摘 要

回转窑是在水泥、建材、冶金等领域应用广泛的一种大型关键设备，特别在整个水泥工业生产中起到非常重要的作用。轮带与托轮作为整窑的主要支承部件，其工作状况在很大程度上会影响回转窑的工作效率。因此，轮带与托轮的空间运行位置在垂直面的倾斜度数据的测量是窑运转参数测量中的一个重要参数。

本文设计了一种回转窑倾斜度无线测量装置，其主要硬件包括：双轴倾角传感器SCA100T-D01、信号放大器INA114、A/D转换芯片ADS7606、微处理器单片机MSP430F149、无线传输模块APC200和笔记本电脑。把倾角传感测量装置安装在轮带侧面或是托轮轴端面上，它就可以自动测出其所在垂直面倾斜度的电信号数据，经过信号放大与A/D转换后的数字信号交给单片机进行处理，实时通过无线传输模块发送给附近的笔记本电脑进行检测数据的采集和储存。由于回转窑温度高，各部分之间温差大，故在测量装置内的单片机采用温度补偿算法来减小各测量点的温度变化对测量精度的影响。在软件设计方面，下位机单片机采用C语言程序，上位机笔记本电脑采用LabVIEW软件。

该回转窑倾斜度无线测量装置的系统功耗低、体积小，测量范围为±10℃，理论精度为0.006°，可以满足回转窑托轮在垂直面倾斜度的测量要求。

关键词：回转窑；托轮；垂直面；倾斜度；无线；测量。

Abstract

Rotary kiln is a kind of large and important equipment widely used in cement, building materials, metallurgy and other fields. It plays an important role in the entire industrial production. As the main support parts in the kiln, rollers’ working condition will greatly affect the efficiency of the kiln. Therefore, it is very important to measure and monitor the running data of the roller in the cement production process.

This article contains a wireless measuring device for inclination of remote rotary kiln. It’s major hardware includes dual axis tilt sensor SCA100T-D01, signal amplifier INA114, A/D conversion chip ADS7606, MSP430F149 MCU, wireless transmission module APC200 and notebook computer. When the system is working, tilt sensor which is installed on the supporting wheel shell measure the required data and send them to the signal amplifier and A/D conversion chip to handle by the MCU. Then data will be sent to remote notebook computer through wireless transmission module to be monitored and stored. Because the kiln Because the temperature and the temperature difference between the parts are high, the temperature compensation algorithm is used to reduce the influence of the temperature change on the measurement precision. In terms of software design, C programing is used in the MCU and LabVIEW software in the upper computer.

The rotary kiln inclination wireless measurement system has low power consumption and small size, and the measuring range is about 30 degrees Celsius, and the theoretical precision is 0.006 degree, which can satisfy the requirement of the rotary kiln supporting wheel measurement.

Keywords: rotary kiln; roller; inclination; wireless; monitoring.

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.1.1回转窑介绍 1

1.1.2课题研究的目的及意义 2

1.2国内外研究现状 3

1.3 研究内容及目标 4

第2章 装置的硬件设计 5

2.1 倾角传感器原理及其分类 5

2.1.1 倾角传感器的原理 5

2.1.2 倾角传感器的分类 5

2.2 硬件电路设计重点 6

2.3 硬件设计 7

2.3.1 角度测量系统的设计 8

2.3.2 主控电路系统设计 13

第3章 装置的软件设计 20

3.1 LabVIEW平台 20

3.2 LabVIEW软件特点 20

3.3 软件设计 20

3.4 下位机软件设计 21

3.4.1 MSP430与ADC7606接口程序 22

3.4.2 MSP430与SCA100T接口程序 22

3.4.3 MSP430与APC200A-43的接口程序 23

3.4.4 APC200A-43参数设置 23

3.5 上位机软件设计 24

第4章 温度漂移补偿和误差分析 25

4.1 温度漂移补偿 25

4.2 线性公式误差 27

4.3 电路误差 27

4.4 安装零点误差 28

第5章 总结 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1研究背景

1.1.1回转窑介绍

回转窑在水泥、冶金、环保等许多生产行业中广泛应用，它是对散状或浆状物料进行加热处理的热工设备。其应用起源于水泥生产，距今已有百余年历史，回转窑的发明使得水泥工业领域迅速发展，于是人们开始对回转窑的其他应用领域产生兴趣。很快回转窑被应用于越来越多的工业领域中，并发挥着越来越重要的作用，特别成为水泥工业生产的核心设备^[1]。

其结构与外形见图1-1。