Elektrisches Steuerungssystem des Backenbrechers

Detaillierte Einführung in das elektrische Steuerungssystem von Backenbrechern

I. Aufbau und Struktur des elektrischen Steuerungssystems

1. Stromkreis
   Versorgt den Brechermotor mit Strom und bewältigt hohe Ströme (je nach Motorleistung mehrere zehn bis hundert Ampere). Zu den wichtigsten Komponenten gehören:

• Hauptleistungsschalter: Der Hauptschalter mit Überlast- und Kurzschlussschutz (Abschaltvermögen ≥50 kA), typischerweise ein Kompaktleistungsschalter (z. B. Schneider NSX-Serie).

• AC-Schütz: Steuert den Start/Stopp des Motors mit Hauptkontakten, die für das 1,5- bis 2-fache des Nennstroms des Motors ausgelegt sind (z. B. 160 A für einen 75-kW-Motor). Hilfskontakte ermöglichen die Verriegelung des Regelkreises.

• Thermorelais/Motorschutz: Überwacht die Temperatur und den Strom der Motorwicklung und unterbricht die Stromzufuhr bei Überlastung (löst nach 10–30 Sekunden bei 1,2-fachem Nennstrom aus).

• Reaktor (optional): Reduziert bei großen Motoren (≥110 kW) den Einschaltstrom um 50–60 %, um das Stromnetz und den Motor zu schützen.

2. Steuerkreis
   Führt die Logiksteuerung und Signalübertragung aus und arbeitet mit 220 V Wechselstrom oder 24 V Gleichstrom. Zu den wichtigsten Komponenten gehören:

• SPS-Steuerung: Der Kern (z. B. Siemens S7-1200) mit einer Reaktionszeit ≤10 ms, der Sensorsignale verarbeitet und 预设-Programme ausführt (z. B. Start-/Stopp-Logik, Überlastschutzauslöser).

• Zwischenstaffel: Verstärkt Steuersignale zum Ansteuern von Hochstromgeräten (z. B. Schütze), mit 4–8 Kontaktsätzen mit einer Nennleistung von 220 V/5 A.

• Bedientasten und Anzeigen: Enthält die Tasten "Start, " "Stop, " und "Emergency Stop" (roter Pilzkopf-Not-Aus für erzwungenes Herunterfahren) und LED-Anzeigen (Lebensdauer ≥ 50.000 Stunden) für Betrieb, Fehler und Standby-Status.

3. Überwachungs- und Schutzsystem
   Echtzeitüberwachung von Betriebsparametern, Auslösen von Alarmen oder Abschaltungen bei Anomalien. Zu den wichtigsten Komponenten gehören:

• Temperatursensoren: PT100-Platinwiderstände (Bereich -50–200 °C, Genauigkeit ±0,5 °C), die an Lagergehäusen (z. B. Exzenterwellenlagern) installiert sind und bei 70 °C Alarme und bei 80 °C Abschaltungen auslösen.

• Schwingungsaufnehmer: An den Rahmenseiten montiert, misst die Beschleunigung (Bereich 0–10 mm/s, Genauigkeit ±0,1 mm/s), warnt bei 0,8 mm/s und schaltet bei 1,2 mm/s ab.

• Füllstandsschalter: Überwachen Sie den Ölstand in Hydraulik- und Schmieröltanks und lösen Sie bei niedrigem Stand Alarme und Abschaltungen aus (Verhinderung von Trockenreibung).

• Stromwandler: Koppeln Sie es mit Amperemetern, um den Motorstrom zu überwachen und die Belastungsraten anzuzeigen (z. B. 90 %–100 % des Nennstroms bei Volllast).

4. Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI)
   Erleichtert die Mensch-Maschine-Interaktion, einschließlich:

• Touch-Screen: 7–10 Zoll große Farbbildschirme (z. B. Weintek MT-Serie) zeigen Echtzeitparameter (Strom, Temperatur, Vibration), Status und Fehlercodes an und unterstützen manuelle Vorgänge (z. B. Fernstart/-stopp, Parametereinstellungen).

• Schaltschrank: Schutzart IP54, beherbergt alle elektrischen Komponenten. Hergestellt aus 1,5 mm kaltgewalztem Stahl mit Schweißnähten, Oberfläche elektrostatisch pulverbeschichtet (RAL 7035 Lichtgrau) für Staub- und Feuchtigkeitsbeständigkeit.

II. Herstellungs- und Montageprozess des elektrischen Steuerungssystems

1. Komponentenauswahl und Gehäuseherstellung

• Komponentenauswahl: Wählen Sie Komponenten basierend auf der Brecherleistung (z. B. 55 kW, 110 kW) und den Betriebsbedingungen (Staub, Temperatur). Schütze und Leistungsschalter sind leistungsreduziert (10–20 % niedrigerer Nennstrom in Hochtemperaturumgebungen) und Sensoren verfügen über den Schutzgrad ≥IP65.

• Schrankherstellung: Kaltgewalzter Stahl wird lasergeschnitten (Toleranz ±0,5 mm), CNC-gebogen (Winkeltoleranz ±1°) und geschweißt (Schlacke entfernt und poliert). Anschließend wird er phosphatiert (5–10 μm Schicht) und pulverbeschichtet (60–80 μm Dicke, Haftung ≥5 N/cm).

2. Interne Verkabelung und Montage

• Verdrahtungsdesign: Für Stromkreise werden Kupferschienen (TMY-3 × 30 × 3 mm, Strombelastbarkeit ≥ 300 A) oder mehradrige Kupferkabel (10–50 mm² Querschnitt) verwendet. Für Steuerkreise werden abgeschirmte Drähte mit 0,75–1,5 mm² verwendet (um elektromagnetischen Störungen zu widerstehen), wobei starke und schwache Stromkreise einen Abstand von ≥ 100 mm haben.

• Verdrahtungsprozess: Die Kabelenden werden mit kaltgepressten Klemmen gecrimpt (angepasst an die Kabelgröße, gecrimpt mit Hydraulikwerkzeugen für ≥100 N Zugkraft). Es werden DIN-Schienenklemmen der UK-Serie (5,08 mm Rastermaß) mit sicheren Verbindungen (kein Lösen bei Vibration) und klaren, wärmeschrumpfbaren Etiketten (Beständigkeit ≥105 °C) verwendet.

• Komponenteninstallation: Leistungsschalter und Schütze werden auf DIN-Schienen montiert (Ebenheit ≤1 mm/m). SPS und HMIs werden auf Montageplatten befestigt (Vertikalität ≤1 mm/m), wobei die Erdungsklemmen zuverlässig mit dem Schrank verbunden sind (Erdungswiderstand ≤4 Ω).

3. Programmierung und Debugging

• Prüfungen vor der Stromversorgung: Verwenden Sie Multimeter, um den Isolationswiderstand (≥10 MΩ für Stromkreise, ≥5 MΩ für Steuerkreise) zu testen und die korrekte Verdrahtung (keine Kurzschlüsse oder Fehlanschlüsse) zu überprüfen.

• Leerlauf-Debugging: Simulieren Sie Eingaben (z. B. Temperatur-/Stromsignale über Generatoren), um die Alarm-/Abschaltlogik und die Start-/Stopp-Reaktionsfähigkeit zu testen.

• Last-Debugging: Schließen Sie den Brechermotor an, um den Anlaufstrom (≤ 6 × Nennstrom, Anlaufzeit ≤ 10 Sekunden), die Stromstabilität (Schwankung ≤ 5 %) und den Überlastschutz (Schützauslösung bei simulierten Überlastungen) zu testen.

• SPS-Programmierung: Verwenden Sie Kontaktplanlogik oder SCL, um Programme basierend auf der Steuerlogik zu schreiben (z. B. "Startbedingung: Not-Aus nicht gedrückt + keine Fehler + Zuführung bereit"). Die Programme umfassen Hauptroutinen (Betriebssteuerung), Unterroutinen (Alarmbehandlung) und Interruptroutinen (Notabschaltung), die durch Syntax- und Logikprüfungen validiert werden.

• HMI-Design: Erstellen Sie Seiten für Echtzeitparameter, Einstellungen und Fehlerprotokolle (Speichern von 100 Einträgen mit Zeitstempeln und Codes) mit benutzerfreundlichen Schaltflächen und Symbolen.

• Systeminbetriebnahme:

III. Qualitätskontrollprozess des elektrischen Steuerungssystems

1. Wareneingangsprüfung von Komponenten

• Für kritische Komponenten (Leistungsschalter, Schütze) sind Zertifikate und Prüfberichte erforderlich. Die Muster werden Schalttests (100 Zyklen ohne Blockieren) und Isolationstests (2500 V AC für 1 Minute, kein Durchschlag) unterzogen.

• Sensorkalibrierung: Temperatursensoren werden in einem Thermostat kalibriert (0 °C, 50 °C, 100 °C; Fehler ≤ ± 0,5 °C). Schwingungsaufnehmer werden auf Schüttelmaschinen kalibriert (Fehler ≤ ± 0,05 mm/s).

2. In-Prozess-Montagekontrolle

• Verdrahtungsprüfungen: Überprüfen Sie, ob die Kabelbeschriftungen mit den Zeichnungen übereinstimmen, das Anzugsdrehmoment der Klemmen den Standards entspricht (1,5–2 Nm für M4-Schrauben) und abgeschirmte Kabel geerdet sind (Widerstand ≤ 1 Ω).

• Gehäuseschutzprüfungen: IP54-Validierung durch Wassersprühen (3 Minuten, kein Eindringen von Wasser ins Innere) und Staubprüfungen (keine nennenswerte Staubansammlung auf den Komponenten).

3. Abschließende Leistungstests

• Funktionstests: Validieren Sie die gesamte Logik (Start/Stopp, Alarme, Schutz) während eines 100-stündigen Dauerbetriebs (keine Abstürze oder Fehlauslösungen).

• EMV-Prüfung: Entstörungstests (1 kV Impulseinspeisung, keine Anomalien) und Strahlungsemissionstests (Konformität mit EN 61000-6-4, um Störungen benachbarter Geräte zu vermeiden).

• Temperaturwechselprüfung: 4 Stunden lang in Kammern mit Temperaturen von -10 °C bis 50 °C betreiben (keine Komponentenausfälle oder Programmfehler).

4. Werksabnahme

• Stellen Sie technische Dokumente (elektrische Schaltpläne, Verdrahtungsdiagramme, Handbücher, Komponentenlisten) und einen Werksprüfbericht (einschließlich Isolationswiderstand, Spannungsfestigkeit und Funktionsprüfdaten) bereit.

• Vor-Ort-Unterstützung: Anleitung zur korrekten Verdrahtung (Motor-, Sensorkabel), Fehlerbehebung bis zum Normalbetrieb und Schulung der Bediener (Fehlerbehandlung, Wartung).

IV. Tipps zur Routinewartung

• Reinigen Sie den Schaltschrank vierteljährlich (mit Druckluft, um Staub zu entfernen und Kurzschlüsse zu vermeiden) und überprüfen Sie den festen Sitz der Klemmen (um lose Verbindungen und Überhitzung zu vermeiden).

• Kalibrieren Sie Sensoren (insbesondere Temperatur- und Vibrationssensoren) monatlich, um die Genauigkeit sicherzustellen.

• Sichern Sie SPS-Programme und HMI-Konfigurationen (um Datenverlust zu verhindern) und protokollieren Sie Fehlercodes und Lösungen (Aufbau einer Wartungsdatenbank).