實(shí)驗(yàn)室立磨及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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實(shí)驗(yàn)室立磨及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)裝配圖.dwg
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摘 要.
立式磨是利用料床粉碎原理進(jìn)行粉磨物料的一種研磨機(jī)械。它主要用于水泥、煤炭、電力等行業(yè)。本文作者從實(shí)際運(yùn)用及經(jīng)濟(jì)等角度出發(fā)，通過認(rèn)真的研究和論證，設(shè)計(jì)出了這款ML4532的立式磨機(jī)及其它的控制系統(tǒng)。該立式磨易于調(diào)節(jié)、粒度均勻、噪音低、磨損小揚(yáng)塵少、系統(tǒng)工業(yè)流程簡(jiǎn)單、占地面積小、投資省等優(yōu)點(diǎn)。其控制系統(tǒng)是由89C51、X25045復(fù)位電路、TLC2543A/D轉(zhuǎn)換器、獨(dú)立中斷式人機(jī)接口鍵盤、LCD液晶顯示器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成。它不但能滿足磨機(jī)的控制要求，也可對(duì)多路模擬量和開關(guān)量信號(hào)采集和控制。本文詳細(xì)的介紹了磨機(jī)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)過程及使用和維護(hù)方法及其它的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和各個(gè)模塊的程序。
關(guān)鍵詞：立式磨、控制、數(shù)據(jù)采集
Abstract
Vertical to rub and utilize material bed crush principle carry on powder rub a kind of machinery of grinding of supplies. It is used in the trades, such as cement, coal, electric power,etc. mainly. The author of this text sets out in terms of use actually and economy,etc., pass serious research and demonstration , Design the vertical mill of this ML4532 and other control systems. It is should the vertical to rub regulate easily, grain size the even, noise the low, wear and tear light to raise dust the little, there is the simple the procedure not industrials, occupation of land the little in area, last merits, such as province,etc. system. Its control system is by 89C51, X25045 restore to the throne circuit, TLC2543A/D converter, person who cut off man-machine interface keyboard, LCD liquid crystal display, procedure memory, datum memory make up independently. It can meet control request of mill, but also can and switch amount signal gathered and controls to many way analog quantity. This text detailed introduction design principle, design process and use and maintain method and other design and each procedure of module of control system of mill.
Keyword: vertical to Rub , control , the data gather
0.前言
長(zhǎng)期以來，球磨機(jī)作為一種傳統(tǒng)的粉磨設(shè)備，一直壟斷著水泥工業(yè)粉磨作業(yè)的全過程，所消耗的電能約占水泥生產(chǎn)總電耗的70%左右，因此，粉磨作業(yè)的節(jié)能一直是水泥工作者高度重視的問題之一。
球磨機(jī)的粉磨機(jī)理論基于沖擊和研磨作用，其特點(diǎn)：
（1） 必須把幾十噸，甚至上百噸的研磨體和物料同時(shí)帶到一定的高度、；
（2） 研磨體作用在物料上的力變化較大，非人為所能控制；
（3） 研磨體之間以及研磨體與襯板之間存在著無用撞擊，大量的能量被白白消耗；
（4） 存在過磨現(xiàn)象；
（5） 噪音大，一般為100～120dB；
（6） 研磨體消耗大。
由于球磨機(jī)粉磨機(jī)理存在上述缺陷，導(dǎo)致能量有效利用率極低，據(jù)資料報(bào)道，一般為1～3%。
以往水泥工業(yè)粉磨系統(tǒng)的節(jié)能改造工作都局限在球磨機(jī)本身及其系統(tǒng)的改造上，如改進(jìn)磨機(jī)襯板、隔倉板、調(diào)整研磨體級(jí)陪、磨內(nèi)通風(fēng)、改開流系統(tǒng)為閉和系統(tǒng)、降低入磨物料粒度等等，都取得了一定的增產(chǎn)節(jié)能效果，但沒有從根本上解決球磨機(jī)理上存在的問題。
從國外二十年代末發(fā)明了立式磨技術(shù)以來，在水泥工業(yè)作為原料的烘干兼粉磨設(shè)備，節(jié)能效果十分明顯。立式磨采用料床原理粉磨物料，主要有以下特點(diǎn)：
（1）物料受擠壓，沖擊和剪切作用，能量利用率高、電耗低，比球磨機(jī)節(jié).電20～30%。
（2）烘干能力大。立式磨采用氣體輸送物料，在粉磨水份較大的物料時(shí)可控制入磨風(fēng)溫，在對(duì)物料進(jìn)行粉磨、選粉、輸送的過程中進(jìn)行烘干；是產(chǎn)品達(dá)到要求的水份。在立式磨內(nèi)可烘干粉磨水份高達(dá)10～15%的物料。
（3）入磨物料粒度大，可達(dá)輥磨直徑底5%，所以大中型立式磨可以省掉二級(jí)破碎。
（4）產(chǎn)平的化學(xué)成份及細(xì)度穩(wěn)定。物料在立式磨內(nèi)停留時(shí)間僅2～3分鐘，而球磨機(jī)則要15～20分鐘。所以立式磨系統(tǒng)產(chǎn)品的化學(xué)成份可一很快測(cè)定、校正，成份波動(dòng)小，有利于均化。此外，立式磨內(nèi)的合格產(chǎn)品能及時(shí)分離出來，避免了過粉磨現(xiàn)象。產(chǎn)品細(xì)度可通過調(diào)節(jié)分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速迅速改變，細(xì)度穩(wěn)定，粒度均齊，有利于煅燒。
（5）工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、建筑面積小。立式磨集破碎、粉磨、烘干、選粉、輸送無道工序于一體，工藝簡(jiǎn)單、布局緊湊。
（6）噪音低、揚(yáng)塵少，操作環(huán)境整潔立式摸的噪音僅為80～85Db，系統(tǒng)在負(fù)壓下工作，無粉塵飛揚(yáng)，操作環(huán)境清潔。。
（7）研磨體消耗少，壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)率高。由于立式磨輥套與襯板之間不直接接觸，磨損小，研磨體壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)率高。
同時(shí)，磨機(jī)的控制系統(tǒng)也一直是人們所關(guān)心的問題，隨著計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用迅速發(fā)展，我國水泥工業(yè)自動(dòng)化程度正日益提高。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和各種新型儀表不斷的推廣使用，所以說設(shè)計(jì)出一個(gè)比較好的控制系統(tǒng)也是提高水泥的生產(chǎn)質(zhì)量、效率的一個(gè)可靠的保證。本文以89C51為CPU，TLC2543A/D轉(zhuǎn)換器、X25045復(fù)位電路、獨(dú)立式中斷鍵盤、LCD夜晶顯示器、并擴(kuò)展8255A芯片作為控制單元共同組成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅僅滿足于此立式磨的控制，還能對(duì)多路模擬量和開關(guān)量信號(hào)采集和控制，此外本文還介紹了控制系統(tǒng)的各個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)。
由于立式磨在粉磨機(jī)理上比球磨機(jī)有重大突破，而且它的控制系統(tǒng)也是處于領(lǐng)先地位，它可對(duì)多路模擬量和開關(guān)信號(hào)進(jìn)行采集和控制，正因?yàn)橛羞@么多的優(yōu)點(diǎn)，所以此系統(tǒng)水泥工業(yè)節(jié)能降低、推動(dòng)粉磨技術(shù)的發(fā)展和重大的進(jìn)步有著極為重要的作用。
1 總體方案論證
1.1.設(shè)計(jì)方案
(1) 磨盤及磨輥是立式磨最重要的部件之一,合理的磨盤形狀配以相適應(yīng)的磨輥,對(duì)提高粉磨效率、減少研磨體消耗有著極為重要的作用.通過具體的分析,選擇了一種具有兩個(gè)輥的輥式磨,磨盤為平面、磨輥為錐臺(tái)、磨輥軸與水平面呈15夾角.
(2) 立式磨的傳動(dòng)裝置安置在磨機(jī)的下部,它既要帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng),還要承受磨盤、物料、磨輥的重量以及加壓裝置施加的碾磨壓力，是立式磨中最重要的部件之一。由于要承受很大的垂直壓力及沖擊載荷，所以傳動(dòng)裝置采用圓錐-圓柱傳動(dòng)的減速機(jī)。
(3) 加壓方式的確定
除擺輥外，所有型號(hào)的立式磨均有兩種加壓方式，即彈簧加壓和液壓加壓。彈簧加壓有三個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)：第一，由于磨輥和襯板逐漸磨損，對(duì)物料的加壓逐漸減小，致使粉磨能力下降；第二，立式磨必須在滿負(fù)荷狀態(tài)下起動(dòng)，要求電動(dòng)機(jī)動(dòng)力矩大，起動(dòng)困難；第三，彈簧的壓力不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)磨內(nèi)進(jìn)入較大的物料或鐵塊等雜物時(shí)，磨機(jī)會(huì)嚴(yán)重過載，不利于呆板權(quán)運(yùn)行。
隨著液壓技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)立式磨性能要求的提高，目前除大中型立式磨采用液壓加壓以外，小型的立式磨也采用液壓加壓，這重加壓方式解決了彈簧加壓的問題，碾磨壓力穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，并且可以在運(yùn)行中進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)立式磨內(nèi)進(jìn)入鐵塊等雜物時(shí)，磨輥可以跳起越過雜物，此時(shí)由于蓄能器的緩沖吸振作用使磨機(jī)不會(huì)過載，此外，用這種加壓方式還能很方便地抬起磨輥，使磨機(jī)能輕載或空載起動(dòng)。因此，此重立式磨也采用液壓方式提供碾磨壓力。
（4）控制方式的確定
控制部份系統(tǒng)主要包括A/D轉(zhuǎn)換、復(fù)位電路、存儲(chǔ)器和作為人機(jī)接口的鍵盤、顯示器等。
4結(jié)論
本文主要研究了ML4532立式磨的總體結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)以及它的測(cè)控位置。經(jīng)過此次的改進(jìn)和完善，ML4532型立式磨具有效力高、電耗低、烘干能力大，產(chǎn)品細(xì)度易于調(diào)節(jié)、粒度均勻、化學(xué)成份容易控制、噪音低、磨損小、揚(yáng)塵少、系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、投資省等優(yōu)點(diǎn).同時(shí)ML4532型立式磨和以往的立式磨所不同的是：：
1. 將四個(gè)排渣口改為一個(gè)，便于用戶處理吐渣。
2. 將動(dòng)臂和搖臂改為體整鑄造，減少機(jī)械加工難度。確保加工制造質(zhì)量。
3. 提高傳動(dòng)功率、充分發(fā)揮設(shè)備潛力。
控制系統(tǒng)不僅滿足此立式磨的要求，同時(shí)也可對(duì)多路模擬量和開關(guān)量信號(hào)采集和控制。具有廣普的應(yīng)用性。
當(dāng)然,設(shè)計(jì)過程中也有一些考慮欠缺的地方,我們會(huì)在今后的設(shè)計(jì)中不斷改進(jìn)和完善,進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能.
致 謝
從三月底我們就進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)階段,首先的一段時(shí)間,我們熟悉了課題,并收集了一些必要的參考資料,后來又分別到江動(dòng)集團(tuán)、紅旗機(jī)床廠、鹽城機(jī)床廠進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)。四月二十日左右我們便正式開始了我們的畢業(yè)課題設(shè)計(jì)。經(jīng)過兩個(gè)多月的艱苦工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)即將順利完成。
回顧整個(gè)過程，我覺得受益匪淺，在設(shè)計(jì)過程中，我深刻領(lǐng)悟到“溫故而知新”的道理，重新學(xué)到了很多的知識(shí)，更加系統(tǒng)的掌握了畫圖的技能和技巧。學(xué)會(huì)了有關(guān)的資料手冊(cè)，而且也深刻地體會(huì)到了設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中必須考慮周全細(xì)致，謹(jǐn)慎小心，循序漸進(jìn)的原則，耐心計(jì)算，及時(shí)查閱資料，隨時(shí)向老師請(qǐng)教。只有這樣才能設(shè)計(jì)得到一個(gè)圓滿的結(jié)果，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中滲進(jìn)一些創(chuàng)新思想，隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行優(yōu)化，這樣在設(shè)計(jì)過程中遇到的困難是可想而知的?！皶接脮r(shí)方恨少”，在設(shè)計(jì)的過程中我們也深刻的感受到了自己掌握知識(shí)有限，我們必須在今后的學(xué)習(xí)和工作中不斷地學(xué)習(xí)知識(shí)，充實(shí)大腦，才能適應(yīng)今后的工作生活。
在設(shè)計(jì)的過程中得到了倪文龍和盧文華老師的悉心指導(dǎo)。以及系領(lǐng)導(dǎo)和其他老師的關(guān)心和幫助，在此致以深深的謝意！同時(shí)，設(shè)計(jì)小組其他成員在設(shè)計(jì)中團(tuán)結(jié)合作、互相幫助，這也是設(shè)計(jì)得以順利完成的可靠的保證。在此，我也向他們致謝。
短暫的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，大學(xué)生活也畫上了圓滿的句號(hào)。離別之時(shí)，既感傷又高興，感傷的即將和生活多年的同學(xué)、老師分別。值得高興的是，雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)不夠完美，但畢竟是自己的心血完成的任務(wù)。并掌握鞏固了知識(shí)，我想這次設(shè)計(jì)必將給我留下深刻的記憶，對(duì)我今后的工作將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
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許成才 一、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容 設(shè)計(jì)課題 ： 實(shí)驗(yàn)室立磨及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)（論文）依據(jù) 1 機(jī)械系過程裝備與控制系統(tǒng)工程專業(yè)擬建設(shè)閉路粉磨自動(dòng)化控制綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主體粉磨設(shè)備 輥立磨，磨盤直徑 450，磨輥直徑 320，粉磨中硬石灰石，設(shè)計(jì)能力為 h，閉路粉磨，外置 粉機(jī)，工藝流程見附圖 三、技術(shù)要求 1 粉磨過程計(jì)算機(jī)控制 ; 2 喂料量對(duì)粉磨壓力損失的跟隨系統(tǒng) ; 3 風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓力損失的檢測(cè) 4 控制系統(tǒng)變量超限報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) ; 許成才 四 文）物化成果的具體內(nèi)容及要求 (具體內(nèi)容參照機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 大綱及 實(shí)施細(xì)則的有關(guān)要求填寫 ) 圖紙內(nèi)容及張數(shù) 1 立磨 系統(tǒng)總圖 一張 ； 2 立磨液壓缸 部裝圖 一 張 及全套零件圖 ； 3 磨盤裝配圖一張 ； 4 控制系統(tǒng)的硬件接線原理圖 1 張； 5 工藝系統(tǒng)測(cè)控位置簡(jiǎn)圖 1 張 ； 全部計(jì)算機(jī)繪圖 ,圖量不少于 3 ㎡ 。 設(shè)計(jì)要求 : 立磨總體設(shè)計(jì) ; 體方案設(shè)計(jì) 藝參數(shù)計(jì)算 (轉(zhuǎn)速、功率 )； 構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) (缸 體壁厚、支承結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度校核 )； 式磨 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 片機(jī)為 計(jì)出 式磨 控制電路及軟件程序 計(jì)風(fēng)量 檢測(cè)與控制系統(tǒng)，通過對(duì)進(jìn)出 立式磨風(fēng)量檢測(cè)與設(shè)定值比較，從而控制熱風(fēng)量 和熱源工作狀態(tài)； 計(jì)的系統(tǒng)客隊(duì)多路模擬量和客觀量信號(hào)進(jìn)行采集和控制 ,即不但能滿足上述技術(shù)要求 ,而且具有廣泛的應(yīng)用性； 計(jì)控制系統(tǒng)的硬件接線原理圖，系統(tǒng)程序框圖， A/D 轉(zhuǎn)換器 、顯示器和存儲(chǔ)器子程序。 許成才 五 . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃 起訖日期 工作內(nèi)容 備 注 研查閱并收集國內(nèi)外相關(guān)資料和信 息 ; 業(yè)實(shí)習(xí) ,完成實(shí)習(xí)報(bào)告 ; 體設(shè)計(jì)方案確定 ;各部件結(jié)構(gòu)改進(jìn)方 案確定 ,部裝草圖形成 ; 樣設(shè)計(jì)、繪制 ,并將設(shè)計(jì)圖樣及時(shí)提 交指導(dǎo)老師初審 ; 寫設(shè)計(jì)說明書 ,根據(jù)指導(dǎo)老師意見修 改圖樣 ,交全部設(shè)計(jì)文件 ; 5 準(zhǔn)備答辯 ; 辯。 許成才 六 . 主要參考文獻(xiàn)： 1 丁元杰 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 2 何立民 ,列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北航出版社， 1992 3 李華 . 列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) 北航出版社， 1996 4 陳強(qiáng) . 機(jī)械系統(tǒng)的微機(jī)控制 清華大學(xué)出版社， 1996 5 俞光昀 . 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 電子工業(yè)出版社， 1999 七、其他 1 設(shè)計(jì)說明書一份（不少于 10000 字）； 2 控制系統(tǒng)框圖及調(diào)試成功的源程序一份 (可納入 設(shè)計(jì)說明書 ); 3 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告一份（ 實(shí)習(xí)所在車間工藝流程圖一份，不少于 3000 字） ; 4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料及全部圖樣軟盤拷貝一份 ;(說明書如打印 ,也拷入軟盤 )