基于STM32單片機(jī)技術(shù)的真空帶式過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)

朋澤群

【摘 要】本文介紹了一種用STM32單片機(jī)實(shí)現(xiàn)真空帶式過(guò)濾機(jī)的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方法，STM32單片機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，真空帶式過(guò)濾機(jī)的工作原理，以及STM32單片機(jī)在過(guò)濾機(jī)工作過(guò)程由傳統(tǒng)的手工操作流程到全自動(dòng)一鍵式操作的實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】STM32；PLC；嵌入式系統(tǒng)；真空過(guò)濾機(jī)

【Abstract】This paper introduces a STM32 MCU with vacuum belt filter control system hardware design， technical features and technical advantages of STM32 MCU， vacuum belt filter working principle and STM32 microcontroller in the filter working process is implemented by the traditional manual operation into the automatic one button operation.

【Key words】STM32； PLC； Embedded system； Vacuum belt filter

0 引言

在礦山、冶金、化工等工業(yè)生產(chǎn)中，真空帶式過(guò)濾機(jī)是一種大型、新穎、高效、節(jié)能的新型過(guò)濾設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)液體、固體的分離。現(xiàn)行的過(guò)濾機(jī)工作大多采用的是機(jī)械式和常規(guī)的電氣按鈕控制，導(dǎo)致控制裝置體積大、控制面板繁雜、成本高、自動(dòng)化程度低，工人不易操作?；赟TM32單片機(jī)技術(shù)的真空帶式過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)能通過(guò)STM32單片機(jī)控制中間繼電器的啟停，進(jìn)而控制較大功率的接觸器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)、氣動(dòng)電磁閥等啟停與開(kāi)關(guān)。同時(shí)，可通過(guò)開(kāi)始與停止按鈕實(shí)現(xiàn)一鍵式操作。

1 STM32單片機(jī)技術(shù)

STM32單片機(jī)采用的是基于ARMV7架構(gòu)的Correx-M3新型芯片內(nèi)核。Cortex-M3是一個(gè)32位的內(nèi)核，是市場(chǎng)上現(xiàn)有的體積最小、能耗最低、最節(jié)能的ARM處理器。STM32單片機(jī)采用Correx-M3內(nèi)核大大簡(jiǎn)化了編程的復(fù)雜性，集高性能、低功耗、低成本于一體。它是為在微控制系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車車身系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等對(duì)功耗和成本要求高的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高系統(tǒng)性能而設(shè)計(jì)的。Correx-M3采用了哈弗結(jié)構(gòu)，擁有獨(dú)立的指令總線和數(shù)據(jù)總線，可以讓取指與數(shù)據(jù)訪問(wèn)并行不悖。

1.1 工作原理

真空帶式過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。真空帶式過(guò)濾機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，料漿溶液均勻分布在濾布上，環(huán)形橡膠帶E由電機(jī)經(jīng)減速拖動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，濾布鋪敷在膠帶上與膠帶同步運(yùn)行。膠帶與真空室滑動(dòng)接觸（真空室與膠帶間有環(huán)形磨擦帶并通入水形成水密封），當(dāng)真空室接通真空系統(tǒng)時(shí)，在膠帶上形成真空抽濾區(qū)；料漿由布料器均勻分布在濾布上，在真空的作用下，濾液穿過(guò)濾布經(jīng)膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進(jìn)入真空室，固體顆粒被截留而形成濾餅；進(jìn)入真空的液體經(jīng)氣水分離器排出。隨著橡膠帶移動(dòng)已形成的濾餅依次進(jìn)入濾餅洗滌區(qū)、吸干區(qū)；最后濾布與膠帶分開(kāi)，在卸濾餅輥處將濾餅卸出；卸除濾餅的濾布經(jīng)清洗裝置清洗后獲得再生。

1.2 真空帶式過(guò)濾機(jī)控制要求

1）啟動(dòng)要求。

啟動(dòng)過(guò)濾機(jī)空壓機(jī)→啟動(dòng)主電機(jī)→啟動(dòng)真空泵→啟動(dòng)潤(rùn)滑密封水→打開(kāi)淋洗液開(kāi)關(guān)

2）停機(jī)要求。

關(guān)閉料漿控制閥，待過(guò)濾至剩余的濾餅卸凈為止。濾餅卸凈后，將濾帶清洗1～2周，依次關(guān)閉淋洗液閥門(mén)→主電機(jī)開(kāi)關(guān)→真空泵開(kāi)關(guān)→主機(jī)電源開(kāi)關(guān)→總氣源開(kāi)關(guān)→空壓機(jī)開(kāi)關(guān)→打開(kāi)氣泵放水閥。

3）濾布運(yùn)行的速度要求。

根據(jù)濾漿情況可以通過(guò)STM32單片機(jī)輸出模擬信號(hào)控制PLC任意設(shè)定。

4）托盤(pán)由極限位置迅速返回原位到再次工作需要延時(shí)數(shù)秒，以便濾液罐中的濾液排盡。

5）在托盤(pán)吸緊濾布運(yùn)行的同時(shí)，洗滌液打開(kāi)。

1.3 主控制模塊電路設(shè)計(jì)

由于STM32F103C8T6單片機(jī)，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器（高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM），豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。包含2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和一個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C和SPI、3個(gè)USART、一個(gè)USB和一個(gè)CAN。因此，可選擇這種型號(hào)的STM32單片機(jī)。

1.4 I/0口分配及自動(dòng)控制功能

控制系統(tǒng)I/O口分配如表1所示。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，0001繼電器動(dòng)作，0100接觸器閉合，接通主機(jī)電源。0002、0003、0004繼電器相繼工作，0200、0300、0400接觸器依次閉合，使環(huán)形橡膠帶運(yùn)行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運(yùn)行，真空泵運(yùn)行。再依次由0005、0006繼電器打開(kāi)潤(rùn)滑密封閥、淋洗液閥。最后由繼電器0007打開(kāi)料漿控制閥，過(guò)濾機(jī)正常運(yùn)行。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)過(guò)濾機(jī)停機(jī)流程（如2.2節(jié)中真空過(guò)濾機(jī)停機(jī)所述），相應(yīng)繼電器、接觸器相繼動(dòng)作，完成停機(jī)任務(wù)。

2 結(jié)語(yǔ)

利用STM32單片機(jī)對(duì)真空帶式過(guò)濾機(jī)實(shí)現(xiàn)工作過(guò)程全自動(dòng)控制，不僅能使過(guò)濾機(jī)的故障率大大降低，運(yùn)轉(zhuǎn)周期延長(zhǎng)，生產(chǎn)效率和運(yùn)轉(zhuǎn)率明顯提高；同時(shí)還能節(jié)省維檢費(fèi)用，保證系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠，提高了控制精度。

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[責(zé)任編輯：王楠]