سیستم کنترل الکتریکی سنگ شکن های فکی، به عنوان "مرکز عصبی"، عملکرد موتور را مدیریت می کند، وضعیت را رصد می کند و از طریق اتوماسیون مبتنی بر پی ال سی، محافظت در برابر اضافه بار را فعال می کند. این سیستم شامل مدارهای قدرت (بریکرها، کنتاکتورها)، سیستم های کنترل (پی ال سی، رله ها)، اجزای نظارتی (سنسورهای دما/لرزش) و یک اچ‌ام‌آی (صفحه لمسی، کابینت کنترل) است.
تولید شامل انتخاب قطعات (سنسورهای IP65، دستگاه‌های با درجه حفاظت پایین)، ساخت کابینت (IP54، فولاد با پوشش پودری)، سیم‌کشی دقیق (کابل‌های محافظ، ترمینال‌های پرس شده) و برنامه‌ریزی پی ال سی/اچ‌ام‌آی است. کنترل کیفیت شامل آزمایش‌های عایق (≥10 MΩ)، انطباق با ای ام سی و اعتبارسنجی 100 ساعته در زمان اجرا می‌شود.
با میانگین میانگین زمان بین خرابی‌ها (میانگین میانگین مدت زمان بین دو شکست (MTBF)) ≥5000 ساعت تحت شرایط نگهداری منظم (کالیبراسیون حسگر، تمیز کردن گرد و غبار)، عملکرد ایمن و کارآمد خردکن را از طریق نظارت بلادرنگ و کنترل پاسخگو تضمین می‌کند.
مقدمه‌ای مفصل بر سیستم کنترل الکتریکی سنگ شکن‌های فکی
سیستم کنترل الکتریکی یک سنگ شکن فکی به عنوان مرکز ثقل تجهیزات عمل می‌کند و وظیفه کنترل روشن/خاموش شدن موتور، نظارت بر وضعیت عملیاتی، ارائه حفاظت در برابر اضافه بار و هماهنگی با تجهیزات کمکی (مانند فیدرها، نوار نقاله‌ها) را بر عهده دارد. این یک سیستم اصلی است که عملکرد خودکار و ایمن را تضمین می‌کند. سنگ شکن‌های فکی مدرن از کنترل رله‌ای سنتی به سیستم‌های پی ال سی (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) ارتقا یافته‌اند که پاسخ سریع‌تر، حفاظت دقیق‌تر و مقیاس‌پذیری قوی‌تری را ارائه می‌دهند.
I. ترکیب و ساختار سیستم کنترل الکتریکی
این سیستم از نظر عملکردی به چهار بخش تقسیم می‌شود: مدار قدرت، مدار کنترل، سیستم نظارت/حفاظت و رابط انسان و ماشین (اچ‌ام‌آی)، که جزئیات آن به شرح زیر است:
مدار قدرت برق موتور خردکن را تأمین می‌کند و جریان‌های بالا (ده‌ها تا صدها آمپر، بسته به قدرت موتور) را تحمل می‌کند. اجزای اصلی عبارتند از:
قطع کننده مدار اصلیکلید قدرت اصلی با حفاظت اضافه بار و اتصال کوتاه (ظرفیت قطع ≥50 کیلوآمپر)، معمولاً یک کلید قدرت با محفظه قالب‌گیری شده (مثلاً سری ان‌اس‌ایکس اشنایدر).
کنتاکتور ای سی: روشن/خاموش کردن موتور را کنترل می‌کند، با کنتاکت‌های اصلی که جریان نامی آنها ۱.۵ تا ۲ برابر جریان نامی موتور است (مثلاً ۱۶۰ آمپر برای یک موتور ۷۵ کیلووات). کنتاکت‌های کمکی امکان اتصال حلقه کنترل به یکدیگر را فراهم می‌کنند.
رله حرارتی/محافظ موتور: دما و جریان سیم‌پیچ موتور را کنترل می‌کند و در هنگام اضافه بار (با جریان نامی ۱.۲ برابر پس از ۱۰ تا ۳۰ ثانیه قطع می‌شود) برق را قطع می‌کند.
راکتور (اختیاری)برای موتورهای بزرگ (≥۱۱۰ کیلووات)، جریان هجومی را ۵۰ تا ۶۰ درصد کاهش می‌دهد تا از شبکه برق و موتور محافظت کند.
مدار کنترل کنترل منطقی و انتقال سیگنال را انجام می‌دهد و با ولتاژ ای سی 220 ولت یا دی سی 24 ولت کار می‌کند. اجزای کلیدی عبارتند از:
کنترل کننده پی ال سیهسته (مثلاً زیمنس S7-1200) با زمان پاسخ ≤10 میلی‌ثانیه، پردازش سیگنال‌های حسگر و اجرای برنامه‌های چندرسانه‌ای (مثلاً منطق شروع/توقف، تریگرهای محافظت از اضافه بار).
رله میانیسیگنال‌های کنترل را برای راه‌اندازی دستگاه‌های جریان بالا (مثلاً کنتاکتورها) تقویت می‌کند، با ۴ تا ۸ مجموعه کنتاکت با ولتاژ نامی ای سی 220 ولت/۵ آمپر.
دکمه‌های کنترل و نشانگرهاشامل دکمه‌های شروع، ددد dddhhتوقف، ددد و "توقف اضطراری" (توقف اضطراری قارچی شکل قرمز برای خاموشی اجباری) و نشانگرهای ال ای دی (طول عمر ≥50,000 ساعت) برای وضعیت عملکرد، خطا و حالت آماده به کار.
سیستم نظارت و حفاظت نظارت بر پارامترهای عملیاتی در لحظه، فعال کردن آلارم یا خاموش کردن سیستم در مواقع غیرعادی. اجزای کلیدی عبارتند از:
سنسورهای دمامقاومت‌های پلاتینی پی تی ۱۰۰ (محدوده -50 تا 200 درجه سانتیگراد، دقت ±0.5 درجه سانتیگراد) که روی محفظه‌های یاتاقان (مثلاً یاتاقان‌های شفت خارج از مرکز) نصب می‌شوند و در دمای 70 درجه سانتیگراد آلارم و در دمای 80 درجه سانتیگراد دستگاه را خاموش می‌کنند.
مبدل‌های ارتعاش: نصب شده روی کناره‌های قاب، اندازه‌گیری شتاب (محدوده ۰ تا ۱۰ میلی‌متر بر ثانیه، دقت ±۰.۱ میلی‌متر بر ثانیه)، هشدار در ۰.۸ میلی‌متر بر ثانیه و خاموش شدن در ۱.۲ میلی‌متر بر ثانیه.
سوئیچ‌های سطحنظارت بر سطح روغن در مخازن هیدرولیک و روانکاری، فعال کردن آلارم و خاموش کردن سیستم در هنگام پایین بودن سطح روغن (جلوگیری از اصطکاک خشک).
ترانسفورماتورهای جریان: برای نظارت بر جریان موتور، با آمپرمترها جفت می‌شوند و نرخ بار را نمایش می‌دهند (مثلاً ۹۰٪ تا ۱۰۰٪ جریان نامی در بار کامل).
رابط انسان و ماشین (اچ‌ام‌آی) تعامل انسان و ماشین را تسهیل می‌کند، از جمله:
صفحه لمسیصفحه نمایش‌های رنگی ۷ تا ۱۰ اینچی (مثلاً سری واینتک تن) که پارامترهای بلادرنگ (جریان، دما، ارتعاش)، وضعیت و کدهای خطا را نمایش می‌دهند و از عملیات دستی (مثلاً شروع/توقف از راه دور، تنظیمات پارامتر) پشتیبانی می‌کنند.
کابینت کنترلدارای رتبه IP54، تمام اجزای الکتریکی را در خود جای داده است. ساخته شده از فولاد نورد سرد ۱.۵ میلی‌متری با اتصالات جوش داده شده، سطح آن با پوشش پودری الکترواستاتیک (رال 7035 خاکستری روشن) برای مقاومت در برابر گرد و غبار و رطوبت پوشانده شده است.
دوم. فرآیند ساخت و مونتاژ سیستم کنترل الکتریکی
فرآیند تولید بر انتخاب قطعات → ساخت کابینت → سیم‌کشی/مونتاژ → برنامه‌نویسی → اشکال‌زدایی و با جزئیات زیر متمرکز است:
انتخاب قطعات و ساخت کابینت
انتخاب قطعهقطعات را بر اساس توان خردکن (مثلاً ۵۵ کیلووات، ۱۱۰ کیلووات) و شرایط عملیاتی (گرد و غبار، دما) انتخاب کنید. کنتاکتورها و بریکرها دارای جریان نامی پایین‌تری هستند (در محیط‌های با دمای بالا، جریان نامی ۱۰٪ تا ۲۰٪ کمتر است) و سنسورها دارای درجه حفاظت ≥IP65 هستند.
ساخت کابینتفولاد نورد سرد تحت برش لیزری (با تلرانس ±0.5 میلی‌متر)، خمکاری سی ان سی (با تلرانس زاویه ±1 درجه) و جوشکاری (برداشتن سرباره و صیقل‌کاری) قرار می‌گیرد. سپس فسفاته (فیلم 5 تا 10 میکرومتری) و پوشش پودری (با ضخامت 60 تا 80 میکرومتر، چسبندگی ≥5 نیوتن بر سانتی‌متر) روی آن انجام می‌شود.
سیم کشی داخلی و مونتاژ
طراحی سیم کشیمدارهای قدرت از میله‌های مسی (تی‌ام‌وای-3×30×3 میلی‌متر، ظرفیت جریان ≥300 آمپر) یا کابل‌های مسی چند رشته‌ای (با سطح مقطع 10 تا 50 میلی‌متر مربع) استفاده می‌کنند. مدارهای کنترل از سیم‌های محافظ 0.75 تا 1.5 میلی‌متر مربع (برای مقاومت در برابر ام آی) استفاده می‌کنند و مدارهای قوی و ضعیف با فاصله ≥100 میلی‌متر از هم جدا می‌شوند.
فرآیند سیم کشیسر سیم‌ها با ترمینال‌های پرس سرد (مطابق با اندازه سیم، پرس شده با ابزار هیدرولیک برای نیروی کششی ≥100 نیوتن) پرس می‌شوند. ترمینال‌های ریلی دین سری بریتانیا (گام 5.08 میلی‌متر) با اتصالات ایمن (بدون شل شدن در اثر لرزش) و برچسب‌های شفاف جمع‌شونده در برابر حرارت (مقاومت ≥105 درجه سانتیگراد) استفاده می‌شوند.
نصب کامپوننتبریکرها و کنتاکتورها روی ریل‌های دین نصب می‌شوند (سطح تراز ≤1 میلی‌متر بر متر). PLCها و HMIها به صفحات نصب (عمودی ≤1 میلی‌متر بر متر) متصل می‌شوند و ترمینال‌های زمین آنها به طور قابل اعتمادی به کابینت متصل است (مقاومت زمین ≤4 اهم).
برنامه‌نویسی و اشکال‌زدایی
بررسی‌های قبل از اتصال برق: از مولتی‌متر برای آزمایش مقاومت عایق (≥10 MΩ برای مدارهای برق، ≥5 MΩ برای مدارهای کنترل) و تأیید سیم‌کشی صحیح (بدون اتصال کوتاه یا اتصال نادرست) استفاده کنید.
اشکال‌زدایی بدون بار: شبیه‌سازی ورودی‌ها (مثلاً سیگنال‌های دما/جریان از طریق ژنراتورها) برای آزمایش منطق هشدار/خاموش شدن و پاسخگویی شروع/توقف.
اشکال‌زدایی بار: موتور خردکن را برای آزمایش جریان راه‌اندازی (≤6× جریان نامی، زمان راه‌اندازی ≤10 ثانیه)، پایداری جریان (نوسان ≤5%) و حفاظت از اضافه بار (قطع کنتاکتور در هنگام اضافه بارهای شبیه‌سازی شده) متصل کنید.
برنامه‌نویسی پی ال سی: از منطق نردبانی یا اس سی ال برای نوشتن برنامه‌هایی بر اساس منطق کنترل (مثلاً ددد وضعیت شروع: توقف اضطراری فشرده نشده + بدون خطا + آماده بودن فیدر") استفاده کنید. برنامه‌ها شامل روال‌های اصلی (کنترل عملیات)، زیرروال‌ها (مدیریت هشدار) و روال‌های وقفه (خاموش شدن اضطراری) هستند که از طریق بررسی‌های نحوی و منطقی اعتبارسنجی می‌شوند.
طراحی اچ‌ام‌آی: صفحاتی برای پارامترها، تنظیمات و گزارش‌های خطا در زمان واقعی (ذخیره ۱۰۰ ورودی با مهرهای زمانی و کدها) با دکمه‌ها و نمادهای کاربرپسند ایجاد کنید.
راه اندازی سیستم:
سوم. فرآیند کنترل کیفیت سیستم کنترل الکتریکی
کنترل کیفیت شامل بازرسی قطعات → مونتاژ → آزمایش نهایی برای اطمینان از قابلیت اطمینان می‌شود:
بازرسی قطعات ورودی
اجزای حیاتی (بریکرها، کنتاکتورها) نیاز به گواهی و گزارش آزمایش دارند. نمونه‌ها تحت آزمایش‌های سوئیچینگ (۱۰۰ سیکل بدون قطعی) و آزمایش‌های عایق‌بندی (۲۵۰۰ ولت ای سی به مدت ۱ دقیقه، بدون خرابی) قرار می‌گیرند.
کالیبراسیون سنسور: سنسورهای دما در یک ترموستات کالیبره می‌شوند (0℃، 50℃، 100℃؛ خطا ≤±0.5℃). مبدل‌های ارتعاش روی شیکرها کالیبره می‌شوند (خطای ≤±0.05 میلی‌متر بر ثانیه).
کنترل مونتاژ در حین فرآیند
بررسی سیم‌کشی: بررسی کنید که برچسب‌های سیم‌ها با نقشه‌ها مطابقت داشته باشند، گشتاور ترمینال مطابق با استانداردها باشد (۱.۵ تا ۲ نیوتن متر برای پیچ‌های M4)، و سیم‌های محافظ به زمین متصل باشند (مقاومت ≤۱Ω).
آزمایش‌های حفاظت کابینت: تأیید IP54 از طریق اسپری آب (۳ دقیقه، بدون ورود آب داخلی) و آزمایش گرد و غبار (عدم تجمع قابل توجه گرد و غبار روی اجزا).
تست عملکرد نهایی
تست عملکردی: تمام منطق‌ها (شروع/توقف، آلارم‌ها، حفاظت) را در طول ۱۰۰ ساعت کارکرد مداوم (بدون خرابی یا فعال‌سازی‌های اشتباه) اعتبارسنجی کنید.
تست ای ام سیآزمایش‌های ضد تداخل (تزریق پالس ۱ کیلوولت، بدون ناهنجاری) و آزمایش‌های انتشار تابش (مطابق با استاندارد انگلیسی 61000-6-4 برای جلوگیری از تداخل با تجهیزات مجاور).
آزمایش چرخه دمابه مدت ۴ ساعت در محفظه‌هایی با دمای -۱۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد کار کنید (بدون خرابی قطعه یا خطای برنامه).
پذیرش کارخانه
مدارک فنی (شماتیک الکتریکی، نمودارهای سیم‌کشی، دفترچه‌های راهنما، لیست قطعات) و گزارش تست کارخانه‌ای (شامل مقاومت عایقی، ولتاژ قابل تحمل و داده‌های تست عملکردی) را ارائه دهید.
پشتیبانی در محل: راهنمایی در مورد سیم‌کشی صحیح (موتور، کابل‌های حسگر)، رفع اشکال تا زمان عملکرد عادی و آموزش اپراتورها (مدیریت خطا، تعمیر و نگهداری).
چهارم. نکات مربوط به نگهداری روتین
هر سه ماه یکبار کابینت کنترل را تمیز کنید (با استفاده از هوای فشرده برای از بین بردن گرد و غبار، از اتصال کوتاه جلوگیری کنید) و سفتی ترمینال‌ها را بررسی کنید (از شل شدن اتصالات و گرم شدن بیش از حد جلوگیری کنید).
برای اطمینان از دقت، حسگرها (به‌خصوص حسگرهای دما و لرزش) را ماهانه کالیبره کنید.
پشتیبان‌گیری از برنامه‌های پی ال سی و پیکربندی‌های اچ‌ام‌آی (جلوگیری از از دست رفتن داده‌ها) و ثبت کدهای خطا و راه‌حل‌ها (ایجاد یک پایگاه داده تعمیر و نگهداری).
با تولید دقیق و کنترل کیفیت، سیستم کنترل الکتریکی به میانگین زمان بین خرابی‌ها (میانگین میانگین مدت زمان بین دو شکست (MTBF)) ≥5000 ساعت دست می‌یابد و عملکرد پایدار سنگ شکن فکی را تضمین می‌کند.
