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中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）1第一章绪论1.1引言球磨机是建材、选矿、化工等重工业中最广泛采用的粉磨机械。运用在大规模的粉磨场合。在水泥生产中，经过粉碎的原料、熟料、煤及其他混合材料都要在球磨机中进行粉磨。球磨机是生产水泥的重要主机设备。但是在使用过程中，主轴瓦过热问题时常影响着生产，尤其出现在采用球磨机粉磨熟料生产成品水泥中，主轴瓦过热，严重的甚至烧瓦，造成停机降温，甚至停产抢修。这个问题的出现，不同程度地影响设备运转率，影响生产的正常进行，给企业造成一定的经济损失。因此，对球磨机进行实时故障检测，对保障安全生产、提高生产效率都有着重大的实际意义。1.2球磨机故障分析1.2.1主轴瓦作用球磨机是一个水平装在两个主轴上的低速回转筒体，回转部分的重量全部由主轴承负担，而主轴承由主轴瓦、轴承座和润滑系统组成。主轴瓦是主轴承最重要的零件，它呈球面形，装在轴承底座的凹球面上，瓦面多用铅基轴承合金制成。这种主轴瓦具有较好的强度、塑性、距合性、减摩性、耐磨性、润滑性、传热性，而且更换简单、方便。能够满足主轴承良好润滑要求，适应球磨机低速、重载的工作环境。1.2.2主轴瓦润滑原理主轴瓦的润滑有油圈带油式和油泵供油式等几种形式，目前常用的是油圈带油式。油圈随球磨机中空轴一起运转带油，由刮油体将油圈带来的油刮到布油器上，再由布油器将油均匀地撒到中空轴上，在中空轴和主轴瓦接触的表面之间形成一层油膜，把摩擦表面隔开，获得液体动压润滑，从而减小中空轴与主轴瓦之间的磨损，保证球磨机正常运转。中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）21.2.3主轴瓦过热原因分析主轴瓦过热根本原因在于主轴承内有大量热量，不能及时散发出去，积存下来导致温度不断升高，主轴瓦过热，当温度进一步升高，主轴瓦表面的巴氏合金将熔化，造成烧瓦，导致球磨机无法正常运转。因此，这类问题在生产中要高度重视，我们可以从以下几个方面来分析主轴瓦过热原因。(l)主轴瓦刮研不良，中空轴与主轴瓦接触达不到规定要求，造成主轴瓦过度磨损，产生大量热量，导致主轴瓦过热，甚至烧瓦。(2)润滑油种类选择不当，油质不好，损坏中空轴与主轴瓦，油粘度小，难以形成润滑油膜。(3)润滑系统有问题，如油圈带油不好，刮油体、布油器安装不正确，没有油过滤器，管道不畅通等。(4)球磨机工的责任心不强，没有随时掌握油位、油质，不能及时加油，不能及时更换润滑油造成缺油、油质差。主轴瓦得不到良好的润滑，导致主轴瓦过热。(5)中空轴与螺旋筒隔热不好，筒体内热量直接传递给主轴瓦。(6)长时间喂入过热物料，主要是出窑熟料散热不充分，导致入磨物料温度过高，直接反映在主轴瓦上温度偏高，这在夏天6-8月表现更明显。(7)球磨机通风不良，磨内热量难以排出直接传到主轴瓦上。(8)外部冷却不充分，球磨机采用水冷却，循环水一方面冷却主轴瓦，一方面冷却磨机筒体表面，冷却水停止或冷却水不足，造成冷却不充分，主轴瓦过热。(9)主轴承有裂缝，轴承内冷却水穿过裂缝渗到瓦面，破坏了良好的润滑，导致主轴瓦过热。通过上面分析，我们可以看到，球磨机的各种故障最终都引起主轴瓦的温度升高，造成主轴瓦过热甚至烧瓦。因此我们可以通过实时检测主轴瓦的温度，发现球磨机的故障。当主轴瓦温度异常时，给出报警信号，及时地进行检测，避免烧瓦等严重事故，保障了设备的安全运行。中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）31.3解决方案球磨机的轴承在故障情况下，引起温度升高而烧坏，从而造成直接和间接的巨大的经济损失。我们设计了一套多点温度检测系统，实时检测主轴承的温度，系统结构图如图1-1所示。本系统由下位机和上位机组成，下位机由AT89C51单片机、键盘显示电路、报警电路、数字温度传感器、E2ROM和看门狗电路组成。完成对球磨机轴承温度的检测、显示、报警。并把检测值通过RS-485总线传送给控制室的上位机（微机）。由上位机进行数据存储、显示。可对历史数据进行查询。通过图形显示，直观的反映球磨机的温度变化趋势可早期预报球磨机故障。图1-1系统结构图微机RS232/485数字温度传感器3#球磨机数字温度传感器1#球磨机数字温度传感器2#球磨机数字温度传感器4#球磨机单片机串口/RS485AT89C51单片机看门狗电路E2ROM报警键盘显示RS485总线中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）41.4论文主要内容本文为多点温度巡检系统的一个子课题，设计与开发上位机监控系统软件，本文详细介绍了如何在windows98操作系统上用VisualBasic编程。设计并开发了数据采集、数据处理与存储、系统参数初始化、数据显示、查询、超温报警等功能模块。中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）5第二章RS-232与RS-485标准及应用2.1RS-232、RS-422与RS-485的由来RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。2.2RS-232串行接口标准EIARS-232C是美国电子工业协会正式公布的串行总线标准，也是目前最常用的串行接口标准，用来实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的数据通讯。RS-232C串行接口总线适用于：设备之间的通讯距离不大于15m，传输速率最大为20KB/S。一、接口信号一个完整的RS-232C接口有22根线，采用标准的25芯插头座。表2－1给出了RS-232C串行接口信号的定义以及信号的分类。中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）62－1RS-232C接口信号引脚号缩写符信号方向说明1屏蔽（保护）地2TXD从终端到调制解调器发送数据3RXD从调制解调器到终端接收数据4RTS从终端到调制解调器请求发送5CTS从调制解调器到终端清除发送6DSR从调制解调器到终端数据装置就绪7——信号地8DCD从调制解调器到终端接收线信号检出（载波检测）9———保留供测试用10———保留供测试用11———未定义12DCD从调制解调器到终端辅信道接收线信号检测13CTS从调制解调器到终端辅信道清除发送14TXD从终端到调制解调器辅信道发送数据15从调制解调器到终端发送器信号定时16RXD从调制解调器到终端辅信道接收数据17从调制解调器到终端接收器信号定时18———未定义19RTS从终端到调制解调器辅信道请求发送20DTR从终端到调制解调器数据终端就绪21从调制解调器到终端信号质量检测22从调制解调器到终端振铃指示23从终端到调制解调器从调制解调器到终端数据信号速率选择器24从终端到调制解调器发送器信号定时25———未定义中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）7二、电气特性RS-232C采用负逻辑，即：逻辑“1”：-5V～-15V逻辑“0”：+5V～+15VRS-232C的电气特性如表2－2所示。表2－2RS-232、RS-485、RS-422有关电气参数规定RS-232RS-422RS-485工作方式单端差分差分节点数1收、1发1发10收1发32收最大传输电缆长度50英尺400英尺400英尺最大传输速率20Kb/s10Mb/s10Mb/s最大驱动输出电压+/-25V-0.25V～+6V-7V～+12V驱动器输出信号电平(负载最小值)负载+/-5V～+/-15V+/-2.0V+/-1.5V驱动器输出信号电平(空载最大值)空载+/-25V+/-6V+/-6V驱动器负载阻抗(Ω)3K～7K10054摆率(最大值)30V/usN/AN/A接收器输入电压范围+/-15V-10V～+10V-7V～+12V接收器输入门限+/-3V+/-200mV+/-200mV接收器输入电阻(Ω)3K～7K4K(最小)12K驱动器共模电压-3V～+3V-1V～+3V接收器共模电压-7V～+7V-7V～+12V2.3RS-485与RS-422串行接口标准2.3.1平衡传输中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）8RS-485、RS-422与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图2－2所示。通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～-6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。图2－2RS-422、RS-485传输线定义接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。如图2－3所示。中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）9图2－3RS-485/RS-422接收器接收平衡线上的电平2.4握手协议计算机在与单片机通信时,为了确定所收的数据是单片机发出的温度值就要设计握手协议。我们采用在发送每路温度数据前发送一个数AAH作为数据报头，接着发送温度值所对应的序号、该路温度值的整数部分、该路温度值的小数部分，每次发送之间延时6mS。用这样的一组发送序列将一路温度数据发送给上位机。每组发送序列间隔大于450mS。中国矿业大学（北京校区）毕业设计（论文）10第三章软件功能与结构设计3.1数据采集模块上位机通过电缆与下位机相连。下位机进行数据预处理，组成一定的数据格式，通过RS-232串行口，将数据送到上位机，上位机采用串口中断方式接收数据，保证采集数据的实时处理。数据采集模块负责设置串口，监听串口，当串口有数据传入时判断是否是所要接收的温度数据。如果所接收到的数据正确则将数据传给数据处理和数据显示模块。3.2数据处理与存储该模块实现数据处理与存储。当此模块收到数据采集模块传来的数据后ASC函数将数据转化为String型。然后判断此温度是否超过所设的最高温度。如果没有超过报警值，则将数据交给显示模块。如果超过则报警，提示用户温度过高。在完成数据的处理和显示后，用WriteLine函数将数据写入系统日志保存在硬盘上，至此就完成了数据处理与存储。3.3系统参数初始化本程序可以对一些参数进行设置。包括高温报警值，低温报警值，串口波特率，串行端口号选择。参数被设置后将会被保存，以便系统在运行时使用。用户可以根据需要随时更改参数。3.4数据显示数据显示采用了模拟LCD显示的ActiveX控件。并使用了4组显示模块可以同时显示4路不同