CN112925282A - 一种基于物联网的环辊磨自动控制系统 - Google Patents

一种基于物联网的环辊磨自动控制系统 Download PDF

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Abstract

一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，它涉及一种自动控制技术，具体涉及一种环辊磨自动控制技术，它包含主机、中控模块、控制模块、物联网模块和APP模块，主机包含机体、检测模块和驱动模块，检测模块包含风速传感器、料位计、温度传感器、转速传感器和震动传感器，驱动模块包含变频器，检测模块和驱动模块与控制模块电性连接，中控模块与控制模块电性连接，物联网模块与控制模块电性连接，APP模块与物联网模块通过无线互联网连接，它通过通过物联网技术实时监控环辊磨运行状态，使用户能够在任一位置，并随时查看环辊磨运行数据，实现了对环辊磨的远程监控与控制，同时它采用有效的研磨工艺保证了物料的质量稳定性。

Description

一种基于物联网的环辊磨自动控制系统
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种基于物联网的环辊磨自动控制系统。
背景技术
粉碎是材料加工中最初的、必不可少的重要阶段，随着社会经济的发展，各种粉体的社会需求和生产规模日益扩大，需要粉碎加工的物料量迅速增加，目前，粉体的制备常采用机械粉碎法，该方法是采用破粉碎设备，物料经过破粉碎设备的加工，大块物料逐步被加工成粉状物料，环辊磨是破粉碎设备中最为常用的一种，当前环辊磨在使用使往往存在着人工操作较多、人为干预较多、自动化程度低的现象，物料的合格度往往凭借经验去把控，这就是的粉体在生产过程中环辊磨的连续运行时间短，经常需要停机检修，检修维护不方便，同时传统的环辊磨在研磨过程中还存在着料层厚度不均匀而导致的研磨效果差和底盘残留积料多等现象。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，它通过通过物联网技术实时监控环辊磨运行状态，使用户能够在任一位置，并随时查看环辊磨运行数据，实现了对环辊磨的远程监控与控制，同时它采用有效的研磨工艺保证了物料的质量稳定性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含主机、中控模块、控制模块、物联网模块和APP模块，所述的主机包含机体、检测模块和驱动模块，所述的检测模块包含风速传感器、料位计、温度传感器、转速传感器和震动传感器，所述的驱动模块包含变频器，所述的检测模块和驱动模块与控制模块电性连接，所述的中控模块与控制模块电性连接，所述的物联网模块与控制模块电性连接，所述的APP模块与物联网模块通过无线互联网连接。
进一步的，所述的主机包含上筒体1、下筒体2、气流通道3、进料管4、出料口5、分级电机6、分级轮7、主机电机8、主机轮9、副轮10、主轴11、磨轮组件12、刮料组件13、风速传感器14、料位计15、震动传感器16、第一温度传感器17、第二温度传感器18、转速传感器19和过滤网20，所述的上筒体1设置在主机上部，所述的下筒体2设置在上筒体1下方，所述的下筒体2为倒圆锥台形，所述的过滤网20设置在上筒体1和下筒体2之间，所述的气流通道3设置在上筒体1和下筒体2外围空间，所述的进料管4设置在下筒体2左侧上端，所述的进料管4的一端设置在下筒体2内部，进料管4的另一端设置在主机外部，所述的进料管4与水平面夹角为30°～45°，所述的分级电机6设置在上筒体1上方，所述的分级轮7连接在分级电机6的转动轴上，所述的出料口5设置在上筒体1上方，所述的主轴11设置在下筒体2内，主轴11贯穿下筒体2底面，所述的副轮10设置在主轴11底部，所述的磨轮组件12设置在主轴11外侧上，所述的磨轮组件12包含磨轮121、磨轮第一支架122、磨轮第二支架123和磨轮弹簧124，所述的磨轮121通过插销固定在磨轮第一支架122上，所述的磨轮第二支架123通过铰接连接在磨轮第一支架122上，所述的磨轮第一支架122和磨轮第二支架123之间设有磨轮弹簧124，所述的刮料组件13设置在下筒体2底部，所述的刮料组件13包含刮料器131、刮料第一支架132、刮料第二支架133、刮料弹簧134和刮料固定环135，所述的刮料固定环135固定在主轴11上，所述的刮料第二支架133的一端固定在刮料固定环135上，刮料第二支架133的另一端通过刮料弹簧134连接刮料第一支架132，所述的刮料器131设置在刮料第一支架132前端，所述的主机电机8设置在下筒体2左侧，所述的主机轮9设置在主机电机8转轴底部，所述的主机轮9与副轮10的水平轴线重合。
进一步的，所述的风速传感器14设置在出料口5上，所述的料位计15设置在下筒体2内部右上方，所述的震动传感器16设置在下筒体2的锥形面的外侧上，所述的第一温度传感器17设在主机轮9的轴承上，所述的第二温度传感器18设置在副轮10的轴承上，所述的转速传感器19设置在副轮10下方。
进一步的，所述的控制模块与中控模块和变频器之间通过串口通讯线连接。所述的控制模块与物联网模块之间通过网线连接。
进一步的，所述的中控模块包含计算机终端。
进一步的，所述的物联网模块连接互联网连接云台服务器。
进一步的，所述的APP模块包含显示单元和控制单元。
本发明的工作原理：本发明通过在环辊磨不同位置设置不同功能传感器，用于采集环辊磨在工作时的运行数据，然后将采集的数据通过通讯线传至控制模块进行数据比较和运算，同时控制模块将相关数据一方面通过互联网传至物联网模块，然后物联网模块将数据传至云台服务器，云台服务器用于远程工作站对环辊磨的运行状况进行实时的检测，同时用户通过手机上的APP模块通过无线互联网与物联网模块连接，使环辊磨运行状态通过手机APP上的显示单元显示出来，同时用户可通过APP模块上的控制单元发送控制命令，控制命令通过物联网模块传至控制模块，最后通过控制模块发送控制信号给环辊磨，用于环辊磨运行状态的调整或检修，另一方面控制模块将数据传至中控模块，中控模块主要为计算机系统，其用于现场监控和控制。
本发明中物料首先通过进料管4将待磨的物料送至下筒体2内，通过变频器驱动主机电机8转动，主机电机8带动主机轮9转动，主机轮9通过皮带带动副轮10转动，副轮10的转动带动主轴11的转动，主轴11的转动从而带动磨轮组件12和刮料组件13转动，物料在下筒体2内受重力作用在下落过程中受磨轮121的挤压、冲击变成粒径较小的颗粒，由于磨轮组件12在纵断面上为三层布置，使得物料经过三道研磨工序，同时磨轮组件12采用一种自复位机构，通过调整磨轮第一支架122和磨轮第二支架123之间的角度，使磨轮121与下筒体1内壁保持一定的空间，该空间为物料层，当物料较多使，由于物料的挤压，使得磨轮弹簧124被压缩从而带动磨轮第一支架122往内侧偏移，此时在研磨使通过磨轮弹簧124的弹力作用增大了磨轮121对物料的挤压作用力，当物料较少时，通过主轴11旋转产生的离心力作用，通过磨轮弹簧124使磨轮第一支架122向外侧摆，保证了磨轮121对物料的研磨作用力，同时在下筒体2设置刮料组件13，用于清理残留在下料盘的物料，通过主轴11旋转产生的离心力，使刮料第一支架132与刮料第二支架133之间的弹簧随着离心力的大小伸缩，刮料第一支架132带动刮料器131旋转，通过刮料器131上的毛刷装置清理残留物料，通过磨轮121研磨后的物料在通过下筒体2底部的下料盘上的孔洞进入气流通道3中，由于负压作用，物料通过气流通道3由下往上运动，并到达上筒体1处，然后通过分级轮7的分级作用，一些细度达到要求的物料通过出料口5进到下一步流程，而一些细度较大的物料由于重力作用通过第一温度传感器17、第二温度传感器18、转速传感器19、过滤网20筛分后重新进入下筒体2内重新研磨。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
1、本发明通过物联网技术实时监控环辊磨运行状态，使用户能够在任一位置，并随时查看环辊磨运行数据，实现了对环辊磨的远程监控与控制，保证了物料的质量稳定性。
2、本发明通过与物联网连接的云台技术，使当环辊磨出现运行数据不正常时，通过云台服务器发出警告信息至用户，从而避免了因故障而造成的损失的扩大化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的主机的结构示意图。
图3是本发明中磨轮组件12的结构示意图。
图4是本发明中刮料组件13的结构示意图。
图5是图2中A-A向下料盘的示意图。
图6是本发明的工作流程图。
附图标记说明：上筒体1、下筒体2、气流通道3、进料管4、出料口5、分级电机6、分级轮7、主机电机8、主机轮9、副轮10、主轴11、磨轮组件12、磨轮121、磨轮第一支架122、磨轮第二支架123、磨轮弹簧124、刮料组件13、刮料器131、刮料第一支架132、刮料第二支架133、刮料弹簧134、刮料固定环135、风速传感器14、料位计15、震动传感器16、第一温度传感器17、第二温度传感器18、转速传感器19、过滤网20。
具体实施方式
参看图1-图6所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含主机、中控模块、控制模块、物联网模块和APP模块，所述的主机包含机体、检测模块和驱动模块，所述的检测模块包含风速传感器、料位计、温度传感器、转速传感器和震动传感器，所述的驱动模块包含变频器，所述的变频器用于驱动电机，并通过串口通讯线与控制模块通信，用于传输电机的转矩、电流等数据，所述的检测模块和驱动模块与控制模块电性连接，所述的中控模块与控制模块电性连接，所述的物联网模块与控制模块电性连接，所述的APP模块与物联网模块通过无线互联网连接。
所述的主机包含上筒体1、下筒体2、气流通道3、进料管4、出料口5、分级电机6、分级轮7、主机电机8、主机轮9、副轮10、主轴11、磨轮组件12、刮料组件13、风速传感器14、料位计15、震动传感器16、第一温度传感器17、第二温度传感器18、转速传感器19和过滤网20，所述的上筒体1设置在主机上部，所述的下筒体2设置在上筒体1下方，所述的下筒体2为倒圆锥台形，所述的过滤网20设置在上筒体1和下筒体2之间，所述的气流通道3设置在上筒体1和下筒体2外围空间，所述的进料管4设置在下筒体2左侧上端，所述的进料管4的一端设置在下筒体2内部，进料管4的另一端设置在主机外部，所述的进料管4与水平面夹角为45°，所述的分级电机6设置在上筒体1上方，所述的分级轮7连接在分级电机6的转动轴上，所述的出料口5设置在上筒体1上方，所述的主轴11设置在下筒体2内，主轴11贯穿下筒体2底面，所述的副轮10设置在主轴11底部，所述的磨轮组件12设置在主轴11外侧上，所述的磨轮组件12包含磨轮121、磨轮第一支架122、磨轮第二支架123和磨轮弹簧124，所述的磨轮121通过插销固定在磨轮第一支架122上，所述的磨轮第二支架123通过铰接连接在磨轮第一支架122上，所述的磨轮第一支架122和磨轮第二支架123之间设有磨轮弹簧124，所述的刮料组件13设置在下筒体2底部，所述的刮料组件13包含刮料器131、刮料第一支架132、刮料第二支架133、刮料弹簧134和刮料固定环135，所述的刮料固定环135固定在主轴11上，所述的刮料第二支架133的一端固定在刮料固定环135上，刮料第二支架133的另一端通过刮料弹簧134连接刮料第一支架132，所述的刮料器131设置在刮料第一支架132前端，所述的刮料器131采用高强度塑料刷，所述的主机电机8设置在下筒体2左侧，所述的主机轮9设置在主机电机8转轴底部，所述的主机轮9与副轮10的水平轴线重合。
所述的风速传感器14设置在出料口5上，所述的料位计15设置在下筒体2内部右上方，所述的震动传感器16设置在下筒体2的锥形面的外侧上，所述的第一温度传感器17设在主机轮9的轴承上，所述的第二温度传感器18设置在副轮10的轴承上，所述的转速传感器19设置在副轮10下方，所述的风速传感器用于采集出料口处的风速，用于进一步判断系统风压是否合适，所述的料位计用于检测下筒体内的物料位置，防止进料过多造成物料溢出，所述的温度传感器为热电偶，用于采集对应的轴承温度，所述的转速传感器用于采集副轮的实时转速，所述的震动传感器用于采集磨轮工作是产生的震动信号。
所述的控制模块与中控模块和变频器之间通过RS485串口通讯线连接。所述的控制模块与物联网模块之间通过网线连接。
所述的中控模块包含计算机终端，所述的计算机终端包含计算机主机和显示器。
所述的物联网模块连接互联网连接云台服务器。
所述的APP模块包含显示单元和控制单元，所述的显示单元用于显示环辊磨运行的数据，所述的控制单元用于用户输入对环辊磨的控制信息。
本发明通过在环辊磨不同位置设置不同功能传感器，用于采集环辊磨在工作时的运行数据，然后将采集的数据通过通讯线传至控制模块进行数据比较和运算，同时控制模块将相关数据一方面通过互联网传至物联网模块，然后物联网模块将数据传至云台服务器，云台服务器用于远程工作站对环辊磨的运行状况进行实时的检测，同时用户通过手机上的APP模块通过无线互联网与物联网模块连接，使环辊磨运行状态通过手机APP上的显示单元显示出来，同时用户可通过APP模块上的控制单元发送控制命令，控制命令通过物联网模块传至控制模块，最后通过控制模块发送控制信号给环辊磨，用于环辊磨运行状态的调整或检修，另一方面控制模块将数据传至中控模块，中控模块主要为计算机系统，其用于现场监控和控制。
本发明中物料首先通过进料管4将待磨的物料送至下筒体2内，通过变频器驱动主机电机8转动，主机电机8带动主机轮9转动，主机轮9通过皮带带动副轮10转动，副轮10的转动带动主轴11的转动，主轴11的转动从而带动磨轮组件12和刮料组件13转动，物料在下筒体2内受重力作用在下落过程中受磨轮121的挤压、冲击变成粒径较小的颗粒，由于磨轮组件12在纵断面上为三层布置，使得物料经过三道研磨工序，同时磨轮组件12采用一种自复位机构，通过调整磨轮第一支架122和磨轮第二支架123之间的角度，使磨轮121与下筒体1内壁保持一定的空间，该空间为物料层，当物料较多使，由于物料的挤压，使得磨轮弹簧124被压缩从而带动磨轮第一支架122往内侧偏移，此时在研磨使通过磨轮弹簧124的弹力作用增大了磨轮121对物料的挤压作用力，当物料较少时，通过主轴11旋转产生的离心力作用，通过磨轮弹簧124使磨轮第一支架122向外侧摆，保证了磨轮121对物料的研磨作用力，同时在下筒体2设置刮料组件13，用于清理残留在下料盘的物料，通过主轴11旋转产生的离心力，使刮料第一支架132与刮料第二支架133之间的弹簧随着离心力的大小伸缩，刮料第一支架132带动刮料器131旋转，通过刮料器131上的毛刷装置清理残留物料，通过磨轮121研磨后的物料在通过下筒体2底部的下料盘上的孔洞进入气流通道3中，由于负压作用，物料通过气流通道3由下往上运动，并到达上筒体1处，然后通过分级轮7的分级作用，一些细度达到要求的物料通过出料口5进到下一步流程，而一些细度较大的物料由于重力作用通过第一温度传感器17、第二温度传感器18、转速传感器19、过滤网20筛分后重新进入下筒体2内重新研磨。
本发明的自动运行流程为首先对数据进行初始化，然后先启动主机电机，主机电机正常运行再启动分级电机，分级电机正常运行后开始进料，在进料过程使实时监控传感器采集的数据，当出现报警信息时，此时应停止进料并停机停机检修，在排除故障后，再重新进料，在没有报警信息出现的情况下，系统将保持正常运行，参见附图6流程图。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，其特征在于：它包含主机、中控模块、控制模块、物联网模块和APP模块，所述的主机包含机体、检测模块和驱动模块，所述的检测模块包含风速传感器、料位计、温度传感器、转速传感器和震动传感器，所述的驱动模块包含变频器，所述的检测模块和驱动模块与控制模块电性连接，所述的中控模块与控制模块电性连接，所述的物联网模块与控制模块电性连接，所述的APP模块与物联网模块通过无线互联网连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，其特征在于：所述的主机包含上筒体(1)、下筒体(2)、气流通道(3)、进料管(4)、出料口(5)、分级电机(6)、分级轮(7)、主机电机(8)、主机轮(9)、副轮(10)、主轴(11)、磨轮组件(12)、刮料组件(13)、风速传感器(14)、料位计(15)、震动传感器(16)、第一温度传感器(17)、第二温度传感器(18)、转速传感器(19)和过滤网(20)，所述的上筒体(1)设置在主机上部，所述的下筒体(2)设置在上筒体(1)下方，所述的下筒体(2)为倒圆锥台形，所述的过滤网(20)设置在上筒体(1)和下筒体(2)之间，所述的气流通道(3)设置在上筒体(1)和下筒体(2)外围空间，所述的进料管(4)设置在下筒体(2)左侧上端，所述的进料管(4)的一端设置在下筒体(2)内部，进料管(4)的另一端设置在主机外部，所述的进料管(4)与水平面夹角为30°～45°，所述的分级电机(6)设置在上筒体(1)上方，所述的分级轮(7)连接在分级电机(6)的转动轴上，所述的出料口(5)设置在上筒体(1)上方，所述的主轴(11)设置在下筒体(2)内，主轴(11)贯穿下筒体(2)底面，所述的副轮(10)设置在主轴(11)底部，所述的磨轮组件(12)设置在主轴(11)外侧上，所述的磨轮组件(12)包含磨轮(121)、磨轮第一支架(122)、磨轮第二支架(123)和磨轮弹簧(124)，所述的磨轮(121)通过插销固定在磨轮第一支架(122)上，所述的磨轮第二支架(123)通过铰接连接在磨轮第一支架(122)上，所述的磨轮第一支架(122)和磨轮第二支架(123)之间设有磨轮弹簧(124)，所述的刮料组件(13)设置在下筒体(2)底部，所述的刮料组件(13)包含刮料器(131)、刮料第一支架(132)、刮料第二支架(133)、刮料弹簧(134)和刮料固定环(135)，所述的刮料固定环(135)固定在主轴(11)上，所述的刮料第二支架(133)的一端固定在刮料固定环(135)上，刮料第二支架(133)的另一端通过刮料弹簧(134)连接刮料第一支架(132)，所述的刮料器(131)设置在刮料第一支架(132)前端，所述的主机电机(8)设置在下筒体(2)左侧，所述的主机轮(9)设置在主机电机(8)转轴底部，所述的主机轮(9)与副轮(10)的水平轴线重合。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，其特征在于：所述的风速传感器(14)设置在出料口(5)上，所述的料位计(15)设置在下筒体(2)内部右上方，所述的震动传感器(16)设置在下筒体(2)的锥形面的外侧上，所述的第一温度传感器(17)设在主机轮(9)的轴承上，所述的第二温度传感器(18)设置在副轮(10)的轴承上，所述的转速传感器(19)设置在副轮(10)下方。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，其特征在于：所述的控制模块与中控模块和变频器之间通过串口通讯线连接，所述的控制模块与物联网模块之间通过网线连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，其特征在于：所述的中控模块包含计算机终端。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，其特征在于：所述的物联网模块连接互联网连接云台服务器。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环辊磨自动控制系统，其特征在于：所述的APP模块包含显示单元和控制单元。
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