[发明专利]基于STM32的掘进机控制系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及掘进机控制领域，具体一种基于STM32的掘进机控制系统。

背景技术

掘进是煤矿生产的重要生产环节，掘进机是煤矿开采的关键设备，掘进机技术关系着煤矿的安全生产和效率，提高掘进机工作的可靠性和发展新型掘进机已成为煤矿安全生产和提高效率的一个重要课题。目前广泛使用的掘进机控制系统是采用PLC作为核心控制器，受PLC资源和功能的局限，已不能满足现代掘进机集智能化、自动化于一体化的发展需求。

发明内容

本发明要解决问题是提供一种基于STM32的掘进机控制系统，其结构简单，内部资源丰富、集智能化、自动化于一体化。

本发明的技术方案为：

基于STM32的掘进机控制系统，包括有STM32主站处理器，与STM32主站处理器连接的STM32从站处理器，与STM32主站处理器连接的人机接口模块，与STM32从站处理器信号输出端连接的开关量输出模块，以及分别与STM32从站处理器信号输入端连接的数据采集模块和开关量输入模块。

所述的STM32从站处理器信号输出端上连接有漏电闭锁保护模块。

所述的STM32主站处理器上连接有EEPROM模块。

所述的开关量输入模块通过第一光耦隔离电路与STM32从站处理器信号输入端连接；所述的开关量输出模块通过第二光耦隔离电路与STM32从站处理器信号输出端连接。

所述的人机接口模块包括与STM32主站处理器信号输出端连接的显示屏和与STM32主站处理器信号输入端连接的键盘。

所述的数据采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述的电流互感器和电压互感器均通过降压滤波器与STM32从站处理器信号输入端连接。

所述的STM32主站处理器和STM32从站处理器上均设置有RS485通信接口，STM32主站处理器和STM32从站处理器通过RS485通信接口连接。

本发明的优点：

本发明的STM32主站处理器和STM32从站处理器均是以STM32作为核心处理器，该处理器芯片专门设计应用于满足集高性能、低功耗、竞争性价格于一体的工业控制领域的要求。该芯片最高工作频率可达72MHZ，由于该芯片集成了丰富的内部资源，使硬件结设计构更加简单，系统功耗也大大降低，STM32的ADC采样精度为12位，为逐次逼近型模数转换器，各通道的转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。此外，多种转换模式供选择，支持DMA数据传输，同时STM32具有多个标准的USART串行通信接口。

本发明结构简单、使用方便，采集STM32核心处理器对掘进机进行控制，实现智能化、自动化操作于一体。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

见图1，基于STM32的掘进机控制系统，包括有STM32主站处理器1，与STM32主站处理器1连接的STM32从站处理器2，与STM32主站处理器连接的EEPROM模块3和人机接口模块4，通过第一光耦隔离电路7与STM32从站处理器2信号输入端连接的开关量输入模块5，通过第二光耦隔离电路8与STM32从站处理器2信号输出端连接的开关量输出模块6，与STM32从站处理器2信号输入端连接的数据采集模块9，与STM32从站处理器2信号输出端连接的漏电闭锁保护模块10；

人机接口模块4包括与STM32主站处理器2信号输出端连接的显示屏和与STM32主站处理器2信号输入端连接的键盘；数据采集模块9包括电流互感器和电压互感器，电流互感器和电压互感器均通过降压滤波器11与STM32从站处理器信号输入端连接；STM32主站处理器1和STM32从站处理器2上均设置有RS485通信接口，STM32主站处理器1和STM32从站处理器2通过RS485通信接口连接。

STM32主站处理器1作为显示和控制核心；STM32从站处理器2作为采样和继电器动作输出核心；EEPROM模块3主要用于实时读写系统运行时的故障信息和设定系统参数，同时外接设备可读取系统EEPROM信息，方便进行分析和诊断；人机接口模块4包括与STM32主站处理器2信号输出端连接的显示屏和与STM32主站处理器2信号输入端连接的键盘，显示屏使用3.2寸的TFT屏，实时显示系统实际参数以及电机运行状态，键盘用来设定系统参数查询故障信息及控制电机启动和停止；开关量输入模块5采用第一光耦隔离电路7进行隔离，从IN1输入，经过光耦输出至STM32的GPIO口，实现对STM32的电气隔离和保护；开关量输出模块6采用第二光耦隔离电路8进行隔离，其主要进行控制信号的隔离输出，STM32从站处理器2的控制信号经开关量输出模块6控制继电器动作，通过控制继电器的开和关，从而控制掘进机的交流接触器的动作；数据采信模块9主要采集掘进机电机的电压和电流，由于供电系统都是高电压、大电流，因此，采集电压、电流信号时要用电压、电流互感器采集其相应信号，信号经降压滤波器11降压滤波处理后使信号幅值范围在0V到3.3V之间，然后再将信号输入到STM32从站处理器2的AD通道进行模拟信号的数据采信；漏电闭锁保护模块10在掘进机电机起动前对电机绕组及部分供电线路进行绝缘检测,采用附加直流电源的检查原理，CPU对绝缘电阻进行检测，当被检测部分的绝缘电阻值大于规定值时，控制器内部的输出接点闭合，允许电动机正常起动，如果绝缘电阻值小于规定值，控制器内部接点断开，电机不能起动，即实现了漏电闭锁保护，当系统检测到外部绝缘阻值恢复到一定值时，漏电闭锁保护模块10将自动解锁。