王東波

（新疆神火炭素制品有限公司，新疆 昌吉 831500）

雷蒙磨是指雷蒙磨粉機，是礦山、水泥廠及鋁電解用炭陽極行業(yè)主要的粉磨設(shè)備，負責深加工礦物、煅后金屬材料等物料。雷蒙磨工作性能具有穩(wěn)定性，當前在金屬鋁電解炭陽極行業(yè)中普遍利用雷蒙磨。近些年我國生產(chǎn)的鋁電解炭陽極行業(yè)都要制作為超細粉體，許多小型企業(yè)對鋁電解炭陽極產(chǎn)品也提出更高的要求，利用雷蒙磨粉機生產(chǎn)粉料產(chǎn)品，也可以用于加工處理粉料半成品，企業(yè)不斷發(fā)展，也更加重視產(chǎn)品質(zhì)量，當前雷蒙磨自動化水平有待提高，整體控制效果有待增強，保障實現(xiàn)規(guī)?；饘俨牧系纳a(chǎn)質(zhì)量。

1 概述單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)

圖1 雷蒙磨機配套設(shè)施

雷蒙磨屬于一種制粉磨機，在雷蒙磨工作過程中，礦石材料、煅后石油焦、金屬材料等原料首先需要經(jīng)過鄂式破碎機，在進行簡單粗破處理后，利用斗式提升機向粗料倉輸送礦石、煅后石油焦、金屬等原料，然后利用螺旋輸送給料機向磨機主磨室輸送物料，利用磨室磨輥和磨環(huán)的淹沒處理之后，形成半成品的細粉，利用風機向分析機中帶入細粉，利用分析機的篩選分析工作[1]。

在雷蒙磨工作過程中，需要現(xiàn)場工作人員操作處理設(shè)備，測量工作比較簡單，但是缺乏控制效果，產(chǎn)能與智能加相互融合，并將能耗等方面進行進一步提高。合理利用設(shè)備，可以發(fā)揮出生產(chǎn)工藝的自動化優(yōu)勢。工作人員需要嚴格執(zhí)行雷蒙磨設(shè)備的工作順序。檢測主軸電機和分級機的故障之后，需要停止磨機的運轉(zhuǎn)。采集主機電流和風機電流，可以自動化調(diào)節(jié)金屬材料的給料量，保障雷蒙磨生產(chǎn)工作的穩(wěn)定性，保障金屬材料加工設(shè)備的整體工作產(chǎn)量。在雷蒙磨運行過程中，需要維持分級機速度的恒定性，提升金屬粉料工作過程的穩(wěn)定性。

2 單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)的核心是單片機，單片機芯片具有穩(wěn)定的工作性能，同時具有抗干擾能力，再融合外圍功能芯片和嵌入式軟件，形成智能控制儀。智能控制儀可以采集雷蒙磨的機械設(shè)備參數(shù)，通過計算分析綜合控制磨機[2]。

2.1 工作原理

單片機上電復位之后，可以自檢芯片和傳感器，自動校正誤差，利用顯示屏將雷蒙磨的運行時間顯示出來，控制鼓風電機和主軸電機運行過程，吸合給料機的繼電器，斷開常閉觸點，根據(jù)正常的順序啟動雷蒙磨。雷蒙磨在進行金屬材料生產(chǎn)過程中，如果發(fā)生異常數(shù)據(jù)，不能啟動下一個設(shè)備，并且顯示出設(shè)備代碼和數(shù)據(jù)，避免工作人員啟動順序不符合規(guī)定[3]。

表1 對比系統(tǒng)改造前后實驗數(shù)據(jù)

圖2 只能控制儀結(jié)構(gòu)流程圖

2.2 硬件電路

單片機總包括在線可編程ISP閃存和定時器以及中斷源等，同時具有雙數(shù)據(jù)指針，利用UART串行通道，在線編程工作比較靈活，外接芯片之后，可以在惡劣的工作中穩(wěn)定的運行：

（1）A/D轉(zhuǎn)換芯片：A/D轉(zhuǎn)換芯片的速度比較快，不僅可以發(fā)揮A/D轉(zhuǎn)化功能，還包括放大器和三態(tài)輸出鎖存器等，形成了單片小型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在工作過程中，無需調(diào)節(jié)零點和滿刻度。

（2）光耦I(lǐng)/O接口電路：光電耦合器的體積比較小，使用壽命比較長，其中沒有任何觸點，具有較強的抗干擾能力，同時可以快速的響應工作指令，保障輸出和輸入之間的絕緣性，利用單向信號傳輸方式。

（3）LED數(shù)碼管：LED數(shù)碼管負責實時顯示系統(tǒng)的各項參數(shù)，利用雙色LED數(shù)碼管顯示屏，保證影像穩(wěn)定性，具有較大的可視面積，可以保障畫面效果，此外具有較強的抗干擾能力，顯示工作具有靈活性優(yōu)勢。

（4）溫度采集DS18B20：可以實現(xiàn)遠距離傳輸，控制進度在0.5左右，利用一線總線和數(shù)字方式傳輸現(xiàn)場溫度，使系統(tǒng)抗干擾性因此提升，再加上體積比較小，可以擴寬應用電壓的實際范圍。

（5）24c16存儲器：串行16K存儲器，利用IC總線接口方式，利用8腳封裝方式，數(shù)據(jù)保存時間比較長，可以存儲系統(tǒng)調(diào)整的參數(shù)，方便金屬材料加工人員在后續(xù)工作中查看歷史數(shù)據(jù)，確定設(shè)備運行狀態(tài)。

2.3 軟件設(shè)計

在單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)中利用模塊化程序設(shè)計方式，根據(jù)軟件功能，主要劃分成主程序和子程序兩大部分。整個控制系統(tǒng)的核心是主程序，負責協(xié)調(diào)各個模塊的關(guān)系。利用不同子程序完成不同的工作功能，每個子系統(tǒng)都可以單獨執(zhí)行某個工作功能。

單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)的難點是自適應PID控制給料模塊產(chǎn)需，因為螺旋輸送給料機具有非線性特征，信號變化也具有遲滯性，在各種外界因素的影響下，將會改變整個系統(tǒng)的特征，系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性因此受到影響。

自適應PID控制模型包括PID模型和反饋控制器以及自適應回路等，自適應PID模型工作當中，結(jié)合金屬加工設(shè)備主軸電機電流和風機電流，不斷估計控制對象的比例和積分等參數(shù)，結(jié)合參數(shù)估計值，計算自適應PID調(diào)節(jié)器控制參數(shù)，以給料速度為基礎(chǔ)，確定給料速度，嚴格控制給料速度，計算下一步工作中的給料速度，保障主軸電機的負荷狀態(tài)。利用自適應PID控制，可在生產(chǎn)過程中，可以實現(xiàn)自我校正調(diào)節(jié)，經(jīng)過不斷的采樣和修正以及控制工作，保障控制系統(tǒng)最優(yōu)效果。

3 單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)的控制效果和發(fā)展前景

安裝了單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)之后，可以金屬加工設(shè)備自動調(diào)節(jié)電磁振動給料機的喂料工作，精確控制分析機的轉(zhuǎn)動速度，保障雷蒙磨的工作狀態(tài)。利用電機高溫報警和數(shù)據(jù)超限自動停車等作用，可以有效降低系統(tǒng)的故障率，有效保護各個金屬材料生產(chǎn)設(shè)備，在現(xiàn)場變成存儲不同產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，檢測雷蒙機系統(tǒng)運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，避免發(fā)生設(shè)備故障和失誤操作，使整體生產(chǎn)效率因此提高，保障企業(yè)的經(jīng)濟效益。

雷蒙磨系統(tǒng)自動化改造完成后，不僅提高了金屬材料磨粉純度的穩(wěn)定性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，如表1所示。雷蒙磨工由原來的時時刻刻盯著設(shè)備儀表，調(diào)整給料螺旋轉(zhuǎn)速，到現(xiàn)在只要做好現(xiàn)場巡檢及設(shè)備加油工作，雷蒙磨工勞動強度大大降低，避免了因工作量過大造成的設(shè)備操作失誤及點巡檢不到位問題，使設(shè)備得到更好的巡檢及維護，降低設(shè)備故障率。

單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)中預留485通訊接口，遠程控制和監(jiān)測機器。當前我國很多金屬礦企業(yè)特別是鋁電解用炭陽極制造行業(yè)廣泛利用雷蒙磨，但是生產(chǎn)工藝水平有待提升，需要自動化改造生產(chǎn)線，使生產(chǎn)效率大幅度提升，保障金屬材料企業(yè)的市場競爭力。

4 結(jié)束語

本文分析了金屬材料加工設(shè)備單片機的雷蒙磨自動控制系統(tǒng)的設(shè)計和運用，提高磨粉純度的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量，也大大降低雷蒙磨工勞動強度，提升金屬企業(yè)的競爭力。