水泥生产行业是一种高能耗、高污染的行业,而水泥粉磨系统又是水泥生产工序中耗能最大的生产环节,因此有必要对水泥粉磨控制系统进行优化。粉磨系统具有多变量、非线性和时变性等特性,并且系统模型容易受到外界干扰,水泥粉磨优化控制实施的难点在于及时准确的检测出球磨机的负荷状态。磨机内部无法安装测量装置,球磨机负荷通常采用其他参数进行间接检测。通过分析和比较常见的几种磨机负荷检测方法的优缺点,选取了磨音作为判断磨机负荷的检测量。球磨机在不同工况下的磨音频谱不同,因此磨音的频谱能够反映磨机的负荷状态,但是现场采集到的磨音中包含有大量噪声信号,必须先进行适当的处理。磨音的噪声中包含有一部分随机噪声,这些随机噪声的频谱和磨音的频谱有重叠部分,并且在分布上近似为白噪声。小波分析具有都多分辨特性,能够有效地滤除随机噪声,因此采用小波阈值消噪方法先对磨音信号进行降噪。除了随机噪声外,磨音频谱中还包含风机等其他设备产生的噪声,因而在小波消噪之后又设计了一个通带为500～2500Hz的带通滤波器,进而将磨音频谱外的噪声信号进一步滤去。磨音频谱能够反映磨机的工况,但是直接通过输出的频谱来判断磨机负荷状态会存在一些问题——人工读取频谱很难判断磨机的负荷情况。本文将处理后的磨音分别和三种典型工况信号进行了相似度比较分析,从而得到实时的磨机负荷状况。磨音数据处理运算量大,如果放在上位机进行必然会增加上位机的开销,甚至可能会影响到其他工作。现场DCS控制系统中使用的控制器运算能力不强,也不能胜任磨音信号处理的工作。DSP芯片是一种专门用于数字信号处理的微处理器,利用DSP芯片处理磨音信号能够达到实时性和实用性的要求。文中选用了TMS320VC5502芯片作为核心处理器;利用TLV320AIC23B专用音频处理芯片设计音频接口电路,利用McBSP实现TLV320AIC23B与DSP芯片的数据通信,通过I2C总线配置TLV320AIC23B的工作参数;设计了仿真器接口电路、电源电路、复位电路和时钟电路等电路;配置了DMA、McBSP、I2C和TLV320AIC23B等模块;编写了定时中断程序;编写了小波消噪程序和FIR滤波器程序;编写了磨机工况判别程序。本课题依托国家高新技术发展计划(863)子课题:软测量、单元级优化控制系统的设计开发。以水泥粉磨系统为应用背景,利用文中设计的装置对采集的磨音信号进行了处理,通过与现场的实际运行状态进行比较,能够实时的检测出磨机的负荷状态,达到了预期目标。文中设计的磨音检测装置能够与控制系统直接连接,有良好的应用前景和实用价值。