基于单片机的布袋除尘器控制系统设计.docx

目录摘要：iAbstract:iv1 .绪论11.1 课题背景及意义11.2 布袋脉冲除尘器国内外现状11.3 论文设计主要内容32 .过程分析及总体控制方案设计42.1 脉冲式除尘器的基本原理42.1.1 结构组成概述42.1.2 技术特点42.1.3 基本工作原理42.2 影响因素52.3 系统整体控制方案52.4 除尘器各控制系统方案设计82.4.1 通讯系统82.4.2 清灰除尘控制系统92.4.3 模拟量采集控制系统102.4.4 故障诊断报警系统113 .系统硬件设计133.1 最小系统设计133.1.2 I/O端口酉己置133.2 电源设计143.3 通讯接口设计163.4 数据存储设计173.5 A/D转换电路设计183.5.1 传感器选型183.5.2 信号放大电路193.5.3 模数转换193.6 D/A转换电路设计213.7 开关量控制设计223.7.1 电平信号输入设计223.7.2 电平信号输出设计223.7.3 电磁阀控制设计233.8 电磁阀开路检测电路设计243.9 .独立按钮设计254 .系统软件设计274.1 控制系统操作流程274.2 软件开发环境和库的使用304.2.1 软件开发环境304.2.2 库的使用314.2.3 标志位的应用324.3 软件程序编写334.3.1 系统程序初始化334.3.2 按钮子程序344.3.3 显小屏显小程序344.3.4 数据存储程序程序355 .结论与展望365.1 结论365.2 展望36参考文献37致谢错误!未定义书签。基于单片机的布袋除尘器控制系统设计摘要：99.9%以上除尘效率使袋式脉冲除尘器成为一种高效除尘设备并成功 受到市场欢迎，袋式脉冲除尘器现已广泛应用于各厂除尘领域。随着国家环保要 求越来越严格，袋式除尘器也必须不断提高其除尘效率和降低能耗才能适应现代 工业发展需要。只有那些拥有先进技术、运行稳定可靠、经济效益显著的除尘设 备，才能在市场上获得竞争优势。本文介绍了该系统的主要构成及功能，并阐述 了其硬件电路设计与软件实现方法。在除尘系统中，智能控制是至关重要的一环, 而本次设计的STM32单片机布袋除尘器控制系统则是其中之一，为该领域注入 了新的活力。根据所查阅的相关资料，本文对控制系统进行了全面的设计，将其 划分为四个子系统，形成一个主系统，以实现对各种情况下系统的控制，并可根 据不同的需求进行参数设置。采用32位STM32F107单片机作为核心芯片，实 现对各种转换电路、检测电路和通讯设备的精准控制。在MNK平台上，C语言 被应用于软件部分的开发，主要用于对主程序和各子程序进行编程。关键词：袋式脉冲除尘器；除尘清灰控制；STM32F107；嵌入式系统Design of Control System of Cloth Bag Duster Based on Single Chip MicrocomputerAbstract:More than 99.9% of the dust removal efficiency makes the bag pulse dust remover an efficient dust remover, which has been successfully favored by the market. At present, the bag pulse dust remover is widely used in the dust removal field in various factories. As a kind of efficient dust removal equipment, with advanced technology to operate stable and reliable economic effects high market competitiveness. The intelligent control of dust removal system is of the utmost importance. The STM32 cloth bag dust removal control system based on single chip microcomputer is one of them. According to the related data, the control system is designed as a whole, which consists of four subsystems to control a master system, which can control the system in various situations and set up parameters according to different requirements. The 32-bit STM32F107 microcomputer is used as the main chip to control various switching circuits, detection circuits and communication equipment. The software part is developed in C language on MNK platform, which mainly programs the main program and each subprogram.Key words: bag type pulse dust collector; Dust removal control; STM32F107; Embedded systemL绪论1.1 课题背景及意义随着工业化进程的加速，大量的工业废水被排放至环境中，然而其处理方式 不当，导致对空气的污染问题日益严重。在我国北方地区，由于工业发展和城市 建设速度较快，导致大气污染日益严重，人们呼吸到的空气质量越来越差，这不 仅影响了人体健康，还威胁着人类社会的可持续发展。特别是在江苏、河北等重 工业聚集区，常年笼罩着浓重的灰霾，这是一个不容忽视的问题。为了治理大 气污染问题，当地政府采取了一系列积极措施，包括升级和优化环保设备、加强 污染治理、关闭烟气排放不符合标准的企业等。经过多年的努力，我国大气环境 质量有所改善。然而，尽管已经采取了一系列措施，但大气污染问题仍未得到有 效缓解，近年来，除北京外，北方地区仍然频繁出现广泛的雾霾现象。为了有效地治理大气污染，需要通过优化工业布局，强化绿化，强化居住区 污染源管理，控制燃煤排放污染，强化除尘工艺完善，推行区域集中供暖供热和 强化交通运输工具废气处理等系列措施。通过这些措施可以很好地减少污染物排 放量。与此同时，政府还出台了2021-2022年秋冬季大气污染综合治理攻坚方 案及其他相关环境保护政策措施，以期在2025年前将地级以上城市PM2.5浓 度降低10%,使空气质量优良天数达87.5%。布袋式除尘器是七十年代传入国内 的干式滤尘设备。近几年袋式除尘技术发展迅速，新的除尘器不仅拥有长的工作 寿命，除尘效率比传统的更高，更具有高通用性，能适应不同气体的过滤。布袋 除尘器的关键技术提升让其在市场上站稳脚本，越来越多的工厂投入使用。1.2 布袋脉冲除尘器国内外现状雷纳哈尔(TVRenauer)在1957年发明了一种名为布袋除尘器技术，该技 术在袋滤效能方面实现了一次革命性的突破，为工业生产带来了革命性的变革。 从此布袋除尘器作为一种高效除尘设备迅速发展起来。1966年，北京农药一厂 开始引进英国制造的马克派尔型布袋脉冲除尘器，这一举措标志着中国正式开始 采用袋式除尘器技术。七十年代初期我国相继研制出一些不同结构类型和性能特 点的除尘器。在1988年，我国成功试制出第一台脉冲式布袋除尘器，该除尘器 是基于富春江冶炼厂所拥有的炼铜烟气处理系统而设计的。虽然袋式除尘器已在市场上投入多年，但其发展历程缓慢而复杂，其组成结 构简单朴素，仅由一些简陋的材料构成。由于其造价低廉，使用时又很方便，所 以至今仍被广泛采用着。该物品的过滤袋采用了粗布、粗花尼和纱布等材料，经 过精心制作，形成了一排小方格的袋子。这种简易布袋除尘器虽然能够达到很好 的除尘效果,但其运行成本较高,维护也不方便。早期的除尘器设计缺乏灵活性， 在某些位置，特别是在排风量较大的区域，甚至采用砖砌成的排风管和简单挂袋 的房子滤室来实现除尘效果。这样做不仅耗费大量的人力还浪费许多时间，并且 容易出现问题。以往，对于简单的除尘清灰，一直采用人工敲打的方式，而手动 清灰则需要严格按照规定时间进行。随着科学技术的发展，现在已经开始使用电 动清灰器。由于清理粉尘颗粒的方式过于简单，有时会残留一些微小的颗粒，因 此需要按照规定的时间进行拆卸和处理，这增加了工作量。另外也容易出现漏风 现象使灰尘进入到空气中影响工人身体健康。若不对滤袋进行适当处理，其堆积 和破坏将导致其使用寿命缩短，经济消耗加速，从而无法满足工作需求。随着几十年来科技的不断进步，除尘技术得到了质的飞跃，各种高效的除尘 设备相继问世。从早期的机械除尘到现在的袋式除尘、湿式除尘以及静电除尘, 在这一过程中人们不断地探索，使之不断完善，并形成一个庞大而复杂的体系。 各种除尘设备，如重力除尘器、惯性除尘器和干式电除尘器等，均可适用于不同 的工作环境，以实现对含尘气体的高效去除。在众多除尘技术中，布袋除尘器因 其高效节能被广泛应用。除了传统的布袋除尘器，还有几种创新的除尘方式可供 选择，包括振打、反吹和脉冲清灰。随着现代工业的不断发展，人们对粉尘排放 要求更严格，对除尘器本身结构也提出更高要求。除尘器的整体结构和过滤材料 也经历了相应的演变。布袋除尘器在现代工业中得到广泛应用，尤其是在化工、 冶金、煤炭、电力以及石油行业中应用广泛。随着现代科技的迅猛发展，各类工 厂的兴建和废气排放量的急剧增加，对除尘设备的需求也随之增加，因此，布袋 式脉冲除尘器开始蓬勃发展，尤其是脉冲除尘清灰技术的广泛应用，更是推动了 其跨越式的进步。布袋除尘器在我国的使用范围逐渐扩大，并且已经成为我国工 业中不可或缺的重要部分之一。如今，随着科技的不断进步，布袋除尘器的规格 和类型变得越来越多样化，自动化水平也越来越高，以适应各种不同的工作环境。 新型布袋式除尘器使用的是一种全新理念，将传统的脉冲除尘改为袋式过滤，使 得除尘效率大大提高，降低粉尘污染程度，减少能源浪费。人机交互的新除尘方 式实现了工作流程的简化和资源的高效利用，为工作带来了更为便捷的体验。随 着人们环保意识不断增强，布袋式除尘器被广泛地使用。在大中型钢厂、铝制厂 和电厂中，布袋式除尘器的使用率显著高于其他类型的除尘器，成为欧美发达国 家的主要设备之一。1.3 论文设计主要内容STM32F107单片机被应用于本次除尘控制系统的软硬件设计，以实现对除 尘器的精准控制。本控制系统主要完成除尘清灰的自动化控制，故障诊断及报警, 电机变频调速控制以及数据分析及实时监控等多项功能，为电力系统的高效稳定 运行提供了强有力的保障。通过上位机可以随时了解除尘器运行状况，从而及时 地做出正确的决策并采取相应措施，提高除尘效率，降低能耗。该控制系统具备 高度的可编程性和可扩展性，集成了多种功能，同时价格亲民。本文首先简要说 明了系统的整体结构及工作原理，然后对系统进行总体设计并给出硬件电路图, 最后根据设计方案进行软件设计