信号进行适当的调整补充后再接人破碎机控制器。供油温度是由冷却水流量、冷却水温度、冷却器阻力、环境温度和加热器等决定的；而影响供油量的主要是油泵压力、滤清器阻力、油箱油位和管道阻力。所以，检测供油与回油温度并同时检测通过轴瓦的油流量，可以较好的了解润滑效果，并掌握破碎机的设备状态，保障设备安全运行。
由于轴瓦和机腔供油与同油的温差，是除主机功率外制约破碎机生产能力的又一重要因素，所以破碎机控制器对其温度进行精确测定，作为绐料量的另一限定条件。其它油泵压力，滤清器前后压差、油位及油流量等表征稀油站工作状态的信息，只需保持在规定范围内，超限进行报警，告之人工处理。
某些对稀油站水冷、加热系统提出控制要求的用户，可采取在基本型上加以扩展的办法．
(3)给料箱料位的控制。破碎机的给料箱料位在某螳现场是影响破碎机正常运转的另一重要参数。在人碎矿石含水、含泥量高，出现流动性较差时，破碎机困下料不畅而发生溢箱事故。由于检测难度大，过去一直没有好的检测办法。通过试验现已成功解决，并得到应用。
(4)破碎机排矿口尺寸的检测与调整。由于破碎机的排矿口尺寸是影响产品粒度与处理能力的关键因素之一，所以控制排矿口尺寸具有重要意义。但对弹簧式圆锥破碎机来说，由于结构原因，目前只能人工调整排矿口尺寸，无法实现自控。对底部单缸液压支撑型圆锥破碎机，通过配置特制位移传感装置检测排矿口尺寸，可以及时调整。
(5)破碎机的机械故障预警，大型破碎机的造价昂贵，且是矿山生产的关键设备，其故障造成的损失是巨大的，所以在控制器中集成设备诊断功能，是今后进一步的研究方向。目前在基本型控制器中，仅实现简易故障“预警”。如润滑系统的进、回油温差及通过轴瓦的油垦可作为轴瓦工作状态的判据；检测机体振动、主机功率、主轴扭矩等判别机体故障等。
(6)控制器与破碎系统的联接。当控制器纳入破碎自动控制系统后．可以通过系统总线与系统交换信息但在尚未实现破碎系统自控，只进行单机控制的情况下，控制器需要根据破碎系统的运行状态，如破碎机是否已稳定运行，联锁设备是否已启动等决定控制器的动作，故控制器具有上述信号的输人，同时亦有表示白身运行状态的输出，供系统联锁装置采集。
(7)控制器的人机界面。当控制器纳入破碎自控系统时，操作人员可在系统控制站进行操作，但现场仍需留有手操机构及指示仪表，以便检修试车及系统故障时备用。控制器的现场人机界面能启停并控制给矿量，并可读取主机功率（电流）、油温等重要参数。考虑到破碎自控的安全，人机界面的手动与自动间分别设立了相应的操作权限。
1、梅山铁矿选矿厂单机组圆锥破碎机上的应用
E海梅山集团（南京）矿业有限公司选矿厂细碎车间拥有短头圆锥破碎机4台，是细碎车间的主要设备。长期以来，对破碎机的处理量，采用人工调整方式，没有很好地发挥破碎机的处理能力，此外，圆锥破碎机困保护系统不够完善、也不可靠，破碎机故障和事故经常发生，不但设备维修开支很大，而且严重影响正常生产。鉴于以上实际，1997年受该厂委托，我们在l号圆锥破碎机上成功实施了一套圆锥破碎控制器系统。经生产运行表明，自动控制器系统不仅保护了圆锥破碎设备，而且在保证产品粒度合格率的基础E相应提高处理量10%以上，节电效果明显。由此产生的经济和社会效益显著，深受用户的欢迎。该系统很快在其他3台机组上得到推广应用。
5、泗洲选矿厂多机组圆锥破碎机上的应用
江西德兴铜矿泗洲选矿厂碎三工段配备短头圆锥破碎机7台。细碎机控制采用人工调整方式，处理能力是困扰该工段乃至全厂难题。到了雨季原矿含水量增大，破碎机集矿箱下料不畅，因料位无检测控制常造成集矿箱堵塞溢矿，需停止供矿处理。另外，进入细碎机的矿石性质发生变化（如矿石难碎）、给料不均、过铁等，有时会造成破碎机过载烧毁电机、打坏齿轮、断主轴等直接经济损失事故。鉴于该厂细碎机现状，从1998年起，我们陆续将破碎机控制器推广应用到该段的全部圆锥细碎机上，实现各控制器之间的网络联接，建立了一套细碎机生产过程监控站。图3显示破碎控制器在多机组圆锥破碎机上的应用。
生产运行效果表明：
(1)破碎控制器的设计符合破碎机自身实际，系统简洁、安装调试方便。
(2)系统运行稳定、可靠、控制效果显著细碎机实现自动控制后，主机运行负荷功率从原人工操作的170 kW(主机电流28 A)左右，可稳定提高到200 kW(主机电流33 A)以上。细碎机的处理量提高15%以上，产品粒度合格率提高20%以上，生产成本明显降低，经济效益非常显著、
(3)建立起的细碎过程监控站，功能齐全，操作简便，界面友好。呵实现系统状态监控、参数i殳定和报警显示、记录，并能提供完整的数据统汁，为细碎生产调度和管理提供了有力的手段。
该监控系统具有如下特点：
(1)现场分布式I/O站点减少了布线距离和电缆数量，降低了安装成本。
(2)现场采用RS 485总线连接，方便地构成分布式控制系统，系统扩展容易，且抗干扰能力强，适合恶劣环境。
(3)现场控制设备智能化、数字化，提高了测量与控制精度，增加了系统的可靠性。
(4)控制软件编程方便，下载独立运行。
6、结论
破碎控制器的研制成功，是近几年来我们面向矿山，探索从自动控制技术方面对传统破碎机挖潜改造、节能降耗取得的一项很有意义的成果。随着自动化技术的发展，特别是新生代智能传感器、控制器、执行器等日臻成熟，自动控制会越来越可靠地应用在矿山，这给用户带来的效益将是巨大的。今后，我们还将根据不同用户的要求，对破碎机控制器进一步升级完善，研发系列产品，推向市场。
相关破碎机产品：
1、颚式破碎机
2、圆锥破碎机
3、雷蒙磨粉机
