專利名稱：雷蒙磨粉碎自動控制方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠實現對粉碎車間雷蒙磨振動給料、粉碎、氣流粗分工況 進行實時監測、自動優化控制的雷蒙磨粉碎自動控制方法及其裝置。
背景技術：
雷蒙磨是從國外傳入的一種制粉磨機，目前國內生產較多，它適用各種礦 粉制備、煤粉制備，如生料礦、煤礦、金剛石、碳化硅等材料的細粉加工。雷 蒙磨從外形看像一個鋼制容器豎立，有進風、出風口，中部有進料口。該機結 構主要由主機、分析器、鼓風機、成品旋風分離器、微粉旋風分離器及風管組 成。其中，主機由機架、進風蝸殼、鏟刀、磨輥、磨環、罩殼組成。工作時，電磁振動給料機將需要粉碎的物料從機罩殼側面的進料斗加入機 內，懸掛在主機梅花架上的磨輥裝置繞著垂直軸線公轉，同時本身自轉，由于 旋轉時離心力的作用，磨輥向外擺動，緊壓于磨環，使鏟刀鏟起物料送到磨輥 與磨環之間，因磨輥的滾動碾壓而達到粉碎物料的目的?，F有的雷蒙磨粉碎生產線給料、粒度分選都是由工人手動操作。由于給料 控制器具有非線性、遲滯性，工人在調節給料過程中無法精確控制給料速度。 給料速度過慢，則生產效率低下；給料速度過快，則易堵塞設備，造成停機并 燒毀電機的故障，影響生產，且大大增加了維護成本。粒度分選亦由工人操作 鼓風機、分析機調節來實現，控制精度不高，分選精度低，增加了后續處理的 難度。發明內容本發明的首要目的是提供一種雷蒙磨粉碎自動控制方法，對設備自動調節， 使雷蒙磨工作在最佳負荷狀態。本發明的另一目的是克服工人手動操作的不足， 提供實施雷蒙磨粉碎自動控制方法的自動控制裝置，該裝置不僅能實時監測雷 蒙磨車間給料、粉碎、氣流粗分的工況，而且能根據主機負荷自動調節給料、 粉碎，還能根據工藝要求自動調節鼓風機，實現氣流粗分自動化。當控制裝置 出現故障時能根據故障等級自動報警或停車以保護設備。本發明采用如下技術方案一種雷蒙磨粉碎自動控制方法，其特征在于根據自適應控制理論，以電磁振 動給料機的給料控制器為對象，構建帶史密斯預估器的控制模型，根據雷蒙磨 主機負荷，采用最小方差控制方法，確定系統動態模型，預測調節量，對設備 自動調節，使雷蒙磨工作在最佳負荷狀態，所述自動控制方法具體包括如下步步驟一開始，設置工作參數，包括對雷蒙磨主機最佳負荷電流值和雷蒙磨 + 士"由、、志66/白至"；&估的投^.步驟二采集雷蒙磨主機電流，并調理濾波得到主機最終檢測電流值；步驟三計算第一電流偏差值，將步驟一中的最佳負荷電流值與步驟二中濾 波得到的檢測電流值相減計算出第一 電流偏差值；步驟四將步驟三得到的第一電流偏差值與步驟一中設定的雷蒙磨主機電流 的偏差允許值進行比較，如果第一電流偏差值小于偏差允許值，則執行步驟五， 否則執行步驟六；步驟五給料控制器保持給料速度不變，返回步驟二；步驟六參數估算，預估PID控制參數，根據第一電流偏差值采用史密斯預 估法預估PID控制參數；步驟七采用最小方差控制算法計算輸出，采用最小方差控制算法對經歩驟 六參數估算得到的的控制參數進行修正，計算輸出結果；步驟八將步驟七得到的輸出結果送到給料控制器；步驟九給料控制器控制電磁振動給料機增大或減小給料速度；然后返回步驟二。本發明還提供實施所述雷蒙磨粉碎自動控制方法的自動控制裝置，其特征在 于所述自動控制裝置包括電流互感器、電流變送器、可編程邏輯控制器和監控 計算機；所述可編程邏輯控制器作為核心控制器，包含模擬量輸入模塊、CPU模 塊、模擬量輸出模塊，所述CPU模塊的輸入和輸出端分別接所述模擬量輸入模 塊和模擬量輸出模塊的對應端口；所述監控計算機與所述CPU模塊連接，用于 設置可編程邏輯控制器的工作參數并實時監控雷蒙磨的工作狀態；所述電流互 感器與雷蒙磨的主機輸電線耦合連接，其輸出端通過所述電流變送器接所述模 擬量輸入模塊的第一輸入端，用于檢測主機電流并通過電流變送器調理成標準 檢測電流信號送入模擬量輸入模塊供CPU模塊處理；所述模擬量輸出模塊的第 一控制輸出端接給料控制器，用于根據CPU模塊的處理結果控制雷蒙磨電磁振 動給料機的給料速度優選地，所述自動控制裝置還包括氣壓傳感器，所述氣壓傳感器安置在雷蒙 磨管道裝置內，其輸出端接所述模擬量輸入模塊的第二輸入端，用于將氣壓大 小轉換為電流信號送入模擬量輸入模塊供CPU模塊處理，所述模擬量輸出模塊 的第二控制輸出端接鼓風機變頻器，用于根據CPU模塊的處理結果控制雷蒙磨 鼓風機的風量大小。進一步，所述可編程邏輯控制器還含有數字量輸出模塊，所述數字量輸出模 塊的第一控制輸出端連接報警器。所述數字量輸出模塊的第二控制輸出端還可 以連接控制急停開關的繼電器。本發明以可編程邏輯控制器作為核心控制器，通過電流互感器檢測主機電流，經電流變送器調理成標準的4 20mA電流，并經濾波器濾波后送入可編程 邏輯控制器，可編程邏輯控制器計算出采樣值與最佳負荷電流設定值的偏差值， 然后根據偏差值和上次的參數進行新的參數估算，并采用最小方差控制算法計 算出輸出量，可編程邏輯控制器將輸出量送到給料控制器，實現對電磁振動給 料機的自動調節，保證給料速度使主機工作在最佳負荷狀態；同時通過氣壓傳 感器檢測通風管道內的氣壓，送入可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器采 用上述自適應PID (比例、積分、微分)算法進行調節，可編程邏輯控制器將輸 出量送到鼓風機變頻器，自動調節鼓風機變頻器使鼓風機工作在最佳工況狀態 附近。監控計算機的監控軟件采用iFix組態軟件，可以設置相關的工藝參數、指 標，實現生成實時、歷史數據曲線和報表等功能。可編程邏輯控制器根據監控 軟件設置的粒度指標進行優化處理，在生產不同粒度等級產品時自動調節鼓風 機。本發明的有益效果在于采用自適應控制方法進行調控，以PLC為控制核心， 整個生產過程無需人工操作，實現了給料、粉碎、氣流粗分的全自動調節，節 約了能耗，大大減少了設備故障率，增加了生產效益；通過監控計算機進行實 時監控，隨時可以修改PLC的工作參數、指標參數，提高了生產效率。同時， 本發明的控制裝置以PLC為控制核心，通過PLC強大的擴展功能，能同時實現 對多臺雷蒙磨生產過程的自動控制，大大提高了生產效率，擴大了應用范圍。 本發明有利于降低企業發展擴建、維護和更新的費用，提高了經濟效益，同時 避免了工人在惡劣的生產現場人工調節，大大降低了工人的勞動強度，改善了 勞動環境。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的闡述。圖1是雷蒙磨及其配套設備示意圖；圖2是雷蒙磨粉碎自動控制方法流程圖；圖3是雷蒙磨粉碎自動控制裝置結構框圖；圖4是PLC各模塊的連線示意圖。圖1中1、顎式破碎機；2、畚斗提升機；3、電磁振動給料機；4、傳 動裝置；5、主機；6、分析機；7、管道裝置；8、鼓風機；9、儲料斗；10、大旋風收集器；11、回風管；12、出粉管具體實施方式
在圖1中，經顎式破碎機1破碎至一定大小的粒度的塊狀物料經整形、 水洗、烘干、磁選除鐵后得到的粒度砂(直徑〈20mm)，由畚斗提升機2將物 料垂直輸送到儲料斗9，再由電磁振動給料機3將粒度砂定量、均勻、連續地送 入主機5內，進行研磨，研磨后的粉體被鼓風機8鼓出，經置于主機5上方的分析機6進行分級。細度合乎規格的粉，隨風流進入大旋風收集器10，收集后 經出粉管12排出即為成品。風流由大旋風收集器10上端的回風管11回到鼓風 機8，整個風路系統是密閉循環的并且是在負壓狀態下流動的。如圖2所示， 一種雷蒙磨粉碎自動控制方法，其特征在于根據自適應控制理 論，以電磁振動給料機的給料控制器為對象，構建帶史密斯預估器的控制模型， 根據雷蒙磨主機負荷，采用最小方差控制方法，確定系統動態模型，預測調節 量，對設備自動調節，使雷蒙磨工作在最佳負荷狀態，其中，所述電磁振動給 料機用于將待粉碎料定量、均勻、連續地送入雷蒙磨的主機內，所述自動控制 方法具體包括如下步驟步驟一開始，設置工作參數，包括對雷蒙磨主機最佳負荷電流值和雷蒙磨主機電流的偏差允許值的設定；歩驟二采集雷蒙磨主機電流，并調理濾波得到主機最終檢測電流值；步驟三計算第一電流偏差值Il，將步驟一中的最佳負荷電流值與步驟二中 濾波得到的檢測電流值相減計算出第一電流偏差值II;步驟四將步驟三得到的第一電流偏差值II與步驟一中設定的雷蒙磨主機 電流的偏差允許值進行比較，如果第一電流偏差值I1小于偏差允許值，則執行 步驟五，否則執行步驟六；步驟五給料控制器保持給料速度不變，返回步驟二；步驟六參數估算，預估PID控制參數，根據第一電流偏差值II采用史密 斯預估法預估PID控制參數；步驟七采用最小方差控制算法計算輸出，采用最小方差控制算法對經步驟 六參數估算得到的的控制參數進行修正，計算輸出結果；步驟八將步驟七得到的輸出結果送到給料控制器；步驟九給料控制器控制電磁振動給料機增大或減小給料速度；然后返回步 驟二。如圖3所示，雷蒙磨粉碎啟動控制裝置包括電流互感器、電流變送器、氣壓 傳感器、PLC和監控計算機。PIX作為核心控制器，包含模擬量輸入模塊SM331、 CPU模塊、模擬量輸出模塊SM332， CPU模塊的輸入和輸出端分別接模擬量輸入 模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332的對應端口 。監控計算機與CPU模塊連接， 用于設定PLC的工作參數并實時監控雷蒙磨的工作狀態。設定的PLC工作參數 包括雷蒙磨主機最佳負荷電流值和雷蒙磨主機電流的偏差允許值的設定。電流 互感器與圖1中雷蒙磨的主機5電源線耦合連接，其輸出端通過電流變送器接 模擬量輸入模塊SM331的第一輸入端，用于檢測主機電流并通過電流變送器調 理成標準檢測電流信號(4 20raA)送入模擬量輸入模塊SM331供CPU模塊處理。 CPU模塊的處理過程如下第一步對調理后的主機標準檢測電流信號進行濾波得到主機最終檢測電流值；第二步將設定好的雷蒙磨主機最佳負荷電流值與該主機最終檢測電流值相 減計算出第一電流偏差值II;第三歩將第一電流偏差值II與設定的雷蒙磨主機電流的偏差允許值進行 比較，如果第一電流偏差值II小于偏差允許值，則進入下一處理周期，對新檢 測并調理得到的主機標準檢測電流信號從上述第一步重新開始往后執行，否則 進入第四步；第四步參數估算，根據第一電流偏差值II采用史密斯預估法預估PID控 制參數；第五步采用最小方差控制算法對第四步得到的的控制參數進行修正，計算 輸出結果；^^^:將計算得到的輸出結果送到模擬量輸出模塊SM332,用于改變給料 控制器的給料速度。氣壓傳感器安置在圖1中雷蒙磨管道裝置7內，其輸出端接模擬量輸入模塊 SM331的第二輸入端，用于將氣壓大小轉換為電流信號(4 20mA)傳給模擬量 輸入模塊SM331供CPU模塊處理。模擬量輸出模塊SM332的第一控制輸出端接 給料控制器，其第二控制輸出端接鼓風機變頻器，用于根據CPU模塊的處理結 果分別控制圖1中雷蒙磨電磁振動給料機3的給料速度和雷蒙磨鼓風機8的風 量大小。PLC還含有數字量輸出模塊SM322，數字量輸出模塊SM322的第一控制 輸出端連接報警器。當PLC檢測到的輸入信號存在錯誤時，發送控制信號到數 字量輸出模塊SM322使報警器報警。數字量輸出模塊SM322的第二控制輸出端 連接控制急停開關的繼電器，當報警持續一段時間后，PLC發送控制信號到數字 量輸出模塊SM322，控制繼電器使急停開關斷開，雷蒙磨停止運行。雷蒙磨鼓風機氣流大小的控制方法也是通過PLC采用自適應PID算法進行調 節，原理與前述給料控制器的控制原理相同，不再累述。圖4示出本發明中PLC各模塊的連線示意圖。其中，PLC擴展到兩個模擬量 輸入模塊SM331、兩個模擬量輸出模塊SM332和兩個數字量輸出模塊SM322，以 實現同時對六臺雷蒙磨(設為1 6號)的生產過程進行自動控制。圖4 (a)為第一個模擬量輸入模塊SM331，其22、 23號通道連接到1號主 機的電流變送器，其24、 25號通道連接到1號管道的氣壓傳感器；其26、 27 通道連接到2號主機的電流變送器，其28、 29號通道連接到2號管道的氣壓傳 感器；其32、 33號通道連接到3號主機的電流變送器，其34、 35號通道連接 到3號管道的氣壓傳感器；其36、 37號通道連接到4號主機的電流變送器，其 38、 39號通道連接到4號管道的氣壓傳感器。圖4 (b)為第二個模擬量輸入模塊SM331，其22、 23號通道連接到5號主 機的電流變送器，其24、 25號通道連接到5號管道的氣壓傳感器；其26、 27 通道連接到6號主機的電流變送器，其28、 29號通道連接到6號管道的氣壓傳 感器；其余為預留通道。圖4 (c)為第一個模擬量輸出模塊SM332，其1號通道接24伏直流電源， 20號通道接直流地；其3、 6號通道接1號給料機控制器，其7、 10號通道接1 號鼓風機變頻器；其11、 14號通道接2號給料機控制器，其15、 18號通道接2 號鼓風機變頻器；其23、 26號通道接3號給料機控制器，其27、 30號通道接3號鼓風機變頻器；其31、 34號通道接4號給料機控制器，其35、 38號通道接4 號鼓風機變頻器。
圖4 (d)為第二個模擬量輸出模塊SM332，其1號通道接24伏直流電源， 20號通道接直流地；其3、 6號通道接5號給料機控制器，其7、 10號通道接5 號鼓風機變頻器；其ll、 14號通道接6號給料機控制器，其15、 18號通道接6 號鼓風機變頻器；其余為預留通道。
圖4 (e)為第一個數字量輸出模塊SM322，其1、 11號通道接24伏直流電 源，10、 20號通道接直流地；其2號通道接1號主機運行指示燈；其3號通道 接2號主機運行指示燈；其4號通道接3號主機運行指示燈；其5號通道接4 號主機運行指示燈；其6號通道接5號主機運行指示燈；其7號通道接6號主 機運行指示燈；其12號通道接1號主機報警指示燈；其13號通道接2號主機 報警指示燈；其14號通道接3號主機報警指示燈；其15號通道接4號主機報 警指示燈；其16號通道接5號主機報警指示燈；其17號通道接6號主機報警 指示燈；其余為預留通道。
圖4 (f)為第二個數字量輸出模塊SM322，其1、 11號通道接24伏直流電 源，10、 20號通道接直流地；其2號通道接1號主機急停開關；其3號通道接 2號主機急停開關；其4號通道接3號主機急停開關；其5號通道接4號主機急 停開關；其6號通道接5號主機急停開關；其余為預留通道。
CPU模塊與上述模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數字量輸出模塊通過模 塊間的背板總線連接。
權利要求
1.一種雷蒙磨粉碎自動控制方法，其特征在于根據自適應控制理論，以電磁振動給料機的給料控制器為對象，構建帶史密斯預估器的控制模型，根據雷蒙磨主機負荷，采用最小方差控制方法，確定系統動態模型，預測調節量，對設備自動調節，使雷蒙磨工作在最佳負荷狀態，所述自動控制方法具體包括如下步驟步驟一開始，設置工作參數，包括對雷蒙磨主機最佳負荷電流值和雷蒙磨主機電流的偏差允許值的設定；步驟二采集雷蒙磨主機電流，并調理濾波得到主機最終檢測電流值；步驟三計算第一電流偏差值(I1)，將步驟一中的最佳負荷電流值與步驟二中濾波得到的檢測電流值相減計算出第一電流偏差值(I1)；步驟四將步驟三得到的第一電流偏差值(I1)與步驟一中設定的雷蒙磨主機電流的偏差允許值進行比較，如果第一電流偏差值(I1)小于偏差允許值，則執行步驟五，否則執行步驟六；步驟五給料控制器保持給料速度不變，返回步驟二；步驟六參數估算，預估PID控制參數，根據第一電流偏差值(I1)采用史密斯預估法預估PID控制參數；步驟七采用最小方差控制算法計算輸出，采用最小方差控制算法對經步驟六參數估算得到的的控制參數進行修正，計算輸出結果；步驟八將步驟七得到的輸出結果送到給料控制器；步驟九給料控制器控制電磁振動給料機增大或減小給料速度；然后返回步驟二。
2. 實施權利要求1所述雷蒙磨粉碎自動控制方法的自動控制裝置，其特征 在于所述自動控制裝置包括電流互感器、電流變送器、可編程邏輯控制器和監 控計算機；所述可編程邏輯控制器作為核心控制器，包含模擬量輸入模塊、CPU 模塊、模擬量輸出模塊，所述CPU模塊的輸入和輸出端分別接所述模擬量輸入 模塊和模擬量輸出模塊的對應端口；所述監控計算機與所述CPU模塊連接，用 于設置可編程邏輯控制器的工作參數并實時監控雷蒙磨的工作狀態；所述電流 互感器與雷蒙磨的主機輸電線耦合連接，其輸出端通過所述電流變送器接所述 模擬量輸入模塊的第一輸入端，用于檢測主機電流并通過電流變送器調理成標 準檢測電流信號送入模擬量輸入模塊供CPU模塊處理；所述模擬量輸出模塊的 第一控制輸出端接給料控制器，用于根據CPU模塊的處理結果控制雷蒙磨電磁 振動給料機的給料速度。
3. 如權利要求2所述的自動控制裝置，其特征在于所述自動控制裝置還包括氣壓傳感器，所述氣壓傳感器安置在雷蒙磨管道裝置內，其輸出端接所述模 擬量輸入模塊的第二輸入端，用于將氣壓大小轉換為電流信號送入模擬量輸入模塊供CPU模塊處理，所述模擬量輸出模塊的第二控制輸出端接鼓風機變頻器， 用于根據CPU模塊的處理結果控制雷蒙磨鼓風機的風量大小。
4. 如權利要求2或3所述的雷蒙磨粉碎自動控制裝置，其特征在于所述可 編程邏輯控制器還含有數字量輸出模塊，所述數字量輸出模塊的第一控制輸出 端連接報磐器。
5. 如5:利要求4所述的雷蒙磨粉碎自動控制裝置，其特征在于所述數字量 輸出模塊的第二控制輸出端連接控制急停開關的繼電器。
全文摘要
本發明公開一種雷蒙磨粉碎自動控制方法，對設備自動調節，使雷蒙磨工作在最佳負荷狀態。本發明還公開了實施雷蒙磨粉碎自動控制方法的自動控制裝置，該裝置不僅能實時監測雷蒙磨車間給料、粉碎、氣流粗分的工況，而且能根據主機負荷自動調節給料、粉碎，還能根據工藝要求自動調節鼓風機，實現氣流粗分自動化，克服了工人手動操作的不足。本發明采用自適應控制方法進行調控，以可編程邏輯控制器件為控制核心，整個生產過程無需人工操作，實現了給料、粉碎、氣流粗分的全自動調節，節約了能耗，大大減少了設備故障率，增加了生產效益；通過監控計算機進行實時監控，隨時可以修改PLC的工作參數、指標參數，提高了生產效率。
文檔編號B02C15/00GK101229525SQ20081002079
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月27日 優先權日2008年2月27日
發明者周杏鵬, 浩 孫 申請人:東南大學