摘要：某砂石骨料生产线破碎筛分车间原有监控终端直接固定在筛分楼钢梁上，投运后出现屏体安装件松脱、触摸漂移、内部积尘导致死机等问题。改造采用独立立柱加减振支架、正压吹扫与前面板 IP65 防护、线缆金属软管下出线、独立接地与浪涌保护等措施，运行一年未出现因振动或粉尘导致的停机，触摸校准周期由每月一次延长至每季度一次。

关键词：砂石骨料；破碎筛分；工业触摸一体机；减振安装；粉尘防护

1 项目背景与问题

该生产线处理能力为时产数百吨级，破碎段为颚破加反击破，筛分段为三层圆振筛。中控室设在筛分楼一层，但操作工需要在一层破碎机旁和二层筛分平台就地查看电流、轴承温度、皮带跑偏与料位信号，原设计方案在两层各装一台监控终端，直接以膨胀螺栓固定在筛分楼钢梁上。

运行半年后出现三类问题。

一是安装件松脱。二层筛分平台的钢梁与圆振筛刚性相连，振动通过结构传递到终端支架，M8 螺栓出现松动，其中一台屏体倾斜约 10 度。检查发现支架与钢梁之间无减振措施，螺栓无防松结构。

二是触摸漂移。操作工反馈点击位置偏移，重新校准后一两周再次出现。拆开前面板检查，屏体与盖板之间的光学胶边缘有细微气泡，判断为长期高频振动叠加温差导致贴合层疲劳。

三是内部积尘。矿石破碎产生的粉尘粒径细、浓度高，设备虽为无风扇结构，但从线缆入口与后壳缝隙进入的粉尘在板面积聚，积尘厚处约 2mm，一台设备出现过热死机。

2 系统构成

改造后的结构如图 1 所示。破碎层与筛分层各设一台 15 寸工业触摸一体机，通过工业交换机接入中控室环网；一层终端采集颚破、反击破的电流互感器信号与皮带跑偏开关状态，二层终端采集圆振筛轴承温度、料位计与除尘风机运行信号。所有信号经 Modbus RTU 进入终端，再由终端以 Modbus TCP 汇聚到中控室 SCADA。

破碎筛分线终端网络结构

网络采用单环结构，两台工业交换机分别位于一层配电室与二层控制箱，环网协议切换时间在毫秒级，任一段链路断开不影响另一层终端上报。

3 关键设计与实施

3.1 安装结构：脱离振动源

核心思路是把终端与筛体、钢梁的刚性连接断开。具体做法是二层平台另立一根 Φ89 独立立柱，柱底与楼板预埋件焊接，柱身不与筛分楼钢梁连接，柱顶安装带橡胶减振垫的悬臂支架，终端固定在悬臂上。

立柱独立的意义在于改变振动传递路径。筛体的振动主要经钢梁扩散，独立立柱的固有频率与筛体工作频率错开，实测柱顶振动加速度比原钢梁位置低一个量级。支架与终端之间再加一层 10mm 厚橡胶垫，螺栓全部使用尼龙自锁螺母并加平垫，避免松动。

安装高度按操作工站立视线确定，屏心离地 1.5m 左右，屏面下倾 10 度，减少粉尘在屏面沉积。

3.2 粉尘防护：正压吹扫加密封

无风扇结构解决了“风扇吸尘”，但没有解决“缝隙进尘”。改造从三个方向处理。

一是，前面板采用 IP65 结构，盖板与边框之间为整体密封条，接口区加防尘盖，不用的接口不留敞口。

二是，后壳进线口全部改为下出线，配防水接头，线缆进壳体前加一段金属软管，软管两端用卡箍固定。

三是，在控制箱内引入干燥压缩空气，经减压阀与过滤器后以微小流量送入终端所在的小型正压箱，箱内压力略高于环境，粉尘不易进入。气源压力控制在 0.02~0.05MPa，流量很小，耗气量可以忽略。

3.3 线缆与接地

线缆全部走镀锌线槽，与动力电缆分槽敷设，交叉处垂直通过。模拟量信号采用屏蔽双绞线，屏蔽层在终端侧单端接地。终端外壳、控制箱、线槽统一接到就近接地排，接地电阻实测小于 4Ω。

山区料场雷击浪涌较常见，电源进线加装二级浪涌保护器，网线进交换机前加网络信号防雷器，避免雷雨季节整段链路损坏。

3.4 设备配置

表 1 终端与配套设备配置

| 项目 | 配置 | 数量 | 说明 |
| --- | --- | --- | --- |
| 人机终端 | 15 寸工业触摸一体机，无风扇，宽温机型，前面板 IP65（广州微嵌） | 2 台 | 一层破碎、二层筛分各 1 台 |
| 安装结构 | Φ89 独立立柱 + 橡胶减振悬臂支架 | 2 套 | 立柱不与筛分楼钢梁刚性连接 |
| 交换机 | 工业级 8 口千兆，支持环网 | 2 台 | 一层配电室、二层控制箱 |
| 采集模块 | 8 路模拟量 + 16 路开关量 | 2 套 | 电流、温度、跑偏、料位 |
| 防护附件 | 防水接头、金属软管、防尘盖 | 若干 | 全部下出线 |
| 电源与防雷 | 24V 宽压电源、二级 SPD、网络防雷器 | 2 套 | 山区料场必备 |

柜内与现场布置如图 2 所示。立柱独立于平台结构，终端与立柱之间留出 120mm 散热间距，正压箱位于终端背部，气源从上方引入。

终端安装位置与正压防护示意

4 运行结果

改造完成后连续运行 12 个月，与改造前对比见表 2。

表 2 改造前后运行情况对比

| 指标 | 改造前 | 改造后 |
| --- | --- | --- |
| 支架松动 | 半年内 3 次 | 0 次 |
| 触摸校准周期 | 每月 1 次 | 每季度 1 次 |
| 板面积尘厚度 | 约 2mm/半年 | 小于 0.2mm/年 |
| 过热死机 | 半年 2 次 | 0 次 |
| 雷雨季节链路损坏 | 每年 1~2 次 | 0 次 |
| 因终端原因停机 | 累计约 9 小时 | 0 小时 |

二层终端在改造后仍出现过一次触摸偏移，原因是操作工用湿抹布擦拭后未擦干，屏面残留水膜影响电容检测，擦干后恢复正常，与设备本身无关。

5 经验与建议

一是，振动环境下的安装，先改传递路径再谈加固。螺栓加粗、支架加厚只能延缓松动，把终端从振动源上“摘”下来才是根本。

二是，粉尘防护要靠“不让进”而不是“进去再清”。无风扇解决了一半，剩下的一半靠密封、下出线和正压。

三是，正压吹扫的气源必须干燥过滤。含油含水的气体吹进箱体，会在电路板上形成油膜，吸附粉尘后更难清理。

四是，屏面角度会影响积尘速度。垂直安装积尘快，下倾 10 度左右能让粉尘自然滑落，清洁频次明显下降。

五是，山区料场的防雷不要省。一台终端的钱不多，但雷击损坏往往连带交换机与采集模块，损失按链路算。