基于单片机雷蒙磨自动控制系统设计与应用.doc

基于单片机雷蒙磨自动控制系统设计与应用 　　摘 要 为了提高雷蒙磨自动化程度、增加产能、减少能耗，对雷蒙磨采取基于单片机89S52的电气自动化改造。通过采集雷蒙磨主轴电机和风机的电流等主要数据，对电磁振动给料机给料速度和分析机转速进行PID控制。实验结果表明此系统完全满足当前雷蒙磨磨粉机的生产要求，并且提高了磨粉产量、减少能耗、降低劳动强度。 　　关键词 89S52；雷蒙磨；自动控制 　　中图分类号TP368.1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0208-02 　　0引言 　　雷蒙磨又称雷蒙磨粉机[1]，英文全称：Raymond mill。雷蒙磨是一种广泛应用与矿山，水泥厂，化工厂的粉磨设备，是非金属矿物深加工的重要设备之一。因雷蒙磨性能稳定、适应性强、性价比高，自引进中国20多年来，已被普及应用于非金属矿物的加工。但是，随着近年来非金属矿物质在超细粉体应用领域的广泛发展，下游企业对非金属矿产品的要求越来越高。 　　R型雷蒙磨粉机，在本厂主要用来生产粉料产品或加工粉料半成品。随着企业的飞速发展对产品质量要求越来越高，由于目前雷蒙磨设备自动化水平低，控制效果不理想，难以保证规模化生产对高产量、高质量的要求。在导师指导下，研制出基于单片机的雷蒙磨自动控制系统。 　　1 系统工艺概述 　　雷蒙磨是从国外传入的一种制粉磨机。矿石原料经鄂式破碎机简单粗破后，由畚斗提升机输送到储料仓，然后由料仓下料口的电磁振动电机把物料匀速的传送到磨机主磨室，经过磨室的磨辊与磨环之间研磨半成品细粉，细粉被风机气流带到分析机，经过分析机分析筛选，满足工艺要求的粉粒（即成品）被气流带到大旋风收集器。雷蒙磨装置的配套设备如图1所示。 　　上述工艺流程，主要由现场人工操作，控制测量简单，控制效果差，在产能、质量、能耗、磨损、设备稳定性、劳动环境、污染等方面与国外相比有较大差距。合理运用设备，实现生产工艺的自动化势在必行。经过分析要求的主要性能指标如下： 　　1）雷蒙磨设备要严格执行启动、停止顺序，能累计运行时间； 　　2）检测到主轴电机的传动系统或分析机发生机械故障时，磨机停止运转； 　　3）采集主机电流和风机电流自动调节给料，以稳定磨机生产和提高产量； 　　4）雷蒙磨运行时，保持分析机速度恒定，稳定粉料质量； 　　5）根据工艺要求设置异常报警，系统数据超限时自动报警停车，故障代码显示； 　　6）实时显示雷蒙磨的参数、运转状况，为设备周期维护提供参考。 　　2 系统设计方案 　　本系统采用ATMEL公司89S52[2]单片机为核心，该芯片性能稳定且具有较强的抗干扰能力，加上外围功能芯片和嵌入式软件操控组成一个智能控制仪。智能控制仪通过采集磨机各项设备参数，通过计算分析实现对磨机的综合控制，控制系统结构如图2所示。 　　2.1 工作原理 　　系统控制工作原理 ：单片机上电复位，自检外围芯片和传感器，进行误差校正，显示屏显示雷蒙磨累计运行时间，控制鼓风电机，主轴电机，给料电机的继电器吸合，常闭触点断开，保证雷蒙磨按照正确的顺序启动。启动雷蒙磨生产时，如果此项数据异常，禁止下一个设备启动，并伴有此设备的代码和数据显示，杜绝工人不按规定顺序启动。雷蒙磨启动顺序完成后，采集主轴电机电流和风机电流，经过积分、PID[3]运算、控制给料速度。测量分析机下方的速度传感器数据[4]，反比例积分、计算，得出控制数据去触发可控硅的导通角，通过改变励磁线圈产生磁场的强弱，来稳定分析的速度。当主轴电机和鼓风机电机的电流、分析机的速度超过设定上/下限数据，主轴电机温度超过设定值时，报警继电器吸合，声光报警，停止运行，显示屏显示相应故障代码。当主轴电机电流小于PID设定的下限参数时，是磨室内物料较少，报警器继电器吸合，当主轴电流恢复时，报警器复位。按下自动停止按扭，停止给料，30秒后当主轴电流小于PID设定的下限参数，顺序停止主轴电机，风机，分析机，防止物料堵塞磨辊装置。停车后运行时间超过设定的时间参数，显示屏显示时间超时，否则显示累计运行时间。 　　2.2硬件电路选择与论证 　　AT89S52单片机具有8K可在线可编程ISP 闪存，3个16位定时器/计数器，8个中断源，双数据指针，UART串行通道，灵活的在线编程（字节和页模式）等特点，外接MAX813L硬看门狗芯片，在恶劣环境下仍能稳定运行。下面是主要外围芯片，元件及电路说明。 　　1）A/D转换芯片ADC0809：具有精度高、速度快等优点，不仅具有A/D转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器/多路开关、采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统，使用时不需进行零点和满刻度调节。把模拟电流和电位器的电压数据，经采样、转换成单片机能识别的数字量；