CN1112248A - 挤压粉碎机智能监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明是用于挤压粉碎机的智能监控装置，它由 传感器、数显仪、信号调理板、数据采集器、计算机、可 编程控制器、通信接口等组成。它克服了只能局部处 理故障之不足，特点是：监控智能化，对系统的运行自 动地监控与维护，对故障自动地检测与诊断；平均诊 断时间小于3秒；故障自动分级处理；故障诊断率大 于95％；监控图形化、表格化、汉字界面，操作简便。

Description

挤压粉碎机智能监控装置

本发明是一种自动控制装置，特别是一种用于挤压粉碎机的智能监控装置。

挤压粉碎机是八十年代中期在国际上发展起来的新型粉碎设备，以它为主组成的挤压粉磨新工艺在节能方面有着显著的效果，受到国际水泥界的普遍重视，成为发展粉磨工艺的一项新技术。统计资料表明：采用挤压粉碎机的粉碎系统比未采用挤压粉碎机的粉碎系统可增产40～85％，单产电耗可降低20～25％。并且由于磨辊的磨损小，使得单位磨耗大为降低，同时设备工作的噪音、粉尘等均较小，改善了工人劳动环境，充分显示出其卓越的经济效益和社会效益。对于挤压粉碎机这样一个投资巨大的关键性设备，根据可靠性工程理论，系统的性能越优良，结构越复杂，组成系统的各类部件数目越多，系统发生故障的可能性也越大。因此，如何提高挤压粉碎机运行的可靠性与安全性，是一个亟待解决的重大课题。要保证挤压粉碎机的安全有效运行，就必须对挤压粉碎机及其各个组成部件的运行状态进行监测，并对运行状态是否正常作出判断。当挤压粉碎机出现故障时，应能对故障及时地检测与诊断，并提出相应的故障恢复措施，以便于挤压粉碎机的维护人员实现及时维修。目前的挤压粉碎机自动控制装置，如合肥水泥院海安电子设备厂生产的HFC型挤压粉碎机自动控制装置，它具有如下功能：实现挤压粉碎机主电机、润滑泵、液压泵、电磁阀、喂料机、出料机的自动顺序控制；液压系统的自动定值控制；润滑系统的自动定时控制；减速机、轴承温度和辊缝宽度的检测及超限报警。这些挤压粉碎机自动控制装置都存在一些共同的缺点，即当挤压粉碎机发生故障时，它们的处理是无力的，或者只是对故障作了极少的、局部的处理，对故障发生的原因、部件等都未诊断，对故障没有进行评价，也没有提出相应的故障恢复措施，故障的诊断只能靠人工来诊断。这样当挤压粉碎机发生故障时，维护人员从故障的查询到诊断出故障发生的原因、部件一般需要较长时间(据挤压粉碎机用户反映，有时要停机检查十几天)。这无疑给水泥厂的生产和经济效益带来巨大的影响。

本发明的目的在于提供一种能够对挤压粉碎机运行情况进行监视，并迅速作出判断，对发生的故障自动地检测与诊断并提出相应的恢复措施，最终确保挤压粉碎机的安全高效运行的智能监控装置。

本发明是这样实现的，用于挤压粉碎机的智能监控装置，它包括一组用于检测挤压粉碎机运行过程中的各个参数和信号的传感器，用于挤压粉碎机运行参数显示以及运行控制值和报警值设定的数字显示调节仪，用于对挤压粉碎机各个部件进行自动顺序控制以及自动定时定值控制的可编程控制器，用于控制挤压粉碎机各个执行部件的输出控制执行器，其特征在于它还包括用于对模拟量进行变换与处理的信号调理板，用于对模拟量进行采集和变换的多功能数据采集器，用于对挤压粉碎机运行状态进行监控与管理以及对运行过程中出现的故障进行诊断处理的计算机系统，用于实现计算机系统和可编程控制器之间信息交换的通信接口，用于打印运行过程中生成的各种统计报表、参数趋势曲线以及故障诊断报告的打印机，用于检测对辊表面堆焊耐磨层的磨损与掉焊测试仪等组成。它们的联接关系是将传感器的一组输出端分别与数字显示调节仪的输入端和信号调理板的输入端相联接，传感器的另一组输出端和磨损与掉焊测试仪的输入端相联接，信号调理板的输出端和磨损与掉焊测试仪的输出端分别与多功能数据采集器的输入端相联接，多功能数据采集器通过总线与计算机系统双向联接，计算机系统的一个输出端口与通信接口的一个引出端口双向联接，通信接口的另一引出端口与可编程控制器的引出端口双向联接，数字显示调节仪的输出端口与可编程控制器的输入相联接，计算机系统的又一个输出端口与打印机的输入端口相联接，可编程控制器的输出端与输出控制执行器的输入端相联接。本发明中的一组传感器的作用在于检测挤压粉碎机运行过程中的轴承温度、减速机温度、电机电流、辊缝、对辊转速以及液压系统的压力；数字显示调节仪作用在于显示被检测的挤压粉碎机运行参数以及对运行参数控制值和报警值的设定；信号调理板作用在于将来自传感器的输出信号调理和变换为1-5V的标准电压信号；多功能数据采集器作用在于对信号调理板的输出信号进行A/D变换；计算机系统作用在于完成对挤压粉碎机运行状态的动态图形监控、参数实时跟踪显示以及对发生的故障进行诊断与处理；可编程控制器作用在于通过其内部的控制程序实现挤压粉碎机主电机、润滑泵、液压泵、电磁阀、喂料机、出料机的自动顺序控制；液压系统的自动定值控制以及润滑系统的自动定时控制；通信接口作用在于实现计算机系统和可编程控制器之间的信息交换；打印机用来打印各种统计报表、参数趋势曲线以及故障诊断报告等各种运行结果；输出控制执行器作用在于对各种执行部件进行起停控制；磨损与掉焊测试仪作用在于检测对辊表面堆焊耐磨层的磨损以及是否掉焊。本发明智能监控过程是挤压粉碎机的用户首先根据本厂的粉磨工艺以及所选用的挤压粉碎机规格，设定挤压粉碎机各运行状态参数的运行控制值、报警值以及极限值。设定分为二步：第一步是在计算机显示屏幕上的极限参数设定窗口，用户从键盘上正确输入各参数的设定值，输入完毕后形成一个挤压粉碎机运行状态参数的标准设定文件；第二步是根据极限参数设定窗口上的设定值，相应在有关仪表显示调节仪上设定仪表控制的极限参数；挤压粉碎机运行状态参数设定完毕后，智能监控装置进入对挤压粉碎机运行的智能监控。本发明将智能监控任务划分为二类任务，即管理、监测与诊断任务和控制任务。控制任务是由可编程控制器来完成，可编程控制器通过运行其内部固化的程序，实现对挤压粉碎机各个部件状态特征开关量的检测，并根据这些检测信号实现对挤压粉碎机主电机、润滑泵、液压泵、电磁阀、喂料机、出料机的自动顺序控制，自动实现液压系统的升压降压控制、润滑系统的定时控制以及起动、停止、报警的声光显示。管理、监测与诊断由计算机系统以及多功能数据采集器来完成。这些管理、监测与诊断是在多个图形监控画面下完成的。本发明将对挤压粉碎机运行的管理、监测诊断断划分为四个阶段的管理、监测与诊断，这四个阶段分别是起动条件检测阶段、起动条件满足后起动准备阶段、主机起动阶段、整机起动后的运行与控制阶段。每一阶段的管理、监测与诊断都经历以下几个子过程：首先是计算机系统通过通信接口读取可编程控制器的有关输入继电器、输出继电器、计数器、定时器、中间继电器等器件有关信息。其次是计算机系统通过多功能数据采集器采集挤压粉碎机运行时的轴承和减速机温度、主电机电流、液压系统的压力、对辊的转速以及两辊间的辊缝等参数。第三是基于以上获取的信息及采集的参数对挤压粉碎机的工作状态进行系统的综合分析，若工作运行不正常，则提醒或告警停机，第四是对采集的挤压粉碎机运行的电机电流、轴承和减速机温度、液压系统压力、对辊间辊缝、对辊转速等进行瞬时跟踪显示，对监控图形画面进行局部刷新。第五是启动故障诊断专家系统进行故障诊断，故障诊断专家系统根据挤压粉碎机工作的不同阶段选择不同的知识库文件来进行诊断，根据诊断结论，在监控画面上闪烁提示发生故障的部件。若用户进行故障查询，则将故障诊断报告在屏幕上显示或在打印机上输出。第六是扫描键盘与按键分析处理，这些处理包括监控画面的切换、故障的查询、结束查询以及退出运行与控制等。

本发明与现有的挤压粉碎机自控装置(合肥水泥研究设计院海安电子设备厂生产的HFC型挤压粉碎机自动控制装置)相比，其特点是：(1)监控智能化，本发明综合运用自动检测技术、人工智能技术、故障诊断技术、专家系统技术，对挤压粉碎机的运行工况进行监视并迅速作出判断，对发生的故障自动地检测与诊断并提出相应的恢复措施，为挤压粉碎机的维护人员实现对故障的及时维修提供一种有效手段，本发明着重解决了减速机损坏、缩接联轴套打滑、蓄能器破裂等难以诊断的故障的诊断问题；(2)诊断速度高，故障平均诊断时间小于3秒；(3)故障自动分级处理，对重大故障，设计了相应的紧急处理措施；(4)故障诊断率大于95％；(5)监控图形化、表格化，有关参数的显示、设备的状态、液压系统和润滑系统的起停、对辊的辊缝宽度和转速等都以动态图形逼真显示于屏幕；(6)人机界面友好、汉字提示，操作简单方便；(7)本发明在升级换代和扩展故障诊断专家系统知识库后，故障诊断率可达到100％。

附图说明：图1为本发明挤压粉碎机智能监控装置结构原理方框图，图2为本发明挤压粉碎机智能监控装置的技术方案示意图。

本发明的技术方案用以下实施例及附图作进一步描述。本发明是一种用于挤压粉碎机的智能监控装置，它包括有一组传感器(1)、一组数字显示调节仪(2)、可编程控制器(3)、输出控制执行器(4)、信号调理板(5)、多功能数据采集器(6)、计算机系统(7)、打印机(8)、通信接口(9)、磨损与掉焊测试仪(10)等。一组传感器(1)包括温度传感器(11)、压力传感器(13)压力变送器(14)、交流电流表(16)、电流变送器(17)、转速传感器(19)、转速变送器(20)、辊缝位移传感器(22)、辊缝位移变送器(23)、超声波传感器(25)、磨损位移变送器(26)，一组数字显示调节仪(2)包括温度数字显示调节仪(12)、压力数字显示调节仪(15)、电流数字显示调节仪(18)、转速数字显示调节仪(21)、辊缝数字显示调节仪(24)。本发明挤压粉碎机智能监控装置温度传感器采用WZPT-31型铂电阻，温度、压力、电流、转速、辊缝等数字显示调节仪采用XMT系列数字显示调节仪，压力传感器采用BPR-2型传感器，压力变送器采用DDZ-III PS-IIB型变送器，交流电流表采用59L9-A型电流表，电流变送器采用FS40型变送器，转速传感器采用SZXD-10型光纤转速传感器，转速变送器采用STZ-01型频率-电流转换器，辊缝位移传感器采用WY-501型传感器，超声波传感器采用PZT-SRM-BFUT-1型可逆式换能器，辊缝、磨损位移变送器采用DDZ-III BS-3B型位移交送器，可编程控制器采用F1-60MR，输出控制执行器采用3TH80交流接触器，信号调理板采用PCLD-780工业接线端子板。多功能数据采集器采用PCL-812多功能卡，计算机系统采用IPC-610工业控制计算机系统，打印机采用LQ-1600K打印机，通信接口采用PCLINK2连接单元。本发明挤压粉碎机智能监控装置采用温度传感器(11)检测4个轴承和2个减速机的温度，温度传感器(11)的输出分别与温度数字显示调节仪(12)的输入相联，温度数字显示调节仪(12)有两个输出端，其中一个输出端与可编程控制器(3)的输入端相联，另一个输出端与信号调理板(5)的输入端相联。采用压力传感器(13)和压力变送器(14)来检测液压的压力；采用交流电流表(16)和电流变送器(17)来检测主电机的电流；采用转速传感器(19)和转速变送器(20)来检测对辊的转速；采用辊缝位移传感器(22)和辊缝位移变送器(23)来检测对辊间的左右辊缝；压力变送器(14)、电流变送器(17)、转速变送器(20)、辊缝位移变送器(23)的输出端分别与压力数字显示调节仪(15)、电流数字显示调节仪(18)、转速数字显示调节仪(21)、辊缝数字显示调节仪(24)的输入端以及信号调理板(5)的输入端相联；压力数字显示调节仪(15)、电流数字显示调节仪(18)、转速数字显示调节仪(21)、辊缝数字显示调节仪(24)的输出端与可编程控制器(3)的输入端相联；采用超声波传感器(25)和磨损位移变送器(26)来检测对辊表面耐磨层的磨损与掉焊；磨损位移变送器(26)的输出与多功能数据采集器(6)的输入相联；多功能数据采集器(6)的输出与计算机系统(7)通过总线双向联接；计算机系统(7)的一个输出端口与通信接口(9)的一个引出端口双向联接；通信接口(9)的另一引出端口与可编程控制器(3)的引出端口双向联接；计算机系统(7)的一个输出端口与打印机(8)的输入端口相联；可编程控制器(3)的输出与输出控制执行器(4)的输入相联接；输出控制执行器(4)的输出与挤压粉碎机各部件(如固定辊电机、活动辊电机、润滑泵电机、液压泵电机、运行加压阀、卸压电磁阀、清洗电磁阀、退辊加压电磁阀、退辊截止阀)的控制端相联接。

Claims (1)

1、一种用于挤压粉碎机智能监控装置，它包括一组用于检测挤压粉碎机运行过程中的各个参数和信号的传感器(1)、用于挤压粉碎机运行参数显示以及运行控制值和报警值设定的一组数字显示调节仪(2)、用于对挤压粉碎机各个部件进行自动顺序控制以及自动定时定值控制的可编程控制器(3)和用于控制挤压粉碎机各个执行部件的输出控制执行器(4)，其特征在于它还包括有用于对模拟量信号进行变换与处理的信号调理板(5)、用于对模拟量进行采集和变换的多功能数据采集器(6)、用于对挤压粉碎机运行状态进行监视与管理以及对运行过程中出现的故障进行诊断处理的计算机系统(7)、用于实现计算机系统(7)和可编程控制器(3)之间信息交换的通信接口(9)、用于打印运行过程中生成的各种统计报表、参数趋势曲线和故障诊断报告的打印机(8)以及用于检测对辊表面堆焊耐磨层的磨损与掉焊测试仪(10)等组成；该技术方案的联接关系如下：传感器(1)的输出端分别与数字显示调节仪(2)的输入端和信号调理板(5)的输入端相联接，传感器(1)的另一组输出端和磨损与掉焊测试仪(10)的输入端相联接，信号调理板(5)的输出端和磨损与掉焊测试仪(10)的输出端分别与多功能数据采集器(6)的输入端相联接，多功能数据采集器(6)通过总线与计算机系统(7)双向联接，计算机系统(7)的一个输出端口与通信接口(9)的一个引出端口双向联接，通信接口(9)的另一引出端口与可编程控制器(3)的引出端口双向联接，数字显示调节仪(2)的输出端口与可编程控制器(3)的输入相联接，计算机系统(7)的又一输出端口与打印机(8)的输入端口相联接，可编程控制器(3)的输出端与输出控制执行器(4)的输入端相联接。

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