回转窑运行状态巡检系统研究

论文摘要

回转窑是建材、冶金、化工、矿物加工和环保等许多行业中相应企业生产的核心设备。一次停窑事故将引起整个生产流程的中断,造成重大经济损失。目前,国内回转窑出现故障后的维修方式还是以传统的事后维修为主。对于大型的回转窑,这种维修方式效率低、经济性差,并且在大修时还需要停窑,这既影响生产又不利于设备的健康运行。通过建立回转窑运行状态巡检系统,对其一些重要运行参数进行定期检测,以达到及时预防故障,提高回转窑的运行能力和产品质量的目的。本论文首先在分析和比较国内外回转窑检测系统现状的基础上,确立了回转窑巡检系统所检测的运行参数,即回转窑筒体中心线、托轮直径、轮带直径、轮带间隙、大齿圈偏摆、筒体偏摆,并详细阐述了各个运行参数的测量原理及方法。论文基于C8051F040单片机、SQL server和LabVIEW,对回转窑运行状态巡检系统进行了整体设计,同时对其主要部分,即传感器层、下位机软硬件和上位机软件进行了详细设计。对于传感器层,对比目前的传感器类型,根据回转窑待巡检的参数类型,考虑硬件运行环境,选择相应的传感器并对其进行合理的布置,同时以筒体中心线测点传感器为例,设计了传感器支架。对于下位机硬件,以C8051F040单片机为平台,对下位机进行了总体设计和各功能模块设计,其中主要功能模块包括多通道数据采集模块、液晶显示模块、通讯模块、外部存储器模块、JTAG接口模块和电源模块。对于下位机软件,设计了巡检指令和采集的数据存放格式,对下位机软件进行整体设计和各功能程序设计,包括C8051F040初始化程序、液晶显示程序、数据采集程序、串口通讯程序、USB通讯程序。对于上位机软件,首先介绍了软件的LabVIEW开发环境,之后阐述了LabVIEW与数据库的链接方式；最后对上位机软件各功能模块进行了设计,包括系统菜单模块、通讯模块、用户管理模块、设备管理模块、特征提取模块和显示和报警模块。回转窑运行状态巡检系统能够通过下位机定期地对回转窑各运行参数进行检测,提高了下位机的可靠性,同时上位机能够对回转窑用户、设备和检测数据进行管理,以LabVIEW图形化输出,这样使对回转窑的管理系统化,能够对回转窑长期的运行状态进行评估,从而更好地制定维护和维修计划,有利于回转窑长期安全、健康地运行。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源和研究的背景及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究背景及意义
• 1.2 回转窑运行状态检测的国内外研究现状及分析
• 1.3 论文研究的主要内容及论文安排
• 第二章 回转窑运行参数的测量原理及方法
• 2.1 回转窑结构及特点
• 2.2 回转窑各运行参数的测量原理及方法
• 2.2.1 筒体中心线的测量原理及方法
• 2.2.2 托轮与轮带直径的测量原理及方法
• 2.2.3 筒体与大齿圈偏摆的测量原理及方法
• 2.2.4 筒体与轮带间隙的测量原理及方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 巡检系统传感器层及下位机硬件设计
• 3.1 传感器层设计
• 3.1.1 传感器的选择
• 3.1.2 传感器的测点布置
• 3.1.3 传感器的支架设计
• 3.2 C8051F040单片机简介
• 3.3 下位机功能概述与总体设计
• 3.3.1 下位机功能概述
• 3.3.2 下位机总体设计
• 3.4 功能模块设计
• 3.4.1 多通道数据采集模块
• 3.4.2 液晶显示模块
• 3.4.3 通讯模块
• 3.4.4 其它模块
• 3.5 本章小结
• 第四章 巡检系统下位机软件设计
• 4.1 软件开发环境
• 4.2 巡检系统指令的下达
• 4.3 下位机数据存放格式
• 4.4 软件整体设计
• 4.5 巡检系统下位机部分程序设计
• 4.5.1 C8051F040初始化程序
• 4.5.2 液晶显示LCD程序
• 4.5.3 数据采集程序
• 4.5.4 串口通讯程序
• 4.5.5 USB通讯程序
• 4.6 本章小结
• 第五章 巡检系统上位机软件设计
• 5.1 LabVIEW简介
• 5.2 LabVIEW与数据库连接
• 5.2.1 数据库数据源的建立
• 5.2.2 LabVIEW访问数据库的方式
• 5.2.3 LabSQL访问数据库
• 5.3 上位机功能模块设计
• 5.3.1 应用程序菜单
• 5.3.2 用户管理模块
• 5.3.3 设备管理模块
• 5.3.4 特征提取模块
• 5.3.5 显示报警模块
• 5.3.6 通讯模块
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者在研究生期间发表的论文
• 致谢
• 附录一 巡检系统下位机部分程序
• 附录二 回转窑零部件管理操作界面