劉盈川

摘要：隨著科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的舊模式“機(jī)械電氣化”已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求了。本文介紹了機(jī)電一體化的組成和特點(diǎn)，并結(jié)合自己在水泥公司多年的工作經(jīng)驗(yàn)，講述了機(jī)電一體化在水泥工業(yè)上的應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)一步闡述了機(jī)電一體化的廣泛發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 水泥工業(yè) 應(yīng)用

“機(jī)電一體化” 是機(jī)械技術(shù)與計(jì)算機(jī)、微電子、信息和自動控制等復(fù)合而成的一門新技術(shù)，它涉及了許多新概念、基礎(chǔ)學(xué)科和邊緣學(xué)科，是從系統(tǒng)工程出發(fā)，使設(shè)備或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體最佳化。機(jī)電一體化的初級系統(tǒng)是指采用一般集成電路來提高機(jī)械裝置的性能和功能（如電子皮帶秤、微機(jī)控制的定量給料機(jī)等）；機(jī)電一體化的高級系統(tǒng)，是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，如工業(yè)機(jī)器人，水泥廠燒成系統(tǒng)的模糊邏輯控制等。 采用機(jī)電一體化技術(shù)，可以使生產(chǎn)技術(shù)和裝備面貌大為改觀，可以代替復(fù)雜笨重勞動，不僅節(jié)約大量時(shí)間、材料和成本，還有著廣泛的發(fā)展前景。

1、機(jī)電一體化組成

機(jī)電一體化不管其大小，主要由5部分組成：機(jī)械裝置；檢測裝置和傳感器、變送器；信息處理部分；驅(qū)動器和執(zhí)行器；接口部分。機(jī)械裝置主要是機(jī)械結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)的主體，例如電子皮帶秤的皮帶機(jī)就是機(jī)電一體化的機(jī)械部分。檢測裝置這部分收集機(jī)械本體的工作情況及環(huán)境信息，通過傳感器、變送器將售號送至信號處理部分， 進(jìn)行信息處理。信息處理部分起著“大腦”的作用，它由硬件和軟件兩部分組成，檢測來的信號與原設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，能進(jìn)行邏輯判斷，以實(shí)現(xiàn)動作的自動化和智能化。驅(qū)動器一般就是電動機(jī)， 執(zhí)行器是用來執(zhí)行控制器的指令完成某種特定動作，有時(shí)驅(qū)動器就是執(zhí)行器。上述各部分之間的聯(lián)系， 要由接口來實(shí)現(xiàn)， 接口一般分為傳動接口、驅(qū)動接口、變送接口等。

2、機(jī)電一體化的特點(diǎn)

機(jī)電一體化是一門新興的邊緣性的技術(shù)學(xué)科，機(jī)電一體化產(chǎn)品具有可以自動監(jiān)視、診斷、報(bào)警、保護(hù)的功能；具有自動處理和控制信息的功能，可以通過自動控制系統(tǒng)確保機(jī)械的操作者按照設(shè)計(jì)要求精確地完成預(yù)先設(shè)定好的程序，以使其不會依靠主觀思想來行動，從而保證良好的工作質(zhì)量和完美的產(chǎn)品合格率，而機(jī)械控制的靈敏度和檢測的精確度及范圍也獲得了提高；采用復(fù)合技術(shù)、復(fù)合功能，這脫離了原來傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品單技術(shù)、單功能的局限，很大程度上提高了產(chǎn)品的功能水平及自動化的程度；利用程序控制和數(shù)字顯示技術(shù)，減少了操作的按鈕和手柄的數(shù)目，使操作變得更為簡單方便；在不同的應(yīng)用領(lǐng)域和場合，其具有可以自動控制、自動補(bǔ)償、調(diào)節(jié)、自動校驗(yàn)、保護(hù)及智能化等功能，從而能夠迅速的滿足不同用戶的不同需求；具體的安裝調(diào)試過程中，可根據(jù)不同用戶對象的需要、實(shí)際參數(shù)的變化等來相應(yīng)的改變控制程序以使其適應(yīng)變化的工作方式。而且不必改變產(chǎn)品的任何部件或零件，只需利用不同的手段，就能將這些控制程序輸入到產(chǎn)品的控制系統(tǒng)里。

3、機(jī)電一體化在水泥工業(yè)上的應(yīng)用實(shí)例

3.1水泥回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)的模糊邏輯控制。

根據(jù)模糊邏輯程序決定回轉(zhuǎn)窯的操作程序和恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的程度，給出操作量，這種控制可稱為“康復(fù)控制”。 當(dāng)回轉(zhuǎn)窯用這種方式控制時(shí)，是檢測回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)矩的變化，控制住穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的變動。

模糊邏輯控制采用了熟練工人的最佳經(jīng)驗(yàn)，比一般人工操作有更好的效果。模糊邏輯控制程序（軟件）、計(jì)算機(jī)（硬件）與回轉(zhuǎn)窯（機(jī)械裝置）結(jié)合起來，就是高級的機(jī)電一體化體現(xiàn)，丹麥?zhǔn)访芩构竞腿毡舅喙镜纫延惺褂脤?shí)例。

3.2水泥生料立磨的模糊邏輯控制。

近年來立磨（輥式磨）逐漸得到普遍采用由于立磨（輥式磨）具有消耗動力小，占地面積省，易于起動和停止等優(yōu)點(diǎn)，而立磨的多變數(shù)控制，用數(shù)學(xué)模型的方法還有一定難度。具有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的熟練操作工人，能夠觀察這些參數(shù)的變化，據(jù)自己的判斷就能很好地操作。

從這種情況出發(fā)開發(fā)的模糊邏輯控制法，建立了2個(gè)控制回路：（1）皮帶喂料機(jī)的速度回路；（2）磨輥油壓回路。立磨的模糊邏輯控制法可使喂料量增加，電能消耗降低，當(dāng)有故障時(shí)可根據(jù)控制程序恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。這種生料磨的機(jī)電一體化已在日本東谷水泥廠5號生料磨上使用。

3.3微機(jī)核子秤。

現(xiàn)在國內(nèi)已有幾家生產(chǎn)微機(jī)核子秤的廠家。微機(jī)核子秤是利用物質(zhì)吸收r射線的原理，由輸送機(jī)、微機(jī)控制系統(tǒng)、放射源和探測器等組成。放射源放射出的r射線被皮帶機(jī)上的物料吸收一部分后，其余照射到r射線探測器上，探測器感應(yīng)的信號及皮帶機(jī)的速度信號，由微機(jī)演算，根據(jù)預(yù)先給定的比例系數(shù)或定值流量數(shù)據(jù)調(diào)整調(diào)節(jié)控制信號， 控制輸送機(jī)的輸送速度，調(diào)節(jié)給料量，達(dá)到定值給料或多種物料配比給料。

3.4沖擊式流量計(jì)。

這種流量計(jì)的原理是，利用一定高度上的粉粒體物料落下時(shí)，對沖擊板的沖擊力、摩擦力、反彈力和本身重力等合力的水平分力， 與瞬間物料流量成正比，其負(fù)荷傳感信號由控制器進(jìn)行演算，與設(shè)定值對比，并給出瞬間流量、累計(jì)流量或?qū)ΜF(xiàn)行給料量進(jìn)行修正，調(diào)節(jié)、給料機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度等，這是典型的機(jī)電一體化裝置，以日本三協(xié)創(chuàng)新株式會社和德國申克公司、E十H 公司產(chǎn)品著稱。

3.5磨機(jī)負(fù)荷控制裝置。

磨機(jī)負(fù)荷控制裝置已在日本一些水泥廠和韓國一些水泥廠得到采用。以往球磨機(jī)控制系統(tǒng)是靠所謂“ 電耳” 檢測磨音或檢測磨機(jī)出口提升機(jī)電流的大小來控制磨機(jī)入口的給料量的，日本三協(xié)創(chuàng)新株式會社在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，整個(gè)控制系統(tǒng)包括檢測部分（ 麥克風(fēng)、電流表和在線式?jīng)_擊流量計(jì)） 、信息處理部分（ 調(diào)節(jié)器和變換器） 、執(zhí)行部分（ 可控皮帶給料機(jī)） 和記錄器、產(chǎn)品細(xì)度在線測定器等組成。這種形式的機(jī)電一體化裝置既可檢測磨機(jī)的產(chǎn)量又可根據(jù)磨機(jī)入口原料的變化情況（如粒度、易磨性、水分等），自動調(diào)節(jié)喂料量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)磨機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.6磨在線粒度測定器。

這是日本Sankyo Pioteeh公司研制的一種在線粒度檢測裝置。一般對水泥磨成品細(xì)度的檢測都是人工取樣，用篩分法或布氏比表面積法離線測定，故而誤差較大并且不能隨時(shí)反映磨機(jī)生產(chǎn)情況，不能適應(yīng)全自動控制磨機(jī)的要求。新型的在線粒度測定裝置，具有很高的試樣分級性能，當(dāng)與沖擊式流量計(jì)配合使用時(shí)，由控制器（微機(jī)）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線粒度測定，細(xì)度可用篩余或比表面積表示，這種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，再與磨機(jī)負(fù)荷控制裝置配合使用，磨機(jī)的自動化生產(chǎn)便有了保證。近年來出現(xiàn)的水泥包裝微機(jī)控制裝置、立窯生料配料系統(tǒng)、失重給料器、電腦控制轉(zhuǎn)子秤以及粉體自動剪切試驗(yàn)儀等粉體物性測定裝置，都逐漸實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。

4、結(jié)語

機(jī)電一體化可以用于新裝置新設(shè)備上，同樣對老企業(yè)的老設(shè)備老裝置也有同樣意義。機(jī)電一體化的基礎(chǔ)是微電子技術(shù)，發(fā)展機(jī)電一體化，就要發(fā)展微電r技術(shù)，井且要在專業(yè)分工和設(shè)計(jì)科研體制方面，適應(yīng)新的情況提高人的素質(zhì)，以便促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。機(jī)電一體化由機(jī)電設(shè)備、微機(jī)的軟硬件結(jié)合在一起，產(chǎn)品附加值最高，可以大大減輕人的體力勞動，便得工業(yè)生產(chǎn)結(jié)溝從勞動密集型向智力密集型轉(zhuǎn)化。

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