基于STM32單片機技術的真空帶式過濾機控制系統

朋澤群

【摘 要】本文介紹了一種用STM32單片機實現真空帶式過濾機的控制系統硬件設計方法，STM32單片機的技術特點和技術優勢，真空帶式過濾機的工作原理，以及STM32單片機在過濾機工作過程由傳統的手工操作流程到全自動一鍵式操作的實現。

【關鍵詞】STM32；PLC；嵌入式系統；真空過濾機

【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、化工等工業生產中，真空帶式過濾機是一種大型、新穎、高效、節能的新型過濾設備，從而實現液體、固體的分離?，F行的過濾機工作大多采用的是機械式和常規的電氣按鈕控制，導致控制裝置體積大、控制面板繁雜、成本高、自動化程度低，工人不易操作。基于STM32單片機技術的真空帶式過濾機控制系統能通過STM32單片機控制中間繼電器的啟停，進而控制較大功率的接觸器，實現電機、氣動電磁閥等啟停與開關。同時，可通過開始與停止按鈕實現一鍵式操作。

1 STM32單片機技術

STM32單片機采用的是基于ARMV7架構的Correx-M3新型芯片內核。Cortex-M3是一個32位的內核，是市場上現有的體積最小、能耗最低、最節能的ARM處理器。STM32單片機采用Correx-M3內核大大簡化了編程的復雜性，集高性能、低功耗、低成本于一體。它是為在微控制系統、工業控制系統、汽車車身系統和無線網絡等對功耗和成本要求高的嵌入式應用領域實現高系統性能而設計的。Correx-M3采用了哈弗結構，擁有獨立的指令總線和數據總線，可以讓取指與數據訪問并行不悖。

1.1 工作原理

真空帶式過濾機結構示意圖如圖1所示。真空帶式過濾機啟動運行時，料漿溶液均勻分布在濾布上，環形橡膠帶E由電機經減速拖動連續運行，濾布鋪敷在膠帶上與膠帶同步運行。膠帶與真空室滑動接觸（真空室與膠帶間有環形磨擦帶并通入水形成水密封），當真空室接通真空系統時，在膠帶上形成真空抽濾區；料漿由布料器均勻分布在濾布上，在真空的作用下，濾液穿過濾布經膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進入真空室，固體顆粒被截留而形成濾餅；進入真空的液體經氣水分離器排出。隨著橡膠帶移動已形成的濾餅依次進入濾餅洗滌區、吸干區；最后濾布與膠帶分開，在卸濾餅輥處將濾餅卸出；卸除濾餅的濾布經清洗裝置清洗后獲得再生。

1.2 真空帶式過濾機控制要求

1）啟動要求。

啟動過濾機空壓機→啟動主電機→啟動真空泵→啟動潤滑密封水→打開淋洗液開關

2）停機要求。

關閉料漿控制閥，待過濾至剩余的濾餅卸凈為止。濾餅卸凈后，將濾帶清洗1～2周，依次關閉淋洗液閥門→主電機開關→真空泵開關→主機電源開關→總氣源開關→空壓機開關→打開氣泵放水閥。

3）濾布運行的速度要求。

根據濾漿情況可以通過STM32單片機輸出模擬信號控制PLC任意設定。

4）托盤由極限位置迅速返回原位到再次工作需要延時數秒，以便濾液罐中的濾液排盡。

5）在托盤吸緊濾布運行的同時，洗滌液打開。

1.3 主控制模塊電路設計

由于STM32F103C8T6單片機，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器（高達128K字節的閃存和20K字節的SRAM），豐富的增強I/O端口和聯接到兩條APB總線的外設。包含2個12位的ADC、3個通用16位定時器和一個PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口：多達2個I2C和SPI、3個USART、一個USB和一個CAN。因此，可選擇這種型號的STM32單片機。

1.4 I/0口分配及自動控制功能

控制系統I/O口分配如表1所示。當按下啟動按鈕時，0001繼電器動作，0100接觸器閉合，接通主機電源。0002、0003、0004繼電器相繼工作，0200、0300、0400接觸器依次閉合，使環形橡膠帶運行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運行，真空泵運行。再依次由0005、0006繼電器打開潤滑密封閥、淋洗液閥。最后由繼電器0007打開料漿控制閥，過濾機正常運行。當按下停止按鈕時，控制系統根據過濾機停機流程（如2.2節中真空過濾機停機所述），相應繼電器、接觸器相繼動作，完成停機任務。

2 結語

利用STM32單片機對真空帶式過濾機實現工作過程全自動控制，不僅能使過濾機的故障率大大降低，運轉周期延長，生產效率和運轉率明顯提高；同時還能節省維檢費用，保證系統的運行更加可靠，提高了控制精度。

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[責任編輯：王楠]