粉碎設(shè)備智能化的研究與發(fā)展
隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展一系列工業(yè)先進(jìn)國(guó)家先后出現(xiàn)了以先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器為基礎(chǔ)以機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)為依據(jù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修體制并已經(jīng)帶來(lái)了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。如果我們借鑒這一思路開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)建材行業(yè)實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)必將提高我國(guó)建材行業(yè)粉碎設(shè)備的整體技術(shù)水平增強(qiáng)本行業(yè)的綜合實(shí)力。
我國(guó)建材工業(yè)經(jīng)過(guò)多年的長(zhǎng)足發(fā)展在科技水平和生產(chǎn)現(xiàn)代化上有了一定的提高并且為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。但從整個(gè)行業(yè)的設(shè)備技術(shù)水平來(lái)看還處在一個(gè)較低的水平存在著技術(shù)裝備陳舊、能耗高、污染嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低等缺陷。以粉碎設(shè)備為例除了一些進(jìn)口設(shè)備外大部分的國(guó)產(chǎn)設(shè)備在能耗的控制和設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方面缺乏必要的方法和手段這就必然會(huì)造成能源的浪費(fèi)并降低了國(guó)產(chǎn)建材設(shè)備在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 在國(guó)際上隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展尤其是信號(hào)處理技術(shù)以及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展在一系列工業(yè)先進(jìn)國(guó)家先后出現(xiàn)了以先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器為基礎(chǔ)以機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)為依據(jù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修體制并已經(jīng)帶來(lái)了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。如果我們借鑒這一思路開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)建材行業(yè)實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)必將提高我國(guó)建材行業(yè)粉碎設(shè)備的整體技術(shù)水平增強(qiáng)本行業(yè)的綜合實(shí)力。
監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成
一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)是由信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元以及控制單元組成的。
信號(hào)采集單元是由傳感器以及A／D轉(zhuǎn)換電路組成它完成對(duì)被控對(duì)象的監(jiān)控參量的狀態(tài)轉(zhuǎn)換與采集并把信息傳送給信號(hào)處理單元。信號(hào)處理單元是監(jiān)控系統(tǒng)的核心該部分完成信號(hào)的變換、分析并對(duì)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出指令。由于該部分能夠?qū)崿F(xiàn)一些邏輯運(yùn)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(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的人工智能。控制單元作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收信號(hào)處理單元所發(fā)出的指令并進(jìn)一步按照指令對(duì)被控對(duì)象執(zhí)行相應(yīng)的操作。
粉碎設(shè)備智能化
粉碎設(shè)備智能化主要是從節(jié)能和安全性方面來(lái)考慮問(wèn)題。主要的思路是針對(duì)不同的粉碎設(shè)備考慮其具體工作狀況和結(jié)構(gòu)原理抽取一個(gè)或幾個(gè)狀態(tài)參量作為監(jiān)測(cè)參量由對(duì)這些監(jiān)測(cè)參量的分析來(lái)判斷該設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)而由控制機(jī)構(gòu)實(shí)施對(duì)設(shè)備的智能控制以保持設(shè)備的最佳工作狀態(tài)并在機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)報(bào)警或停機(jī)。
1、監(jiān)測(cè)方案的確立
對(duì)于一個(gè)具體的監(jiān)測(cè)對(duì)象而言監(jiān)測(cè)方案（包括監(jiān)測(cè)參量的選取以及測(cè)點(diǎn)的布置）的確定取決于其故障形式及特征同時(shí)也受其結(jié)構(gòu)和工作條件的影響。
選取監(jiān)測(cè)參量的首要原則是所選參量與被檢測(cè)對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)之間有著某種內(nèi)在的對(duì)應(yīng)關(guān)系。即被監(jiān)測(cè)對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)的變化必定會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)參量的相應(yīng)變化這樣才能通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)參量的分析來(lái)判斷機(jī)器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)從而達(dá)到監(jiān)控的目的。
選取監(jiān)測(cè)參量的另一原則是所選參量應(yīng)盡量的便于測(cè)量從而為信號(hào)的獲取降低難度。
目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參量一般為壓力、溫度、噪聲、振動(dòng)等。例如我國(guó)的水泥廠大部分球磨機(jī)就采用聲信號(hào)來(lái)判斷磨機(jī)喂料量的盈虧。但用聲信號(hào)做監(jiān)測(cè)參量存在著干擾大、信號(hào)易失真等缺點(diǎn)。因此對(duì)于此類機(jī)器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)宜選用振動(dòng)來(lái)作為監(jiān)測(cè)參量。由于此類設(shè)備屬于固定設(shè)備采用振動(dòng)信號(hào)作為監(jiān)測(cè)參量干擾小、信號(hào)穩(wěn)定而且也比較好獲得。對(duì)潤(rùn)滑和液壓系統(tǒng)可以采用溫度信號(hào)和壓力信號(hào)作為監(jiān)測(cè)參量，超聲波測(cè)厚儀這些信號(hào)可以比較真觀的反映出該系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
2、控制方案的確定
（1）控制參量的選擇。控制參量是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)或人工直接參與或調(diào)節(jié)的參數(shù)通過(guò)對(duì)其調(diào)整可以相應(yīng)的改變被測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)因此控制參量的選擇直接關(guān)系著控制效果。為了選擇一個(gè)合適的控制參量應(yīng)先對(duì)被控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理有一個(gè)較為透徹的認(rèn)識(shí)知道通過(guò)對(duì)那些參數(shù)的調(diào)整可以使被控系統(tǒng)保持一個(gè)較好的工作狀態(tài)。考慮到我國(guó)大部分粉碎設(shè)備的現(xiàn)狀和原理，便攜式粗糙度儀我們應(yīng)從提高設(shè)備生產(chǎn)效率和安全性上來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題。例如對(duì)于球磨機(jī)來(lái)說(shuō)喂料量直接影響到磨機(jī)的生產(chǎn)效率：喂料量過(guò)多則產(chǎn)品質(zhì)量得不到保障而且降低了粉磨效率；喂料量過(guò)少則磨介磨損加重并且增大了能耗。因此喂料量應(yīng)是我們的一個(gè)控制參數(shù)。對(duì)于其它的設(shè)備一般像轉(zhuǎn)速、壓力等參量也常常被用做控制參量。（2）預(yù)警及緊急事件處理功能的設(shè)備。為了提高設(shè)備的安全程度避免惡性事故給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失有必要進(jìn)行必要的安全保護(hù)功能設(shè)備。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行聲、光報(bào)警或緊急停機(jī)處理。（3）手動(dòng)與自動(dòng)狀態(tài)的切換。為了避免由于自動(dòng)裝置發(fā)生故障而造成不必要的損失應(yīng)設(shè)有自動(dòng)／手動(dòng)切換裝置在適當(dāng)情況下可切換為手工操縱模式。
3、信號(hào)處理單元的設(shè)計(jì)
信號(hào)處理單元的設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)方面：（1）可靠性。首先此種設(shè)計(jì)方案能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。（2）可行性。該方案能夠在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定正常的長(zhǎng)期工作。（3）經(jīng)濟(jì)性。該方案的成本不能太高應(yīng)具有較好的性能價(jià)格比。
方案的設(shè)計(jì)可以從軟件和硬件兩方面入手。在硬件方面由于近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展計(jì)算機(jī)的價(jià)格已經(jīng)降低到了我們可以接受的價(jià)位。由于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能十分適宜于進(jìn)行信號(hào)處理工作；利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件功能可以用軟件實(shí)現(xiàn)濾波、放大等功能在不增加硬件成本的條件下實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能；利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)行特性可以很好的滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控要求；利用計(jì)算機(jī)的人機(jī)對(duì)話功能可以給用戶提供一個(gè)較方便的操作介面。
對(duì)于那些較為簡(jiǎn)單的應(yīng)用適合采取單片機(jī)作為處理單元這樣能夠滿足大部分的工作需求而且價(jià)格較低大部分用戶都可以接受。對(duì)于需要頻繁進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，超聲波測(cè)厚儀并對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的應(yīng)用適宜采用DSP作為數(shù)據(jù)處理器件因?yàn)镈SP運(yùn)算速度高而且特別適合做FFT和卷積運(yùn)算而這些又是做頻譜分析的一個(gè)重要工具。對(duì)于那些高端的應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)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(yè)PC作為處理單元。對(duì)于需要采用分布式控制系統(tǒng)的用戶可以采用單片機(jī)或DSP作為底層的處理單元而采用工業(yè)PC作為上一層的控制計(jì)算機(jī)。在軟件方面應(yīng)視具體需要實(shí)現(xiàn)的功能而選用相應(yīng)的信號(hào)處理及控制算法。一般像相關(guān)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(dǎo)。設(shè)計(jì)者只是要把這些理論轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能夠識(shí)別的語(yǔ)言。
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