粉碎設備智能化的研究與發展
隨著近年來科學技術的飛速發展一系列工業先進國家先后出現了以先進的狀態監測儀器為基礎以機械設備實際運行狀態為依據的狀態監測維修體制并已經帶來了巨大的社會和經濟效益。如果我們借鑒這一思路開發出適合我國建材行業實際的監控系統必將提高我國建材行業粉碎設備的整體技術水平增強本行業的綜合實力。
我國建材工業經過多年的長足發展在科技水平和生產現代化上有了一定的提高并且為我國的現代化建設作出了巨大的貢獻。但從整個行業的設備技術水平來看還處在一個較低的水平存在著技術裝備陳舊、能耗高、污染嚴重、生產效率低等缺陷。以粉碎設備為例除了一些進口設備外大部分的國產設備在能耗的控制和設備狀態的在線監測方面缺乏必要的方法和手段這就必然會造成能源的浪費并降低了國產建材設備在國際市場的競爭力。 在國際上隨著近年來科學技術的飛速發展尤其是信號處理技術以及微電子技術的飛速發展在一系列工業先進國家先后出現了以先進的狀態監測儀器為基礎以機械設備實際運行狀態為依據的狀態監測維修體制并已經帶來了巨大的社會和經濟效益。如果我們借鑒這一思路開發出適合我國建材行業實際的監控系統必將提高我國建材行業粉碎設備的整體技術水平增強本行業的綜合實力。
監控系統的基本構成
一個完整的監控系統是由信號采集單元、信號處理單元以及控制單元組成的。
信號采集單元是由傳感器以及A／D轉換電路組成它完成對被控對象的監控參量的狀態轉換與采集并把信息傳送給信號處理單元。信號處理單元是監控系統的核心該部分完成信號的變換、分析并對控制機構發出指令。由于該部分能夠實現一些邏輯運算功能所以如果在這一單元中加入智能控制的算法就可以實現一些簡單的人工智能。控制單元作為執行機構接收信號處理單元所發出的指令并進一步按照指令對被控對象執行相應的操作。
粉碎設備智能化
粉碎設備智能化主要是從節能和安全性方面來考慮問題。主要的思路是針對不同的粉碎設備考慮其具體工作狀況和結構原理抽取一個或幾個狀態參量作為監測參量由對這些監測參量的分析來判斷該設備的運行狀態進而由控制機構實施對設備的智能控制以保持設備的最佳工作狀態并在機器出現故障時及時報警或停機。
1、監測方案的確立
對于一個具體的監測對象而言監測方案（包括監測參量的選取以及測點的布置）的確定取決于其故障形式及特征同時也受其結構和工作條件的影響。
選取監測參量的首要原則是所選參量與被檢測對象的運行狀態之間有著某種內在的對應關系。即被監測對象運行狀態的變化必定會導致監測參量的相應變化這樣才能通過對監測參量的分析來判斷機器的實際運行狀態從而達到監控的目的。
選取監測參量的另一原則是所選參量應盡量的便于測量從而為信號的獲取降低難度。
目前工業現場上應用的監控系統的監測參量一般為壓力、溫度、噪聲、振動等。例如我國的水泥廠大部分球磨機就采用聲信號來判斷磨機喂料量的盈虧。但用聲信號做監測參量存在著干擾大、信號易失真等缺點。因此對于此類機器狀態的監測宜選用振動來作為監測參量。由于此類設備屬于固定設備采用振動信號作為監測參量干擾小、信號穩定而且也比較好獲得。對潤滑和液壓系統可以采用溫度信號和壓力信號作為監測參量，超聲波測厚儀這些信號可以比較真觀的反映出該系統的工作狀態。
2、控制方案的確定
（1）控制參量的選擇。控制參量是指執行機構或人工直接參與或調節的參數通過對其調整可以相應的改變被測系統的運行狀態因此控制參量的選擇直接關系著控制效果。為了選擇一個合適的控制參量應先對被控系統的結構和工作原理有一個較為透徹的認識知道通過對那些參數的調整可以使被控系統保持一個較好的工作狀態。考慮到我國大部分粉碎設備的現狀和原理，便攜式粗糙度儀我們應從提高設備生產效率和安全性上來考慮這個問題。例如對于球磨機來說喂料量直接影響到磨機的生產效率：喂料量過多則產品質量得不到保障而且降低了粉磨效率；喂料量過少則磨介磨損加重并且增大了能耗。因此喂料量應是我們的一個控制參數。對于其它的設備一般像轉速、壓力等參量也常常被用做控制參量。（2）預警及緊急事件處理功能的設備。為了提高設備的安全程度避免惡性事故給企業造成經濟損失有必要進行必要的安全保護功能設備。在適當的時候進行聲、光報警或緊急停機處理。（3）手動與自動狀態的切換。為了避免由于自動裝置發生故障而造成不必要的損失應設有自動／手動切換裝置在適當情況下可切換為手工操縱模式。
3、信號處理單元的設計
信號處理單元的設計主要考慮三個方面：（1）可靠性。首先此種設計方案能夠滿足工業生產的需求。（2）可行性。該方案能夠在工業現場惡劣的環境下穩定正常的長期工作。（3）經濟性。該方案的成本不能太高應具有較好的性能價格比。
方案的設計可以從軟件和硬件兩方面入手。在硬件方面由于近年來計算機技術和集成電路技術的迅速發展計算機的價格已經降低到了我們可以接受的價位。由于計算機強大的功能十分適宜于進行信號處理工作；利用計算機豐富的軟件功能可以用軟件實現濾波、放大等功能在不增加硬件成本的條件下實現相應的功能；利用計算機的高速運行特性可以很好的滿足工業現場的實時監控要求；利用計算機的人機對話功能可以給用戶提供一個較方便的操作介面。
對于那些較為簡單的應用適合采取單片機作為處理單元這樣能夠滿足大部分的工作需求而且價格較低大部分用戶都可以接受。對于需要頻繁進行大量的數據運算，超聲波測厚儀并對實時性要求比較高的應用適宜采用DSP作為數據處理器件因為DSP運算速度高而且特別適合做FFT和卷積運算而這些又是做頻譜分析的一個重要工具。對于那些高端的應用對系統功能的較高的要求而且資金較為充裕的用戶可以考慮采用工業PC作為處理單元。對于需要采用分布式控制系統的用戶可以采用單片機或DSP作為底層的處理單元而采用工業PC作為上一層的控制計算機。在軟件方面應視具體需要實現的功能而選用相應的信號處理及控制算法。一般像相關分析、波形分析及頻譜分析以及各種控制算法都有較為成熟的理論指導。設計者只是要把這些理論轉換為計算機所能夠識別的語言。
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