1、系统结构
系统结构如图1所示。球磨机的振动声音、电流、压差信号分别取自各自的变送器，自动/手动状态信号取自给煤机操作装置的输出接点，手动状态时的跟踪信号从给煤机操作器送入自动控制系统。振动声音变送器使用探头直接采集球磨机简体的振动信号，然后经过放大、滤波和转换，zui终输出（4～20）mA或（1～5）V的标准信号送入I/O通道。这个部分可以对信号进行零点和满度的整定。变送器的频带是5000Hz以下。I/O通道采用进口模块，接收来自振动、电流和压差变送器输入的标准信号，经过A/D变换后转换成数字信号送人工控机，再经过程序的处理，zui终送出标准的电流或电压控制信号至给煤机手操器。从而达到料位自动控制的目的。
系统采用研华工业控制计算机作为上位机，采用该公司生产的ADAM4000系列模块作为A/D、D/A转换器，同时采用性能可靠的变送器作为二次测量元件。
球磨机料位自动控制系统结构见图1，系统配置见图2。
2、软件编制
控制系统软件包括信号处理程序、PID调节程序和信号输出程序3个部分。
该系统输入信号主要有磨煤机运行时简体发出的音频信号、磨煤机电机的电流信号和磨煤机筒体的差压信号。这3个信号首先通过I/O通道的硬件滤波，进入控制系统后，又经过软件的平均值和中值滤波，变成程序可用的信号。
为了准确地反映球磨机内部的实际料位情况，需要建立一个较为准确的数学模型f＝f（Hz、dB、P、I）。根据现场采集信号的实际情况，发现当音频信号、电流信号、筒体差压信号所占份额为30:20:50时，系统能够很好地反映磨煤机实际运行情况。控制方式采用PID控制算法。
由于制粉系统属于一种大时间滞后系统，所以只采用PI控制方式，比例常数选择得较小（大约在0.1～0.2之间），积分常数选择得较大（大约在30～40之间）。
PID模块的输出zui终达到系统的输出模块，转变成（4～20）mA或（1～5）V的标准信号送至给煤机控制器，控制给煤机转速，从而达到控制球磨机料位的目的，实现对球磨机负荷的*控制。
在手动方式下，系统输出一直跟踪手动输出，这样就做到了自动/手动的无扰切换。
为了便于现场调试，本软件还专门做了调试窗口，在此窗口可以改变所有的控制参数。
该软件可以实现以下基本功能：
（1）球磨机料位的实时测量；
（2）料位历史趋势图；
（3）球磨机料位*控制；
（4）控制参数调整；
（5）自动/手动无扰切换；
（6）系统自检功能；
（7）软件界面友好，多种料位显示方式
（8）抗干扰功能。
3、投运情况
大庆石化公司热电厂5号炉为HG-410/9.8-MQ14型，四角切圆燃烧、固态排渣、自然循环炉。制粉系统为钢球磨煤机（DTM-350/600）中间贮仓式，乏气作为三次风送入炉内。
投入球磨机料位自动控制系统前后进行了制粉系统常规试验。从试验结果来看，投入该系统之前，磨煤机出力为（35.6～37.4）t/h，制粉系统电耗为（32.1～33.4）（kW·h）/t；投入该系统之后，磨煤机出力为（45.6～47.4）t/h，较系统投入前有明显提高，制粉系统电耗为（25.3～26.1）（kW·h）/t，较系统投入前有明显降低。
4、结论
经过2个月的试运行，该系统运行平稳，数据真实可靠，运行人员操作量少，且画面显示直观，取得了理想的效果。
球磨机料位自动控制系统可以提高制粉系统效率，实现制粉系统的*控制；减少磨煤机启停次数，降低钢球和衬瓦的磨损，提高磨煤机设备的健康水平。从现场实际情况看，投入该系统后，一般能使磨煤机出力提高27.8％，制粉系统电耗降低21.8％。
