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。
中图分类号： TN705；TP274
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191290
中文引用格式： 代少升，李金鑫. 基于DSP的磨机物料监测系统设计[J].电子技术应用，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
磨机是水泥生产中的物料粉磨设备，在其运行过程中有“空磨”、“饱磨”、“正常磨”3种状态。当球磨机处于“空磨”、“饱磨”状态时，会降低球磨机的工作效率，增加磨机功耗。因此，使球磨机工作处于“正常磨”的工况，能够有效提高球磨机的工作效率。目前，球磨机物料的监测方法有：基于数学模型的磨机负荷软测量、磨音法、振动法、功率法、超声波检测法、神经网络法等[1-2]。在磨机长期的工作中表明：当磨机物料较低时，球磨机发出的声音(简称磨音)主要来自钢球以及研磨介质与衬板之间的摩擦和碰撞，磨音频率较高，且听起来清脆；当磨机物料增加时，钢球以及研磨介质与衬板之间被物料所填充，磨音频率降低，磨音从清脆变得沉闷[3]。因此，通过对磨音的监测，可以有效确定磨机物料，而且磨音法是目前磨机物料监测最有效方法之一[4]。因此，本文基于上述特性，根据磨音法设计出一款基于DSP的磨机物料监测系统，该系统使用拾音器采集音频信号，通过DSP对磨音数据的实时处理，将处理的磨音频谱，声强值和物料比实时显示在LCD触摸屏上，以便监控人员参考。系统还具有频段可调、增益可调、阈值去噪等特点。
本文详细内容请下载:http://www.chinaaet.com/resource/share/2000002991
作者信息:
代少升，李金鑫
(重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆400065)
