基于DSP的磨机物料监测系统设计
2020年电子技术应用第9期
代少升，李金鑫
重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆400065
摘要： 为了解决球磨机在运行过程中的工作负荷监测问题，设计了一款基于数字信号处理器(DSP)的磨机物料监测系统。系统硬件主要由电源电路、磨音采集电路、信号处理电路和液晶(LCD)数据显示电路组成。系统通过拾音器采集磨音信号，利用离散傅里叶变换(DFT)将磨音时域信号变换到频域，根据Parseval定理计算磨音能量，最后通过多项式拟合的方式得出磨音能量与磨机物料的关系。系统在DSP中进行磨音信号的实时处理，将处理的频谱、声音强度(分贝值)和物料比实时显示在LCD触摸屏上，以便监控人员优化生产工艺。实验结果表明，系统可有效地监测磨机工况，计算磨机的负荷比，在实际的球磨机作业中得到了应用。
中圖分類號： TN705；TP274
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191290
中文引用格式： 代少升，李金鑫. 基于DSP的磨機物料監測系統設計[J].電子技術應用，2020，46(9)：98-101.
英文引用格式： Dai Shaosheng，Li Jinxin. Design of mill material moitoring system based on DSP[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(9)：98-101.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191290
中文引用格式： 代少升，李金鑫. 基于DSP的磨機物料監測系統設計[J].電子技術應用，2020，46(9)：98-101.
英文引用格式： Dai Shaosheng，Li Jinxin. Design of mill material moitoring system based on DSP[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(9)：98-101.
Design of mill material moitoring system based on DSP
Dai Shaosheng，Li Jinxin
College of Communication and Information Engineering，Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065，China
Abstract： In order to solve the problem that monitoring the working load of the ball mill during its operation, a monitoring system of the mill material based on digital signal processor(DSP) is designed. The hardware of the system is mainly composed of four kinds of circuit, i.e., the power circuit, the grinding sound acquisition circuit, the signal processing circuit and the Liquid Crystal Display(LCD) data display circuit. The system collects the grinding sound signal through the pickups, transforms grinding signal in time domain to frequency domain by discrete Fourier transform(DFT), calculates grinding energy according to Parseval′s theorem. Finally, the system gets the relationship between energy and material by polynomial fitting. The system processes the grinding sound signal in real time by DSP. Meanwhile, for the monitor personnel can optimize the production process, the processed spectrum, sound intensity(decibel value) and material ratio are displayed on the LCD touch screen. The experimental results show that the system can effectively monitor the working condition of the mill and calculate the load ratio of the mill, and it has been applied in the actual operation of the ball mill.
Key words : ball mill；grinding；material monitoring；digital signal processor(DSP)
0 引言
磨機是水泥生產中的物料粉磨設備，在其運行過程中有“空磨”、“飽磨”、“正常磨”3種狀態。當球磨機處于“空磨”、“飽磨”狀態時，會降低球磨機的工作效率，增加磨機功耗。因此，使球磨機工作處于“正常磨”的工況，能夠有效提高球磨機的工作效率。目前，球磨機物料的監測方法有：基于數學模型的磨機負荷軟測量、磨音法、振動法、功率法、超聲波檢測法、神經網絡法等[1-2]。在磨機長期的工作中表明：當磨機物料較低時，球磨機發出的聲音(簡稱磨音)主要來自鋼球以及研磨介質與襯板之間的摩擦和碰撞，磨音頻率較高，且聽起來清脆；當磨機物料增加時，鋼球以及研磨介質與襯板之間被物料所填充，磨音頻率降低，磨音從清脆變得沉悶[3]。因此，通過對磨音的監測，可以有效確定磨機物料，而且磨音法是目前磨機物料監測最有效方法之一[4]。因此，本文基于上述特性，根據磨音法設計出一款基于DSP的磨機物料監測系統，該系統使用拾音器采集音頻信號，通過DSP對磨音數據的實時處理，將處理的磨音頻譜，聲強值和物料比實時顯示在LCD觸摸屏上，以便監控人員參考。系統還具有頻段可調、增益可調、閾值去噪等特點。
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作者信息:
代少升，李金鑫
(重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶400065)
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