实验室立磨及数据采集控制系统设计
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实验室立磨及数据采集控制系统设计论文.doc
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活塞杆.dwg
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磨盘.dwg
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缸盖、连接杆.dwg
摘 要.
立式磨是利用料床粉碎原理进行粉磨物料的一种研磨机械。它主要用于水泥、煤炭、电力等行业。本文作者从实际运用及经济等角度出发，通过认真的研究和论证，设计出了这款ML4532的立式磨机及其它的控制系统。该立式磨易于调节、粒度均匀、噪音低、磨损小扬尘少、系统工业流程简单、占地面积小、投资省等优点。其控制系统是由89C51、X25045复位电路、TLC2543A/D转换器、独立中断式人机接口键盘、LCD液晶显示器、程序存储器、数据存储器组成。它不但能满足磨机的控制要求，也可对多路模拟量和开关量信号采集和控制。本文详细的介绍了磨机的设计原理、设计过程及使用和维护方法及其它的控制系统的设计和各个模块的程序。
关键词：立式磨、控制、数据采集
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
长期以来，球磨机作为一种传统的粉磨设备，一直垄断着水泥工业粉磨作业的全过程，所消耗的电能约占水泥生产总电耗的70%左右，因此，粉磨作业的节能一直是水泥工作者高度重视的问题之一。
球磨机的粉磨机理论基于冲击和研磨作用，其特点：
（1） 必须把几十吨，甚至上百吨的研磨体和物料同时带到一定的高度、；
（2） 研磨体作用在物料上的力变化较大，非人为所能控制；
（3） 研磨体之间以及研磨体与衬板之间存在着无用撞击，大量的能量被白白消耗；
（4） 存在过磨现象；
（5） 噪音大，一般为100～120dB；
（6） 研磨体消耗大。
由于球磨机粉磨机理存在上述缺陷，导致能量有效利用率极低，据资料报道，一般为1～3%。
以往水泥工业粉磨系统的节能改造工作都局限在球磨机本身及其系统的改造上，如改进磨机衬板、隔仓板、调整研磨体级陪、磨内通风、改开流系统为闭和系统、降低入磨物料粒度等等，都取得了一定的增产节能效果，但没有从根本上解决球磨机理上存在的问题。
从国外二十年代末发明了立式磨技术以来，在水泥工业作为原料的烘干兼粉磨设备，节能效果十分明显。立式磨采用料床原理粉磨物料，主要有以下特点：
（1）物料受挤压，冲击和剪切作用，能量利用率高、电耗低，比球磨机节.电20～30%。
（2）烘干能力大。立式磨采用气体输送物料，在粉磨水份较大的物料时可控制入磨风温，在对物料进行粉磨、选粉、输送的过程中进行烘干；是产品达到要求的水份。在立式磨内可烘干粉磨水份高达10～15%的物料。
（3）入磨物料粒度大，可达辊磨直径底5%，所以大中型立式磨可以省掉二级破碎。
（4）产平的化学成份及细度稳定。物料在立式磨内停留时间仅2～3分钟，而球磨机则要15～20分钟。所以立式磨系统产品的化学成份可一很快测定、校正，成份波动小，有利于均化。此外，立式磨内的合格产品能及时分离出来，避免了过粉磨现象。产品细度可通过调节分离器转子转速迅速改变，细度稳定，粒度均齐，有利于煅烧。
（5）工艺流程简单、占地面积小、建筑面积小。立式磨集破碎、粉磨、烘干、选粉、输送无道工序于一体，工艺简单、布局紧凑。
（6）噪音低、扬尘少，操作环境整洁立式摸的噪音仅为80～85Db，系统在负压下工作，无粉尘飞扬，操作环境清洁。。
（7）研磨体消耗少，寿命长、运转率高。由于立式磨辊套与衬板之间不直接接触，磨损小，研磨体寿命长、运转率高。
同时，磨机的控制系统也一直是人们所关心的问题，随着计算机在工业控制领域的应用迅速发展，我国水泥工业自动化程度正日益提高。计算机控制系统和各种新型仪表不断的推广使用，所以说设计出一个比较好的控制系统也是提高水泥的生产质量、效率的一个可靠的保证。本文以89C51为CPU，TLC2543A/D转换器、X25045复位电路、独立式中断键盘、LCD夜晶显示器、并扩展8255A芯片作为控制单元共同组成了一个完整的数据采集控制系统。此系统不仅仅满足于此立式磨的控制，还能对多路模拟量和开关量信号采集和控制，此外本文还介绍了控制系统的各个模块的程序设计。
由于立式磨在粉磨机理上比球磨机有重大突破，而且它的控制系统也是处于领先地位，它可对多路模拟量和开关信号进行采集和控制，正因为有这么多的优点，所以此系统水泥工业节能降低、推动粉磨技术的发展和重大的进步有着极为重要的作用。
1 总体方案论证
1.1.设计方案
(1) 磨盘及磨辊是立式磨最重要的部件之一,合理的磨盘形状配以相适应的磨辊,对提高粉磨效率、减少研磨体消耗有着极为重要的作用.通过具体的分析,选择了一种具有两个辊的辊式磨,磨盘为平面、磨辊为锥台、磨辊轴与水平面呈15夹角.
(2) 立式磨的传动装置安置在磨机的下部,它既要带动磨盘转动,还要承受磨盘、物料、磨辊的重量以及加压装置施加的碾磨压力，是立式磨中最重要的部件之一。由于要承受很大的垂直压力及冲击载荷，所以传动装置采用圆锥-圆柱传动的减速机。
(3) 加压方式的确定
除摆辊外，所有型号的立式磨均有两种加压方式，即弹簧加压和液压加压。弹簧加压有三个严重的缺点：第一，由于磨辊和衬板逐渐磨损，对物料的加压逐渐减小，致使粉磨能力下降；第二，立式磨必须在满负荷状态下起动，要求电动机动力矩大，起动困难；第三，弹簧的压力不能自动调节，当磨内进入较大的物料或铁块等杂物时，磨机会严重过载，不利于呆板权运行。
随着液压技术的发展以及对立式磨性能要求的提高，目前除大中型立式磨采用液压加压以外，小型的立式磨也采用液压加压，这重加压方式解决了弹簧加压的问题，碾磨压力稳定，调节方便，并且可以在运行中进行调节，当立式磨内进入铁块等杂物时，磨辊可以跳起越过杂物，此时由于蓄能器的缓冲吸振作用使磨机不会过载，此外，用这种加压方式还能很方便地抬起磨辊，使磨机能轻载或空载起动。因此，此重立式磨也采用液压方式提供碾磨压力。
（4）控制方式的确定
控制部份系统主要包括A/D转换、复位电路、存储器和作为人机接口的键盘、显示器等。
4结论
本文主要研究了ML4532立式磨的总体结构、液压系统以及它的测控位置。经过此次的改进和完善，ML4532型立式磨具有效力高、电耗低、烘干能力大，产品细度易于调节、粒度均匀、化学成份容易控制、噪音低、磨损小、扬尘少、系统工艺流程简单、占地面积小、投资省等优点.同时ML4532型立式磨和以往的立式磨所不同的是：：
1. 将四个排渣口改为一个，便于用户处理吐渣。
2. 将动臂和摇臂改为体整铸造，减少机械加工难度。确保加工制造质量。
3. 提高传动功率、充分发挥设备潜力。
控制系统不仅满足此立式磨的要求，同时也可对多路模拟量和开关量信号采集和控制。具有广普的应用性。
当然,设计过程中也有一些考虑欠缺的地方,我们会在今后的设计中不断改进和完善,进一步提高产品的性能.
致 谢
从三月底我们就进入毕业设计阶段,首先的一段时间,我们熟悉了课题,并收集了一些必要的参考资料,后来又分别到江动集团、红旗机床厂、盐城机床厂进行了毕业实习。四月二十日左右我们便正式开始了我们的毕业课题设计。经过两个多月的艰苦工作，毕业设计即将顺利完成。
回顾整个过程，我觉得受益匪浅，在设计过程中，我深刻领悟到“温故而知新”的道理，重新学到了很多的知识，更加系统的掌握了画图的技能和技巧。学会了有关的资料手册，而且也深刻地体会到了设计人员在设计过程中必须考虑周全细致，谨慎小心，循序渐进的原则，耐心计算，及时查阅资料，随时向老师请教。只有这样才能设计得到一个圆满的结果，同时在设计过程中渗进一些创新思想，随时对设计的方案进行优化，这样在设计过程中遇到的困难是可想而知的。“书到用时方恨少”，在设计的过程中我们也深刻的感受到了自己掌握知识有限，我们必须在今后的学习和工作中不断地学习知识，充实大脑，才能适应今后的工作生活。
在设计的过程中得到了倪文龙和卢文华老师的悉心指导。以及系领导和其他老师的关心和帮助，在此致以深深的谢意！同时，设计小组其他成员在设计中团结合作、互相帮助，这也是设计得以顺利完成的可靠的保证。在此，我也向他们致谢。
短暂的毕业设计即将结束了，大学生活也画上了圆满的句号。离别之时，既感伤又高兴，感伤的即将和生活多年的同学、老师分别。值得高兴的是，虽然毕业设计不够完美，但毕竟是自己的心血完成的任务。并掌握巩固了知识，我想这次设计必将给我留下深刻的记忆，对我今后的工作将产生深远的影响。
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