CN103550997A - 自洁式空气过滤器控制器 - Google Patents

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Abstract

自洁式空气过滤器控制器，包括由整流滤波、EEPROM存储、PWM模拟量输出、12864LCD显示、4～20mA模拟量输入、DO串行输出、RS232和RS485通讯组成。控制器是由16位的工业级微处理器dsPIC33F128GP708作为主控制芯片，集成了ADC模拟采集、USART串口收发、及FLASH存储功能；通过PLC需要扩展了模拟量模块，采用dsPIC33F128GP708处理器芯片，通过自带的FLASH存储来仿真EEPROM来实现数据存储功能。dsPIC33F128GP708处理器拥有内部振荡器，设定参数断电记忆、内部自带看门狗电路。dsPIC33F128GP708采用16位的改进哈佛架构，处理速度可以达到原51系列控制器的40倍，采用低压3.3V控制，稳定性比51系列单片机更稳定，更耐用。

Description

自洁式空气过滤器控制器
技术领域
本发明属于机械制造与控制技术领域，是一种自洁式空气过滤器控制器。
背景技术
目前国内很多钢铁冶金工业所使用的压缩空气是通过压缩机吸气负压的作用下，空气过滤器吸入周围环境空气，由于重力、静电、接触阻留、惯性扩散等综合作用，空气中的灰尘沉积在过滤筒滤料的外表面，清洁空气在净气室汇合，经出气管进入压缩机的。通过控制器（PLC控制系统、单片机控制系统等）发出自洁指令，电磁阀会瞬间打开约0.1～0.5秒，送出一股脉冲气流，经喷射、反吹的作用把过滤筒外表面的积灰吹掉。这种反吹自洁过程是间断的，每次仅三至四个滤筒处于反吹自洁状态，其余更多的筒仍在继续工作。钢铁工业一般采用此种或类似的产品来获取压缩空气用于生产。空气过滤器控制器已有技术都有类似产品，但是主要存在以下几个问题：功能少、价格高、寿命短、可扩展性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服上述已有技术不足之处的自洁式空气过滤器控制器。
发明的技术方案：自洁式空气过滤器控制器，包括由整流滤波、EEPROM存储、PWM模拟量输出、12864LCD显示、4～20mA模拟量输入、DO串行输出、RS232和RS485通讯组成，其特征在于：
（1）整流滤波电路：220VAC电压经过变压器得到24V和12V交流电压，然后经2W10整流器整流得到直流，再经过∏型滤波电路稳压滤波，再经过7805、7812、7912、7824、AMS1117等三端稳压器后得到工作电压5V、24V、3.3V；3.3V用作dsPIC33F128GP708主控制芯片电源来源，5V用于串口通讯和串行输出等芯片的工作电压，24V用于供给差压变送器和触摸屏等的工作电源；
（2）RS232通信和RS485通信： RS232串行口进行与触摸屏间的通讯，同时作上位机通讯接口；RS485采用平衡发送和差分接收，利用modbus通讯协议将控制信号接入PLC系统；
（3）4～20mA模拟量输入：通过250欧精密电阻，将4～20mA信号对应转换成对应电压信号再经过电压跟随器将信号送给dsPIC33F128GP708主控制芯片，设定两路4～20mA模拟量输入；
(4)EEPROM存储：dsPIC33F128GP708自带128KB字节FLASH存储，通过软件方法实现FLASH仿真EEPROM从而达到数据存储；
(5)12864LCD显示：12864LCD带中文字库显示，dsPIC33F128GP708通过串口与12864进行通讯，同时可对参数进行修改；
(6)可控硅输出：通过TPIC6B595芯片将串口数据对应到1～8路输出，然后通过MOC3081过零触发可控硅的通断，电路中设有压敏电阻和阻容吸收电路控制220VAC高压的通断，从而达到多路脉冲输出的目的。
主要工作原理，通过模拟量采集到现场压差信号，当压差大于设定的标准值时，控制器开始进行有规律的输出脉冲操作，输出脉冲通过TPIC6B595芯片将串口数据转成并口输出，驱动能力强，可不受限的同时带多路输出。现场输出和压差信号都能在LCD12864屏幕上进行显示，并且信号可通过RS232、RS485等方式实现与触摸屏或远程PLC间通讯,可以实现远程操控，脉冲时间和脉冲间隔时间等参数可直观的在画面上进行设置。
本发明的优点：自洁式空气过滤器控制器是由16位的工业级微处理器dsPIC33F128GP708作为主控制芯片，集成了ADC模拟采集、USART串口收发、及FLASH存储等功能，这样可以避免外部扩展这些模块，提高系统的稳定性。另外dsPIC33F128GP708处理器拥有内部振荡器，可以避免因外部晶振频率的问题影响控制，dsPIC33F128GP708采用16位的改进哈佛架构，具有增强指令集，包含对DSP的强大支持。处理速度可以达到原51系列控制器的40倍，采用低压3.3V控制，稳定性比51系列单片机更稳定，更耐用。同时本控制器设定参数断电记忆、内部自带看门狗电路，元件采用先进的贴片工艺、操作简捷明了、带远距离通讯端口，可实现远程监视控制。
附图说明
图1为本发明控制器系统框图。
图2为整流滤波部分电路图。
图3为RS232串行通信电路图。
图4为RS485串行通信电路图。
图5为4～20mA模拟量输入电路图。
图6为串行输出控制电路图。
图7为可控硅输出控制电路图。
具体实施方式
图1～图7介绍了本发明的一种实施例。
自洁式空气过滤器控制器，包括由整流滤波、EEPROM存储、PWM模拟量输出、12864LCD显示、4～20mA模拟量输入、DO串行输出、RS232和RS485通讯组成：
（1）整流滤波电路：如图2所示，220VAC电压经过变压器得到24V和12V交流电压，然后经2W10整流器整流得到直流，再经过∏型滤波电路稳压滤波，由于电容的储能作用，使得输出波形比较平缓，脉动成分降低输出电压平均值增大，再经过7805、7812、7912、7824、AMS1117一起5个三端稳压器后得到工作电压5V、24V、3.3V，几路电源独立开来，避免相互间的影响，保持电路稳定。
(2)RS232通信和RS485通信：如图3、图4所示， RS232串行口可以进行与触摸屏间的通讯，同时可以作上位机通讯接口。RS485采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰能力，利用modbus通讯协议可以将控制信号接入PLC系统。
(3)4～20mA模拟量输入：如图5所示，通过250欧精密电阻，将4～20mA信号对应转换成对应电压信号再经过运放和电压跟随器将信号送给dsPIC33F128GP708主控制芯片，本设计设定了两路4～20mA模拟量输入。
(4)EEPROM存储：本系统无外设存储芯片，是比一般单片机更优越的一方面，dsPIC33F128GP708虽不带EEPROM，但是自带128KB字节FLASH存储，可以通过软件方法实现FLASH仿真EEPROM从而达到数据存储的目的，这样不但可以进行数据存储，同时价格比带EEPROM的芯片省一半以上。
（5）12864LCD显示：12864LCD带中文字库显示，可以显示控制信号及操作信息，dsPIC33F128GP708通过串口与12864进行通讯，实现显示的目的，同时可对参数进行修改，脉冲时间和自动模式下自洁间隔时间均可自行更改，达到可编程的目的。
（6）串行输出控制：如图6所示。主控制芯片通过编写的串行发送程序，按照TPIC6B595移位寄存器的时序进行发送，TPIC6B595器件内部含八个串行输入并行输出D触发器，可以将串行输入的8位数据对应输出到8个并行输出的通道上。串行输出控制中发送的信息主要包括移位寄存器时钟（SRCK）和寄存时钟（RCK）以及串行数据输入（SERIN），设计上通过光耦隔离将外部输出信号与主控制芯片进行隔离，避免外部电路信号的影响。
（7）可控硅输出控制：如图7所示，通过TPIC6B595移位寄存器将串口数据对应到1～8路输出，然后通过MOC3081过零触发可控硅的通断，电路中增加了压敏电阻和阻容吸收电路，高效稳定的控制220VAC高压的通断，从而达到多路脉冲输出的目的。图7 中限于图片篇幅，图中2~6路输出省略未画出，2~6路与1路和8路原理一样。

Claims (1)

1.自洁式空气过滤器控制器，包括由整流滤波、EEPROM存储、PWM模拟量输出、12864LCD显示、4～20mA模拟量输入、DO串行输出、RS232和RS485通讯组成，其特征在于：
（1）整流滤波电路：220VAC电压经过变压器得到24V和12V交流电压，然后经2W10整流器整流得到直流，再经过∏型滤波电路稳压滤波，再经过7805、7812、7912、7824、AMS1117等三端稳压器后得到工作电压5V、24V、3.3V；3.3V用作dsPIC33F128GP708主控制芯片电源来源，5V用于串口通讯和串行输出等芯片的工作电压，24V用于供给差压变送器和触摸屏等的工作电源；
（2）RS232通信和RS485通信： RS232串行口进行与触摸屏间的通讯，同时作上位机通讯接口；RS485采用平衡发送和差分接收，利用modbus通讯协议将控制信号接入PLC系统；
（3）4～20mA模拟量输入：通过250欧精密电阻，将4～20mA信号对应转换成对应电压信号再经过电压跟随器将信号送给dsPIC33F128GP708主控制芯片，设定两路4～20mA模拟量输入；
(4)EEPROM存储：dsPIC33F128GP708自带128KB字节FLASH存储，通过软件方法实现FLASH仿真EEPROM从而达到数据存储；
(5)12864LCD显示：12864LCD带中文字库显示，dsPIC33F128GP708通过串口与12864进行通讯，同时可对参数进行修改；
(6)可控硅输出：通过TPIC6B595芯片将串口数据对应到1～8路输出，然后通过MOC3081过零触发可控硅的通断，电路中设有压敏电阻和阻容吸收电路控制220VAC高压的通断，从而达到多路脉冲输出的目的。
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