基于STM32的压滤机控制器的研究与开发
发布时间：2021-08-22 07:52
随着我国的煤炭资源日益紧缺、煤泥逐渐增多,煤泥回收逐步成为洗选厂生产的重要环节,压滤机因其分离效果好、适应性广,成为了洗选厂的常用固液分离设备。然而,由于多数洗选厂具有扩大生产规模的现实需要,常在压滤车间配备有多台压滤设备,并且,因为多台设备只能共同使用一个精矿槽与一台输送机,所以这些压滤设备在进卸料过程当中应当注意配合使用。多数洗选厂是通过人工观察、操作来完成这一任务,但煤泥压滤过程通常需要持续进行较长时间,而操作人员在该过程当中可能会因为生理疲惫与精神懈怠等原因,造成疏于观察以及控制失误等,从而进一步引发生产“事故”（压料、冒料、呲料等）,在影响生产效率的同时,为洗选厂造成经济损失。本课题来源于冀中能源峰峰集团邯郸洗选厂,出于该洗选厂压滤车间多台压滤机配合控制的需要,开发了基于STM32的具有CAN通讯功能的压滤机控制器。该控制器以STM32F103ZET6为控制核心,硬件设计中仅需外扩I/O、EEPROM等外围电路;软件基于FreeRTOS操作系统进行开发,将系统功能划分为多个任务加以实现;利用STM32芯片内置的CAN控制器实现多台压滤机控制器间的通讯;如此,使压滤机的控制与通...
【文章来源】：华北科技学院河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
控制柜操作面板图
3基于STM32的压滤机控制器的硬件设计163基于STM32的压滤机控制器的硬件设计3Hardwaredesignoffilterpresscontrollerbasedonstm323.1硬件设计之功能需求分析与总体方案设计（Functionrequirementanalysisandoverallschemedesignofhardwaredesign）基于STM32的压滤机控制器硬件电路设计思路为制作上下两块电路板，上部是以STM32微处理器为主控核心的控制板，主要包括STM32F103ZET6微处理器电路、CAN通讯接口电路、EEPROM电路、串口电路、复位电路、SWD接口电路等；下部为以IO控制电路为核心的驱动板，主要包括电源转换电路、输入控制电路、输出控制电路等，二者通过插拔式接线端子进行连接，该设计优势在于：（1）便于项目初期进行任务拆分，以提高设计效率与项目进度，且加强项目组成员合作意识；（2）便于项目期间进行线路故障排查与解决；（3）便于项目后期，该控制器组成模块的更换与维护。STM32单片机最小系统包括STM32芯片、电源供电电路、JTAG下载调试电路、上电复位电路、时钟电路。本课题选用STM32F103ZET6芯片作为控制核心[26]。它外接8MHZ晶振，经锁相环9倍频，内核工作频率达到72MHZ[27]；芯片内置64KBSRAM、512KBFLASH[28]，足以满足压滤机控制器的存储需求，无需外扩。该芯片还具有112个通用I/O口引脚，输入/输出控制资源充裕；此外，芯片还内置CAN控制器，便于通过CAN总线进行通讯。由此可见，选择此款芯片会使得硬件设计变得非常简单。其硬件总体架构图如下：图3-1硬件总体架构图Figure3-1Overallhardwarearchitecture
工程硕士专业学位论文17图3-2STM32F103ZET6实物图Figure3-2Stm32f103zet6physicaldrawing3.2各组成模块硬件设计（Hardwaredesignofeachcomponentmodule）3.2.1电源模块电路设计基于STM32的压滤机控制器外部输入电源为+24V的直流电源,经TPS5403稳压芯片可降为+3.3V/1.5A的电压[29],从而为控制器各组成模块供电，其电源模块电路如下：图3-3电源模块电路Figure3-3PowermodulecircuitTPS5403是一款具有宽运行输入电压范围的单片非同步降压稳压器，此器件执行内部斜坡补偿的电流模式控制来减少组件数量，TPS5403稳压芯片固定3.3V输出，具备4.5V至28V的宽输入电压范围，高达1.7A的最大持续输出负载电流，脉冲跳跃模式可在轻负载时实现高效率，减少系统供电的输入电源的功率损失，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CAN总线的闸机结构及部件优化设计[J]. 焦大伟,孙海波,张松林. 铁道通信信号. 2020(03)
[2]压滤机组协调控制系统嵌入式管理终端设计[J]. 翟延忠,欧阳昇,李红军,宋永强. 工矿自动化. 2019(11)
[3]选煤厂压滤机自动控制过程分析[J]. 戚国亮. 自动化应用. 2019(09)
[4]基于STM32的压滤机控制器的设计[J]. 翟延忠,任凯,李红军,宋永强. 选煤技术. 2019(04)
[5]选煤厂煤泥压滤自动控制系统研究[J]. 陈文. 能源技术与管理. 2019(03)
[6]选煤厂煤泥压滤自动控制系统的研究[J]. 王书慧. 机械管理开发. 2019(01)
[7]意法半导体新系列STM32微控制器[J]. 电子产品世界. 2019(01)
[8]压滤机联机自动控制系统的设计与应用[J]. 周俊喜,齐卫东,高文宇,陈传海,仇庆敏,张健. 煤炭与化工. 2018(12)
[9]快开压滤机在洗选煤中的应用[J]. 高飞. 机械管理开发. 2018(10)
[10]压滤机群控与手机移动终端远程控制设计与实现[J]. 李先送,王然风,孟巧荣. 煤炭工程. 2018(07)
博士论文
[1]煤矿企业安全文化系统化建设研究[D]. 杜学胜.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]寺河选煤厂压滤工艺智能群控技术研究与应用[D]. 白璐.太原理工大学 2019
[2]智能电火花震源控制系统的研究与设计[D]. 王中原.长江大学 2018
[3]基于LoRa的嵌入式监控系统的研究与开发[D]. 刘强强.华北科技学院 2018
[4]矿井风网信息可视化技术及应用研究[D]. 杨欢.中国矿业大学 2019
[5]基于CAN的并行研究平台设计[D]. 竹永雪.沈阳理工大学 2018
[6]选煤厂煤泥压滤自动控制系统[D]. 张世懂.中国矿业大学 2015
[7]压滤机控制系统和过滤机构的研究[D]. 谢雄.内蒙古工业大学 2007
本文编号：3357332
【文章来源】：华北科技学院河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
控制柜操作面板图
3基于STM32的压滤机控制器的硬件设计163基于STM32的压滤机控制器的硬件设计3Hardwaredesignoffilterpresscontrollerbasedonstm323.1硬件设计之功能需求分析与总体方案设计（Functionrequirementanalysisandoverallschemedesignofhardwaredesign）基于STM32的压滤机控制器硬件电路设计思路为制作上下两块电路板，上部是以STM32微处理器为主控核心的控制板，主要包括STM32F103ZET6微处理器电路、CAN通讯接口电路、EEPROM电路、串口电路、复位电路、SWD接口电路等；下部为以IO控制电路为核心的驱动板，主要包括电源转换电路、输入控制电路、输出控制电路等，二者通过插拔式接线端子进行连接，该设计优势在于：（1）便于项目初期进行任务拆分，以提高设计效率与项目进度，且加强项目组成员合作意识；（2）便于项目期间进行线路故障排查与解决；（3）便于项目后期，该控制器组成模块的更换与维护。STM32单片机最小系统包括STM32芯片、电源供电电路、JTAG下载调试电路、上电复位电路、时钟电路。本课题选用STM32F103ZET6芯片作为控制核心[26]。它外接8MHZ晶振，经锁相环9倍频，内核工作频率达到72MHZ[27]；芯片内置64KBSRAM、512KBFLASH[28]，足以满足压滤机控制器的存储需求，无需外扩。该芯片还具有112个通用I/O口引脚，输入/输出控制资源充裕；此外，芯片还内置CAN控制器，便于通过CAN总线进行通讯。由此可见，选择此款芯片会使得硬件设计变得非常简单。其硬件总体架构图如下：图3-1硬件总体架构图Figure3-1Overallhardwarearchitecture
工程硕士专业学位论文17图3-2STM32F103ZET6实物图Figure3-2Stm32f103zet6physicaldrawing3.2各组成模块硬件设计（Hardwaredesignofeachcomponentmodule）3.2.1电源模块电路设计基于STM32的压滤机控制器外部输入电源为+24V的直流电源,经TPS5403稳压芯片可降为+3.3V/1.5A的电压[29],从而为控制器各组成模块供电，其电源模块电路如下：图3-3电源模块电路Figure3-3PowermodulecircuitTPS5403是一款具有宽运行输入电压范围的单片非同步降压稳压器，此器件执行内部斜坡补偿的电流模式控制来减少组件数量，TPS5403稳压芯片固定3.3V输出，具备4.5V至28V的宽输入电压范围，高达1.7A的最大持续输出负载电流，脉冲跳跃模式可在轻负载时实现高效率，减少系统供电的输入电源的功率损失，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CAN总线的闸机结构及部件优化设计[J]. 焦大伟,孙海波,张松林. 铁道通信信号. 2020(03)
[2]压滤机组协调控制系统嵌入式管理终端设计[J]. 翟延忠,欧阳昇,李红军,宋永强. 工矿自动化. 2019(11)
[3]选煤厂压滤机自动控制过程分析[J]. 戚国亮. 自动化应用. 2019(09)
[4]基于STM32的压滤机控制器的设计[J]. 翟延忠,任凯,李红军,宋永强. 选煤技术. 2019(04)
[5]选煤厂煤泥压滤自动控制系统研究[J]. 陈文. 能源技术与管理. 2019(03)
[6]选煤厂煤泥压滤自动控制系统的研究[J]. 王书慧. 机械管理开发. 2019(01)
[7]意法半导体新系列STM32微控制器[J]. 电子产品世界. 2019(01)
[8]压滤机联机自动控制系统的设计与应用[J]. 周俊喜,齐卫东,高文宇,陈传海,仇庆敏,张健. 煤炭与化工. 2018(12)
[9]快开压滤机在洗选煤中的应用[J]. 高飞. 机械管理开发. 2018(10)
[10]压滤机群控与手机移动终端远程控制设计与实现[J]. 李先送,王然风,孟巧荣. 煤炭工程. 2018(07)
博士论文
[1]煤矿企业安全文化系统化建设研究[D]. 杜学胜.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]寺河选煤厂压滤工艺智能群控技术研究与应用[D]. 白璐.太原理工大学 2019
[2]智能电火花震源控制系统的研究与设计[D]. 王中原.长江大学 2018
[3]基于LoRa的嵌入式监控系统的研究与开发[D]. 刘强强.华北科技学院 2018
[4]矿井风网信息可视化技术及应用研究[D]. 杨欢.中国矿业大学 2019
[5]基于CAN的并行研究平台设计[D]. 竹永雪.沈阳理工大学 2018
[6]选煤厂煤泥压滤自动控制系统[D]. 张世懂.中国矿业大学 2015
[7]压滤机控制系统和过滤机构的研究[D]. 谢雄.内蒙古工业大学 2007
本文编号：3357332
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