破碎机主要用于冶金、化工、建材、水电等经常需要搬迁作业的物料加工，特别是用于高速公路、铁路、水电工程等流动性石料的作业，可根据加工原料的种类，规模和成品物料婴求的不同采用多种配置形式。破碎机应用市场非常广泛，包括化工、矿山、建筑等各个行业。在中国最重要的应用领域是水泥行业、铺路和矿”山，应用在这两个行业的破碎机各约占整个行业的30%左右。
破碎机发展史可以追溯到19世纪50年代，距离世界上第-台颚式破碎机的诞生已经过去了很久。随着生产力的发展，颚式破碎机已经不能完全满足破碎技术的需要，于是，在颚式破碎机的基础上，人们又设计出了反击式破碎机。
直到八十年代末我国引进KHD型硬岩反击式破碎机，填补国内空白，但落后国外二十多年。国产的硬岩反击式破碎机，开始时其核心零件板锤依赖进口，国产化板锤在“八五”期间列为部级科研攻关项目，项目成功之后，国产板锤不仅取代进口，而且已大量出口欧美、日本等国。耐磨材料的突破，使硬岩反击式破碎机如虎添翼。例如:交通部为提高我国公路建设质量，曾提出路面混凝土石料破碎站的科研项目，并列入国家“八五”攻关项目。该项目的试制设备在东北某工地使用中失败。而用户改用硬岩反击式破碎机后生产石料，完全符合高速公路防滑路面混凝土要求。于是硬岩反击式破碎机声誉大振。上据统计，在全国各省市的公路建设中都已采用硬岩反击式破碎机作为路面石料备制设备，来破碎抗压强度达300MPa的玄武岩、安山岩等坚硬物料，并达到19.6mm以下的级配石料。其针片状百分比含量小于10%。
国家经济的发展必然是要带动-些基础设施的兴起,我国的基础设施的建设进入了一个热潮，所以在这样的背景之下，则是必然会推动我国矿山机械市场的进步。由于小型破碎机的寿命仅为三五年，每年国内更换的破碎机约为破碎机需求总量的20%，即使这样国内还有很多碎石机在超龄运转，国内破碎机整体趋于老化，更大规模的更新换代只是时间问题。
我国破碎机械制造业总体规模已进入国际生产大国行列，但总体竞争和发展后劲仍无法与发达国家相抗衡，目前国内高端用户和出口产品配套的基础零部件主要依靠进口，随着出口贸易磨擦的加大，势必要受到国外竞争对手和供应商的制约。因此破碎机械今后振兴发展的重心应放到基础技术和基础部件上来，提高自主开发水平。
研发过程中攻破的技术难点和解决的瓶颈难题:
研发过程攻破的技术难点:在已使用的破碎系统中，绝大多数未达到系统设计能力，而破碎系统各环节衔接不连贯、破碎机参数设置不合理、破碎机本身故障及组织管理不善等也造成系统生产率和设备使用寿命降低，影响系统效率及运营效益。而且，国内产品往往是单一的产 品，不能有机的将不同功能的产品组合在一起，即无法形成流水作业。
难题解决的办法:
1、公司通过运用ZigBee技术的无线模块，利用ZigBee组网中的星型拓扑结构、具有天然的分布式处理能力，星型中的协调节点就是分布式处理中心，即它具有路由功能，也有一定的数据处理和融合的能力，每个终端无线传感器节点都把数据传给其所在拓扑的路由节点，在路由节点完成数据简单、有效的融合，然后对处理后的数据进行转发。
2、为了提高破碎机的台时，降低成本，保障破碎机充满给矿，尽量不使破碎机振动导致破碎机的各部件损坏，该系统融入PI控制算法，以一次破碎机电流值为反馈信号，通过PI调节器调节变频器频率形成破碎机给料闭环控制。
3、协调器节点通过RS-232接口与PC机相连，其作为系统控制的上位机，通过触控屏开发的人机交互界面，实现数据的分析处理，并负责对该装置无线网络的各个设备节点进行管理和控制。PC机上主要开发了系统数据库和石料破碎机生产线监控系统界面，并作为服务器实现远程监控功能。各监控节点主要是实现对电机的电压、电流、启、停、运行、故障状态检测以及启停、变速控制，并进行故障报警。
经济效果分析:根据目前公司目前产品销售价格及原材料购进价格，人员费用、使用电力等，本项目完成后形成年加工100台智能控制矿物破碎机的生产能力，由于本项目产品具有设备产量高，是其他同类设备产量的两倍，耗能低，是其他同类设备生产产品成本的50%，且可以实现智能控制、远程控制功能，减少用工，改善工人工作环境、故障报警、安全监测等功能，被广泛应用于各种矿物破碎，是水泥、建材行业的首选产品。
1无线技术选择
随着无线技术的飞速发展，工业无线技术日渐成熟，成为工业控制领域- 个新的增长点， 在现代工厂苛刻的环境条件 下，为各种智能现场设备、移动终端以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构。与有线传输系统相比，无线传输系统节省了电缆、简化了安装，降低了系统维护时间和停工时间，特别适合安装地点易变动、环境恶劣的大型破碎机生产系统。现有较成熟的工业无线技术主要有: WLAN、 GPRS、 蓝牙，RFID 以及ZigBee，考虑到无线技术的应用成本、稳定性和可靠性，选用了基于ZigBee技术的无线模块。ZigBee 主要有如下特点:
(1) 工作频段灵活:使用的频段分别为2. 4GHz, 868MHz (欧洲)及915MHz (美国)，均为免执照频段。
(2)时延短:通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延为30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入
的时延为15ms。
(3)网络容量大:一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，而且网络组成灵活，传输速率10Kbps ~250Kbps.
(4)可靠:采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，如果传输过程中出现问题可以进行重发。
本系统选用了ZigBee组网中的星型拓扑结构。它具有天然的分布式处理能力，星型中的协调节点就是分布式处理中心，即它具有路由功能，也有一定的数据处理和融合的能力，每个终端无线传感器节点都把数据传给其所在拓扑的路由节点，在路由节点完成数据简单、有效的融合，然后对处理后的数据进行转发。
2微控制器及控制节点
微控制器是整个系统的中心部分，单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，自 问世以来以其极高的性价比一直受到人们的重视和关注。在本系统中，选用控制器时，应保证提供足够大的存储(包括数据和程序存储器)空间，以便用于协议栈的移植以及用户上层应用程序开发用于上层应用程序开发，-般协调器所需ROM量64KB左右，而终端节点应该32KB左右。考虑到无线收发芯片采用SPI总线作为其数据和控制信号的传输载体，选用带有SPI总线的微处理器ARM9。
3破碎机优化控制算法
为了提高破碎机的台时，降低成本，保障破碎机充满给矿，尽量不使破碎机振动导致破碎机的各部件损坏，该系统融入PI控制算法，以一次破碎机电流值为反馈信号，通过PI调节器调节变频器频率形成破碎机给料闭环控制。首先设定破碎机的电流值，然后根据破碎机的电流变化信号，得到破碎机的电流变化率即电流的偏差信号，去控制破碎机给矿皮带变频器的频率，从而改变破碎机的给矿量。当破碎机实际电流数值与设定值比较变大时，PI调节器就会自动将给矿速度下调，直到与设定值相等。当破碎机实际电流数值与设定值比较变小时，PI调节器就会自动将给矿速度上调，直到与设定值相等，使破碎机一直处于充满给矿状态，保持破碎机稳定运行发挥最大效率。
技术关键点和主要创新点
1、无线技术选择
随着无线技术的飞速发展，工业无线技术日渐成熟，成为工业控制领域-一个新的增长点，在现代工厂苛刻的环境条件下，为各种智能现场设备、移动终端以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构。与有线传输系统相比，无线传输系统节省了电缆、简化了安装，降低了系统维护时间和停工时间，特别适合安装地点易变动、环境恶劣的大型破碎机生产系统。现有较成熟的工业无线技术主要有: WLAN、 GPRS、 蓝牙，RFID以及ZigBee,考虑到无线技术的应用成本、稳定性和可靠性，选用了基于ZigBee技术的无线模块。ZigBee主要有如下特点:
(1)工作频段灵活:使用的频段分别为2. 4GHz, 868MHz (欧洲)及915MHz (美国)，均为免执照频段。
(2)时延短:通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延为30ms，休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。
(3)网络容量大:一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，而且网络组成灵活，传输速率为10Kbps^ 250KbpS.
(4)可靠:采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC 层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，如果传输过程中出现问题可以进行重发。
本系统选用了ZigBee组网中的星型拓扑结构。它具有天然的分布式处理能力，星型中的协调节点就是分布式处理中心，即它具有路由功能，也有一定的数据处理和融合的能力，每个终端无线传感器节点都把数据传给其所在拓扑的路由节点，在路由节点完成数据简单、有效的融合，然后对处理后的数据进行转发。
2、微控制器及控制节点
微控制器是整个系统的中心部分，单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易，自问世以来以其极高的性价比一直受到人们的重视和关注。在本系统中，选用控制器时，应保证提供足够大的存储(包括数据和程序存储器)空间，以便用于协议栈的移植以及用户上层应用程序开发用于上层应用程序开发，- 般协调器所需ROM量64KB左右，而终端节点应该32KB左右。考虑到无线收发芯片采用SPI总线作为其数据和控制信号的传输载体，选用带有SPI总线的微处理器ARM9。
3、破碎机优化控制算法
为了提高破碎机的台时，降低成本，保障破碎机充满给矿，尽量不使破碎机振动导致破碎机的各部件损坏，该系统融入PI控制算法，以一次破碎机电流值为反馈信号，通过PI调节器调节变频器频率形成破碎机给料闭环控制。首先设定破碎机的电流值，然后根据破碎机的电流变化信号，得到破碎机的电流变化率即电流的偏差信号，去控制破碎机给矿皮带变频器的频率，从而改变破碎机的给矿量。当破碎机实际电流数值与设定值比较变大时，PI调节器就会自动将给矿速度下调，直到与设定值相等。当破碎机实际电流数值与设定值比较变小时，PI调节器就会自动将给矿速度上调，直到与设定值相等，使破碎机一直处于 充满给矿状态，保持破碎机稳定运行发挥最大效率。创新点:
(1)实现整个石料厂系统信号采集 实现系统自动化控制 自动监测，故障报警于一-体 可手动、自动双向切换 在线修改控制参数 系统实时报警。实现了石料厂生产的自动化、智能化控制的安全性能和控制水平，是水泥骨料、石料生产的安全监测平台。减少了系统线缆敷设量、工作人员数量，降低了系统故障发生率、劳动强度和能源消耗，提高了生产安全性、可靠性和效率。
(2)本产品集颚式破碎机、锤式破碎机及反击式破碎机优点于一身，通过自动控制装置实现自动给料，均匀给料，节省用工50%，避免工人高危作业，改善工人工作环境，能耗是国内同类型破碎机能耗的50%。
(3)、传统破碎机设备需要45个锤头，工作时内部形成局部真空，影响设备产量，而我公司的产品仅需要10个锤头，从而提高设备产量，降低石粉量。传统破碎机设备没有棚条，而我公司的设备具有弧形棚条(实用新型专利)使设备下料更快，破碎比更大，废料更少，从而达到高效的效果。
枣庄市金山机械有限公司成立于2009年4月，坐落在山东省枣庄市台儿庄经济开发区，是研制、生产破碎机设备的专业厂家，具有雄厚的技术力量，先进的生产检测设备和健全的质量保证体系。公司是山东省企业专利协会理事单位，枣庄市知识产权系统先进集体，2012年被认定为枣庄市工程技术研究中心、枣庄市市级企业技术中心、国家级高新技术企业，2013被认定为十大水泥潜力供应商、砂石协会常务理事单位。参与制定国家标准一机制砂石骨料工厂设计规范，2015省级技术中心，2015 年山东省首台(套) -技术装备企业，2015山东中小企业创业互联网+卓越创新企业，公司的智能控制矿物破碎机荣获山东省优秀节能成果奖，山东省2014年新产品、新技术第三批技术创新项目一矿物破碎流水生产线智能管控系统已验收，经专家鉴定达到国内领先水平。公司于中国工程院缪昌文院士、北京建筑工程学院宋少民教授，建筑材料学科负责人合作，成立枣庄市金山机械有限公司院士工作站。
