一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统论文和设计-保广城

全文摘要

本实用新型公开了一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，包括控制面板，所述控制面板的下端设置有核心控制板，所述控制面板的上端固定安装有连接针，且连接针的上端固定安装有远程通讯板。本实用新型所述的一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，采用ARM单片机为核心磨粉机控制器，替代传统的PLC为核心的磨粉机控制控制器，大幅度降低了成本；控制器的模拟量输入、输出量采用了4‑20毫安标准信号规范，控制器配置了485串行通讯接口和远程控制接口，控制系统采用了多点红外连续式料位传感器技术，与重量式料位传感器的优点在于消除了物料比重变化与料位变化不成比例的缺点，带来更好的使用前景。

主设计要求

1.一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，包括控制面板(2)，其特征在于：所述控制面板(2)的下端设置有核心控制板(1)，所述控制面板(2)的上端固定安装有连接针(13)，且连接针(13)的上端固定安装有远程通讯板(3)，所述核心控制板(1)与控制面板(2)上均设置有面板信号接口(8)，两组所述面板信号接口(8)之间设置有板间插针，所述核心控制板(1)与控制面板(2)通过板间插针连接，所述核心控制板(1)与远程通讯板(3)上均设置有信号远传接口(7)，且两组信号远传接口(7)之间设置有FC电缆(9)，所述核心控制板(1)与远程通讯板(3)通过FC电缆(9)连接，所述核心控制板(1)上固定安装有ARM单片机。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，其特征在于：所述核心控制板(1)的上端固定安装有24V电源接口(4)、外部信号输入口(5)与外部设备信号输出口(6)，且外部信号输入口(5)与外部设备信号输出口(6)均与ARM单片机连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，其特征在于：所述外部信号输入口(5)与外部设备信号输出口(6)的内部均设置有4-20毫安电流标准转换电路，所述外部信号输入口(5)分别连接有料位传感器信号电路、红外磨辊温度信号电路、磨辊电机电流信号电路、磨辊间隙信号电路，所述外部设备信号输出口(6)包括喂料电磁阀输出口、喂料电机转速控制输出口与磨辊电机转速控制输出口，所述喂料电磁阀输出口连接有喂料电磁阀输出电路，所述喂料电机转速控制输出口连接有喂料电机转速控制输出电路，所述磨辊电机转速控制输出口连接有磨辊电机转速控制输出电路。

4.根据权利要求1所述的一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，其特征在于：所述远程通讯板(3)的下端固定安装有远程报警信号接口(14)、485串行通讯接口(15)与远程本地切换接口(16)，且远程报警信号接口(14)、485串行通讯接口(15)与远程本地切换接口(16)均通过FC电缆(9)与ARM单片机连接，所述远程报警信号接口(14)连接有远程交互单元，所述485串行通讯接口(15)连接有远程通讯电路，所述远程通讯电路的一侧设置有远程通讯接口，所述远程本地切换接口(16)连接有本地报警单元。

5.根据权利要求4所述的一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，其特征在于：所述远程交互单元包括远程运行控制信号输入电路与远程报警单元，所述远程报警单元与本地报警单元均包括传感器断线故障报警电路、电流超上下限报警电路、磨辊间距超限报警电路与料位超限报警电路，且传感器断线故障报警电路、电流超上下限报警电路、磨辊间距超限报警电路与料位超限报警电路均与ARM单片机连接，所述远程运行控制单元内部设置有指令设置信号输入电路。

6.根据权利要求1所述的一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，其特征在于：所述控制面板(2)的上端外表面固定安装有六个7段数码管(11)与四个LED状态指示灯(12)，六个所述7段数码管(11)左右各三个，且四个LED状态指示灯(12)位于六个7段数码管(11)之间，所述控制面板(2)的下端外表面固定安装有五个薄膜按键(10)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及磨粉机控制系统领域，特别涉及一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统。

背景技术

磨粉机是一种将小麦原料进行碾压，从而加工成面粉的机器，它是面粉厂的一种重要的主机设备。一般情况下，小麦磨粉机的性能被认为是由喂料功能和碾磨功能两个方面组成的。从机械结构来看，小麦磨粉机一般由磨辊、喂料机构、轧距调节机构和传动机构以及磨辊的清理机构等多个部分组成，小麦磨粉机的工作过程如下，首先，小麦经过溜管进入料筒，然后，在喂料辊的拨动下缓慢流动到分流辊，从分流辊流下后，经过两根反向转动的磨辊的碾压作用，形成粉料。

现有的磨粉机控制系统采用PLC为核心的磨粉机控制控制器，成本相对较高，为此，我们提出一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，包括控制面板，所述控制面板的下端设置有核心控制板，所述控制面板的上端固定安装有连接针，且连接针的上端固定安装有远程通讯板，所述核心控制板与控制面板上均设置有面板信号接口，两组所述面板信号接口之间设置有板间插针，所述核心控制板与控制面板通过板间插针连接，所述核心控制板与远程通讯板上均设置有信号远传接口，且两组信号远传接口之间设置有FC电缆，所述核心控制板与远程通讯板通过FC电缆连接，所述核心控制板上固定安装有ARM单片机。

优选的，所述核心控制板的上端固定安装有24V电源接口、外部信号输入口与外部设备信号输出口，且外部信号输入口与外部设备信号输出口均与 ARM单片机连接。

优选的，所述外部信号输入口与外部设备信号输出口的内部均设置有-毫安电流标准转换电路，所述外部信号输入口分别连接有料位传感器信号电路、红外磨辊温度信号电路、磨辊电机电流信号电路、磨辊间隙信号电路，所述外部设备信号输出口包括喂料电磁阀输出口、喂料电机转速控制输出口与磨辊电机转速控制输出口，所述喂料电磁阀输出口连接有喂料电磁阀输出电路，所述喂料电机转速控制输出口连接有喂料电机转速控制输出电路，且传感器断线故障报警电路、电流超上下限报警电路、磨辊间距超限报警电路与料位超限报警电路均与ARM单片机连接，所述磨辊电机转速控制输出口连接有磨辊电机转速控制输出电路。

优选的，所述远程通讯板的下端固定安装有远程报警信号接口、串行通讯接口与远程本地切换接口，且远程报警信号接口、串行通讯接口与远程本地切换接口均通过FC电缆与ARM单片机连接，所述远程报警信号接口连接有远程交互单元，所述串行通讯接口连接有远程通讯电路，所述远程通讯电路的一侧设置有远程通讯接口，所述远程本地切换接口连接有本地报警单元。

优选的，所述远程交互单元包括远程运行控制信号输入电路与远程报警单元，所述远程报警单元与本地报警单元均包括传感器断线故障报警电路、电流超上下限报警电路、磨辊间距超限报警电路与料位超限报警电路，所述远程运行控制单元内部设置有指令设置信号输入电路。

优选的，所述控制面板的上端外表面固定安装有六个7段数码管与四个 LED状态指示灯，六个所述7段数码管左右各三个，且四个LED状态指示灯位于六个7段数码管之间，所述控制面板的下端外表面固定安装有五个薄膜按键。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

采用ARM单片机为核心磨粉机控制器，替代传统的PLC为核心的磨粉机控制控制器，大幅度降低了成本；控制器的模拟量输入、输出量采用了4-20 毫安标准信号规范，控制器配置了485串行通讯接口和远程控制接口，控制系统采用了多点红外连续式料位传感器技术，与重量式料位传感器的优点在于消除了物料比重变化与料位变化不成比例的缺点，例如小麦、麸子和不同级别面粉的比重差异，导致料位信号的不准确现象。

附图说明

图1为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的俯视图；

图2为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的后视图；

图3为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的正视图；

图4为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的系统框图；

图5为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的ARM单片机的放大图；

图6为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的喂料电磁阀输出电路的示意图；

图7为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的喂料电机转速控制输出电路的示意图；

图8为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的磨辊电机转速控制输出电路的示意图；

图9为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的远程运行控制信号输入电路的示意图；

图10为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的指令设置信号输入电路的示意图；

图11为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的磨辊电机电流信号电路的示意图；

图12为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的磨辊间隙信号电路、料位传感器信号电路与红外磨辊温度信号电路的示意图；

图13为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的远程通讯电路的示意图；

图14为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的传感器断线故障报警电路的示意图；

图15为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的电流超上下限报警电路的示意图；

图16为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的磨辊间距超限报警电路的示意图；

图17为本实用新型一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统的料位超限报警电路的示意图。

图中：1、核心控制板；2、控制面板；3、远程通讯板；4、24V电源接口； 5、外部信号输入口；6、外部设备信号输出口；7、信号远传接口；8、面板信号接口；9、FC电缆；10、薄膜按键；11、7段数码管；12、LED状态指示灯；13、连接针；14、远程报警信号接口；15、485串行通讯接口；16、远程本地切换接口。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

实施例

如图1-17所示，一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，包括控制面板 2，控制面板2的下端设置有核心控制板1，控制面板2的上端固定安装有连接针13，且连接针13的上端固定安装有远程通讯板3，核心控制板1与控制面板2上均设置有面板信号接口8，两组面板信号接口8之间设置有板间插针，核心控制板1与控制面板2通过板间插针连接，核心控制板1与远程通讯板3 上均设置有信号远传接口7，且两组信号远传接口7之间设置有FC电缆9，核心控制板1与远程通讯板3通过FC电缆9连接，核心控制板1上固定安装有ARM单片机。

核心控制板1的上端固定安装有24V电源接口4、外部信号输入口5与外部设备信号输出口6，且外部信号输入口5与外部设备信号输出口6均与ARM 单片机连接。

外部信号输入口5与外部设备信号输出口6的内部均设置有4-20毫安电流标准转换电路，外部信号输入口5分别连接有料位传感器信号电路、红外磨辊温度信号电路、磨辊电机电流信号电路、磨辊间隙信号电路，外部设备信号输出口6包括喂料电磁阀输出口、喂料电机转速控制输出口与磨辊电机转速控制输出口，喂料电磁阀输出口连接有喂料电磁阀输出电路，喂料电机转速控制输出口连接有喂料电机转速控制输出电路，磨辊电机转速控制输出口连接有磨辊电机转速控制输出电路。

ARM单片机通过料位传感器信号电路与外围设备的多点红外料位传感器连接，且料位传感器信号电路如图12所示，ARM单片机通过红外磨辊温度信号电路与外围设备的红外磨辊温度传感器连接，且红外磨辊温度信号电路如图12所示，ARM单片机通过磨辊电机电流信号电路与外围设备的磨辊电机电流传感器连接，且磨辊电机电流信号电路如图11所示，ARM单片机通过磨辊间隙信号电路与外围设备的磨辊间隙位移传感器连接，且磨辊间隙信号电路如图12所示。

ARM单片机通过喂料电磁阀输出电路与外围设备的电磁阀连接，且喂料电磁阀输出电路如图6所示，ARM单片机通过喂料电机转速控制输出电路与外围设备的喂料电机变频器连接，且喂料电机转速控制输出电路如图7所示，ARM 单片机通过磨辊电机转速控制输出电路与外围设备的磨辊电机变频器连接，且磨辊电机转速控制输出电路如图8所示。

远程通讯板3的下端固定安装有远程报警信号接口14、485串行通讯接口15与远程本地切换接口16，且远程报警信号接口14、485串行通讯接口 15与远程本地切换接口16均通过FC电缆9与ARM单片机连接，远程报警信号接口14连接有远程交互单元，485串行通讯接口15连接有远程通讯电路，远程通讯电路的一侧设置有远程通讯接口，远程本地切换接口16连接有本地报警单元，远程通讯电路如图13所示。

远程交互单元包括远程运行控制信号输入电路与远程报警单元，远程运行控制信号输入电路如图9所示，远程报警单元与本地报警单元均包括传感器断线故障报警电路、电流超上下限报警电路、磨辊间距超限报警电路与料位超限报警电路，且传感器断线故障报警电路、电流超上下限报警电路、磨辊间距超限报警电路与料位超限报警电路均与ARM单片机连接，远程运行控制单元内部设置有指令设置信号输入电路，且指令设置信号输入电路如图10 所示，其中传感器断线故障报警电路如图14所示，电流超上下限报警电路如图15所示，磨辊间距超限报警电路如图16所示，料位超限报警电路如图17 所示。

控制面板2的上端外表面固定安装有六个7段数码管11与四个LED状态指示灯12，六个7段数码管11左右各三个，且四个LED状态指示灯12位于六个7段数码管11之间，控制面板2的下端外表面固定安装有五个薄膜按键 10。

需要说明的是，本实用新型为一种基于ARM单片机的磨粉机控制系统，在使用时，首先，将该磨粉机控制系统的核心控制板1通过通过外部信号输入口5与外部设备信号输出口6分别与磨粉机外围设备的多点红外料位传感器、红外磨辊温度传感器、磨辊电机电流传感器、磨辊间隙位移传感器、电磁阀、喂料电机与磨辊电机连接，实现对其进行控制，核心控制板1上采用 ARM单片机为核心磨粉机控制器，替代传统的PLC为核心的磨粉机控制控制器，大幅度降低了成本；控制器的模拟量输入、输出量采用了4-20毫安标准信号规范，控制器配置了485串行通讯接口和远程控制接口，控制系统采用了多点红外连续式料位传感器技术，与重量式料位传感器的优点在于消除了物料比重变化与料位变化不成比例的缺点，例如小麦、麸子和不同级别面粉的比重差异，导致料位信号的不准确现象，控制面板2上端设置的五个薄膜按键 10，分别命名为F1-F5，F1键具有报警复位、本地操作、启动、停止等功能， F2键具有对36个参数选择编辑功能，F3键具有磨辊清扫启动、停止功能， F4键用于编辑参数的递减操作，F5件用于编辑参数的递增操作、电流、料位、转速显示选择，左侧3位7段数码管11用于显示转速、状态、参数名称、报警信号，右侧3位7段数码管11用于显示料位、电流、参数数值、报警信号，四个LED状态指示灯12能够根据不同编码，显示报警状态，通过远程通讯板 3上的远程本地切换接口16实现远程控制与本地控制切换，24V电源接口4 能够对核心控制板1进行供电，较为实用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

设计图

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