基于STM32单片机技术的真空带式过滤机控制系统

朋泽群

【摘 要】本文介绍了一种用STM32单片机实现真空带式过滤机的控制系统硬件设计方法，STM32单片机的技术特点和技术优势，真空带式过滤机的工作原理，以及STM32单片机在过滤机工作过程由传统的手工操作流程到全自动一键式操作的实现。

【关键词】STM32；PLC；嵌入式系统；真空过滤机

【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

在矿山、冶金、化工等工业生产中，真空带式过滤机是一种大型、新颖、高效、节能的新型过滤设备，从而实现液体、固体的分离。现行的过滤机工作大多采用的是机械式和常规的电气按钮控制，导致控制装置体积大、控制面板繁杂、成本高、自动化程度低，工人不易操作。基于STM32单片机技术的真空带式过滤机控制系统能通过STM32单片机控制中间继电器的启停，进而控制较大功率的接触器，实现电机、气动电磁阀等启停与开关。同时，可通过开始与停止按钮实现一键式操作。

1 STM32单片机技术

STM32单片机采用的是基于ARMV7架构的Correx-M3新型芯片内核。Cortex-M3是一个32位的内核，是市场上现有的体积最小、能耗最低、最节能的ARM处理器。STM32单片机采用Correx-M3内核大大简化了编程的复杂性，集高性能、低功耗、低成本于一体。它是为在微控制系统、工业控制系统、汽车车身系统和无线网络等对功耗和成本要求高的嵌入式应用领域实现高系统性能而设计的。Correx-M3采用了哈弗结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。

1.1 工作原理

真空带式过滤机结构示意图如图1所示。真空带式过滤机启动运行时，料浆溶液均匀分布在滤布上，环形橡胶带E由电机经减速拖动连续运行，滤布铺敷在胶带上与胶带同步运行。胶带与真空室滑动接触（真空室与胶带间有环形磨擦带并通入水形成水密封），当真空室接通真空系统时，在胶带上形成真空抽滤区；料浆由布料器均匀分布在滤布上，在真空的作用下，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室，固体颗粒被截留而形成滤饼；进入真空的液体经气水分离器排出。随着橡胶带移动已形成的滤饼依次进入滤饼洗涤区、吸干区；最后滤布与胶带分开，在卸滤饼辊处将滤饼卸出；卸除滤饼的滤布经清洗装置清洗后获得再生。

1.2 真空带式过滤机控制要求

1）启动要求。

启动过滤机空压机→启动主电机→启动真空泵→启动润滑密封水→打开淋洗液开关

2）停机要求。

关闭料浆控制阀，待过滤至剩余的滤饼卸净为止。滤饼卸净后，将滤带清洗1～2周，依次关闭淋洗液阀门→主电机开关→真空泵开关→主机电源开关→总气源开关→空压机开关→打开气泵放水阀。

3）滤布运行的速度要求。

根据滤浆情况可以通过STM32单片机输出模拟信号控制PLC任意设定。

4）托盘由极限位置迅速返回原位到再次工作需要延时数秒，以便滤液罐中的滤液排尽。

5）在托盘吸紧滤布运行的同时，洗涤液打开。

1.3 主控制模块电路设计

由于STM32F103C8T6单片机，工作频率为72MHz，内置高速存储器（高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。因此，可选择这种型号的STM32单片机。

1.4 I/0口分配及自动控制功能

控制系统I/O口分配如表1所示。当按下启动按钮时，0001继电器动作，0100接触器闭合，接通主机电源。0002、0003、0004继电器相继工作，0200、0300、0400接触器依次闭合，使环形橡胶带运行，滤布铺敷在胶带上与之同步运行，真空泵运行。再依次由0005、0006继电器打开润滑密封阀、淋洗液阀。最后由继电器0007打开料浆控制阀，过滤机正常运行。当按下停止按钮时，控制系统根据过滤机停机流程（如2.2节中真空过滤机停机所述），相应继电器、接触器相继动作，完成停机任务。

2 结语

利用STM32单片机对真空带式过滤机实现工作过程全自动控制，不仅能使过滤机的故障率大大降低，运转周期延长，生产效率和运转率明显提高；同时还能节省维检费用，保证系统的运行更加可靠，提高了控制精度。

【参考文献】

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[责任编辑：王楠]