球磨机定位停车控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种球磨机定位停车控制系统。它旨在实现节能、安全和环保三大目标，以确保其可靠经济地运行。其结构为：包括单片机，单片机与电动机转速传感器、球磨机０点位置检测装置和球磨机位置检测装置连接，输出端与继电器连接，继电器与接触器连接，接触器控制电动机同时与电源连接；单片机还与控制键盘连接；单片机通过控制接触器来控制球磨机停车位置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种球磨机定位停车控制系统。
技术介绍
球磨机是一种工业生产中十分重要的制粉设备，广泛用于水泥、发电、选矿、陶瓷、 冶金等各个行业，既是一种大型昂贵设备，同时属于一种大噪音、高能耗和低效率的设备。 由于陶瓷生产工艺的特殊要求，陶瓷生产企业上所用的球磨机绝大部分都是间歇式作业模 式的球磨机。如图la、图Ib所示，间歇式球磨机14有一个进出料口 13，球磨机14运行前 进出料口 13位置应置于向上，便于原料仓装料操作，物料填装完毕启动磨机开始工作，加 工完毕后需将成品从磨机内卸出，因此必须将进出料口 13置于朝下，使得物料卸到输送小 车或者其他运送装置，从而完成间歇式作业模式的操作。间歇式作业模式的特点决定了需要对磨机停车位置实现准确控制，即对磨机的进 出料口的装料位置(如向上)和卸料位置(如向下)的准确控制。在我国中小企业中拥 有大量的这种间歇性作业的球磨机，工人对磨机进出料口的位置控制全凭借经验，一次装 卸料操作往往对磨机的启停进行反复操作，从而保证进出料口的位置。因为磨机属于大惯 量设备，频繁启停会造成对磨机电动机的损耗，以及对电网电压的影响，甚至影响到其他正 常工作的设备，是对电力资源的浪费，不符合国家的节能降耗政策。
技术实现思路
本技术的目的就是为解决上述问题，提供一种旨在实现节能、安全和环保三 大目标，以确保其可靠经济地运行的球磨机定位停车控制系统。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种球磨机定位停车控制系统，它包括单片机，单片机与电动机转速传感器、球磨 机0点位置检测装置和球磨机位置检测装置连接，输出端与继电器连接，继电器与接触器 连接，接触器控制电动机同时与电源连接；单片机还与控制键盘连接；单片机通过控制接 触器来控制球磨机停车位置。所述控制键盘包括启动按钮、停止按钮、进料口位置按钮、出料口位置按钮和检修 位置按钮。所述球磨机0点位置检测装置包括设置在球磨机进料口正上方的0点位置感应点 及其0点位置感应器；所述球磨机位置检测装置包括设置在球磨机圆周方向均勻分布的若 干个圆周位置感应点，及其相配合的圆周位置感应器。球磨机定位停车控制系统的控制方法为步骤1，系统初始化，测量球磨机转速和运行时间，计算球磨机的摩擦转矩与转动 惯量比；步骤2，根据磨机断电前的初速度以及球磨机的转矩惯量比，对球磨机的断电以后 所转过的角度可以进行预测；步骤3，发出停车命令时，电动机并不马上停止，而是将停车命令发给单片机，单片 机根据当前转速及起动过程得到的转矩惯量比计算得出自由停车后的角位移量，并根据当 前位置，判定当磨机在何位置时关闭电动机使得磨机停止之后转到指定位置，从而实现磨 机停车位置的准确控制。所述步骤2中，预测过程为建立机电传动系统的运动方程式(1)‘和 An1, Δη2, Δη3、At为测量得到，而 3在启动过程中是变化的， 为了求解方程组(3)，必须对将进行约束，利用T = f(n)的线性关系式，在此线性关系 上得到叫、 、 、An1, Δη2, Δη3、3代入方程组求解得出。当磨机停车时，电动机产生的转矩 = 0，因此可以得到公式(4)= ⑷进而得到加速度公式ε 冬亚(5)at Jε——停车时加速度；测得停车时刻电动机的初速度ns，￥为系统的固有特性是由起动过程计算得到 的值，得到公式(6)42_ 2e=nrn (6);-1ε从而预测磨机从开始停车的运动状态ns到自由停车η = 0所经过的角位移量，根 据角位移量得到磨机停车位置的准确控制。本技术的有益效果是通过对球磨机动力学模型的建立，分析球磨机的运行 特点，实现磨机停车位置的准确控制。该控制系统通过对每次启动过程特性的自学习，利用 归一化处理和系数修正方法，得到磨机运动过程中的近似等效负载扭矩和转动惯量等关键 运行参数，从而预测其停止特性，根据该特性实现了大惯量磨机停止位置的准确控制。该控 制系统所需硬件设备简单，安装方便，可适用于现有磨机准停控制的改造。附图说明图Ia为进料位置；图Ib为出料位置；图2为球磨机运动模型；图3为定位原理图；图4为启动速度曲线；图5为机械特性曲线；图6为转速测量方法；图7a为磨机滚筒位置检测装置；图7b为图7a的侧面视图；图8为球磨机启动过程运动曲线；图9为间歇式球磨机控制系统；图10为控制流程图。其中，1.电动机转速传感器，2.球磨机0点位置检测装置，3.球磨机位置检测装 置，4.单片机，5.继电器，6.接触器，7.电源，8.启动按钮，9.停止按钮，10.进料口位置按 钮，11.出料口位置按钮，12.检修位置按钮，13.进出料口，14.球磨机，15.电动机，16.圆 周位置感应点，17.0点位置感应点，18.圆周位置感应传感器。19.0点位置感应器。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术做进一步说明。图9中，本技术的球磨机大惯量转子定位停车控制系统，它包括单片机4，单 片机4与电动机转速传感器1、球磨机0点位置检测装置2和球磨机位置检测装置3连接， 输出端与继电器5连接，继电器5与接触器6连接，接触器6控制电动机15同时与电源7 连接；单片机4还与控制键盘连接；单片机4通过控制接触器6来控制球磨机14停车位置。 控制键盘包括启动按钮8、停止按钮9、进料口位置按钮10、出料口位置按钮11和检修位置 按钮12。图7a、图7b中，球磨机0点位置检测装置2包括设置在球磨机14进出料口 13正 上方的0点位置感应点17及其相应的0点位置感应器19 ；球磨机位置检测装置3包括设置 在球磨机14圆周方向均勻分布的若干个圆周位置感应点16及其圆周位置感应器18。为了检测球磨机14滚体位置，首先要设置0点位置，以球磨机14进出料口 13的中心作为0点 位置，在该处设置0点位置感应点，并在此处设置接近开关传感器作为0点位置感应器19， 如图7a、图7b所示，通过该接近开关可判断磨机的0点位置。球磨机14转过角度数值的判 断通过圆周位置感应点16和圆周位置感应传感器18决定。圆周位置感应点16均勻的分 布在滚体端面圆周上，分布得越多则角位移检测的精度就越高。图10给出了本技术的控制流程图，它的步骤为步骤1，系统初始化，测量球磨机转速和运行时间；为了测量电动机15转速在电动 机15的转轴上套上一个脉冲编码器，当电机轴转动时，脉冲信号通过光电转换，经放大、滤 波引入单片机。测量方法如图6所示，转速的过程为在转速输出脉冲的下降沿启动单片机 4定时器，定时长度Tc，同时记取转速输出脉冲个数ml和时钟脉冲个数m2。测量时间到，先 停止对转速输出脉冲个数的计数，待下一个转速输出脉冲下降沿到来时，再停止对时钟脉 冲计数，以保证测到整个转速传感器的输出脉冲。计算得出电动机15转速。根据磨机断电 前的初速度以及球磨机的转矩惯量比，对球磨机的断电以后所转过的角度可以进行预测；步骤2，发出停车命令时，电动机并不马上停止，而是将停车命令发给单片机，单片 机根据当前转速计算得出自由停车后的角位移量，并根据当前位置，判定当磨机在何位置 时关闭电动机使得磨机停止之后转到指定位置，从而实现磨机停车位置的准确控制。图8为球磨机启动过程的实测运动曲线，从启动过程的加速度曲线上可以看出， 启动过程经历了两个阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球磨机定位停车控制系统，其特征是，它包括单片机，单片机与电动机转速传感器、球磨机０点位置检测装置和球磨机位置检测装置连接，输出端与继电器连接，继电器与接触器连接，接触器控制电动机同时与电源连接；单片机还与控制键盘连接；单片机通过控制接触器来控制球磨机停车位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾长胜，张辉，靖卫星，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]