吸干机控制器.docx

第一章吸附式干燥机工作原理 21」系统工作原理 2I.2T.作过程 31.3目的与意义 41.4木论文工作 51.5系统的开发环境 5第二章系统分析 6第三章硬件设计 83」主控板设计 83.2显示板 II3.3远程板设计 14第四章软件设计 164」主控板软件设计 184.1.1显示板通讯模块设计 194.1.2远程板通讯模块 214.1.3阀门工作控制模块 214.1.4工作状态保存模块 254.2显示板软件设计 264.2.1数码管与LED软件设计 264.2.2键盘程序设计 284.2.3通讯程序设计 294.3远程板设计 30第五章整体测试 33结 论 34致 谢 35参考文献 36第一章吸附式干燥机工作原理无热吸附式干燥机是利用吸附剂有选择性吸附某些组分的特性，吸附压缩 空气中的水分，以达到干燥的ri的由于吸附剂吸附至一定时间将达到饱和平衡, 须要用干燥气体进行再牛以恢复吸附干燥能力无热吸附式干燥机是采用双塔 利用一部分自身干燥气体并降压至接近大气压力，作为再生气对其进行再生，以 怙1定的切换吋间进行双塔切换，从而连续提供干燥气体应用于许多类似于精密 电子行业或高精密仪表的运用上。

1.1系统工作原理由空压机排出的大量空 气，由压缩空气入口管流入， 通过气阀进入两个塔中的运 转塔，其中的湿气会被吸附剂 所吸收而干燥为空气流通到 塔顶时，空气中的水份被全部 吸收，露点温度可达-40C , 从而达到干燥H的整个循环 标准需10分钟，每塔各运行 5分钟，一塔在工作的过程中 （运转塔），另一塔处于再生状 态（非运转塔）再生时间为4. 5 分钟，续压时间0.5分钟在1、2、3、4电气动阀干空r出口 Outlet of dry air磋气入口 Inlet of wet air6、7 单向阀门8 限流孔板9 减压阀门10 程序控制器5 消音器无热式压缩机原理1.2工作过程半饱和状态的压缩空气经1#气动阀进入A塔吸附干燥处理，出口空气含 水降至露点温度-20v-40C （已经为干燥成品空气），85%干燥空气经6#单向阀至 成品空气管线（或再经除尘过滤器至用户），另一部分干燥空气（再生气）通过限流 孔板截流进入B塔对吸附过的吸附剂进行吹扫再生，经4#气动阀通过消声器排至 大气，此为半个周期，为5分钟下半周期则B塔进行吸附干燥，A塔进行吹扫 再生，一个周期吋间为10分钟•工作：湿空气从下管系经1阀进入A干燥罐体，自下向上流过吸附剂床，干 燥后的空气从上管系排出。

•再生：少量干燥空气（约5%）通过上管系再生气调节阀减压后进入加热器加 热，这部分干燥（称为再生气）进入B干燥罐对B罐体内的吸附剂解析再 生，恢复吸附剂的干燥能力，再生气通过下管系4阀和消音器排放到大气小•均压：吸附剂再生结束后,4阀关闭,B干燥罐逐渐升压至工作压力，准确切 换•切换：下管系2阀打开，1阀关闭，3阀打开，A、B两干燥罐完成切换，B 罐进入吸附，A罐卸压再生工作顺序、工作吋间及加热温度由控制器自动 控制完成工 作再生均压再生均压工 作i/n1周期1/2冋罚J本次设计H的是设计一•款用于无热是空气吸干机的控制器，即图一所示的10 部分，是吸干机的控制部分通过控制1、2、3、4阀门完成A、B塔的工作、再 生、切换1.3目的与意义在市场中吸干机种类繁多，本次项仃设计是为无热式吸干机生产--种通用 的控制器因为每个厂家的吸干机的工作吋间参数，所以吋间参数、阀门属性必 须可以根据不同型号的吸干机随意设定吸干机在工作过程会遇到断电，在无人 值守情况下，上电后自动从断电点启动运行避免吸干机在A、B塔压力不平衡 的情况下开启工作，发生振动，损坏吸干机固定支架和设备吸干机控制器，提供三种控制方式：上位机控制、面板控制、远程控制。

上位机可视效果好，用户可以使用吸干机控制器实现更多的的功能，比如：用户 管理、设备工作吋间管理、工作日志的记录、甚至可以通过互联网实现一定控制 面板控制，通过选择控制器按键控制设备启停和修改控制器的吋间参数远程控 制可以外接其他控制设备，通过继电器输出吸干机工作状态设计以控制板为核心，显示板、远程板可以作为选件，为用户提供工作的选 择，满足用户对成本的不同需要控制器必须满足工业环境的使用要求，实现不间断工作通过四路输th 220V50HZ交流信号，控制图一中1、2、3、4四个阀门的开启 和闭合通过四个阀门不同状态的组合，实现吸干机工作、再生、均压状态切换 保证每个工作状态的吋间和吋序正确执行用户通过面板、远程板可以获得吸干 机的工作实吋1.4本论文工作完成吸干机控制的破件的选型设计，以及C-51单片机软件的编写根据设 计吸干机控制器设计范囤三部分：控制板设计、显示板设计、远程板设计完成 吸干机控制器各部分原理图设计、PCB设计以及单片机软件的编写设计完成后 产品必须通过EMI干扰试验，以保证系统安全稳定设计尽可能采用已经验证过 的元件，保证产殆的开发周期和产殆的可靠性1.5系统的开发环境根据设计的需求，以及开发工具应用的实际情况。

我们的设计采用I BM兼容PC,硬件要求根据满足开发软件最低配置在根据软件中AltiumDesigner Summer 9. 0对PC硬件要求最高，PC配置只需满足以下配置：Windows XPSP2专业版或者更高版英特尔酷容双核/川核2.66GHz或者更快的同等速度处理器2G内存10G硬盘剩余空间双显不器，至少1680X1050 （宽屏）或者1600X1200（4:3）屏幕分辨率NVIDIA公司的GeForce 80003系列，至少256MB（或者更多的显示卡）根据以往设计经验，操作系统采用Windows XP SP2O其他工具软件：Altium Designer Summer 9. 0设计电路原理图与PCB文件Keil piVisio4. 00a编写单片机软件Aobe Acrobat Reader 阅览元件 Datasheet第二章系统分析A塔吸附指示灯B塔吸附指示灯A再生指示灯B再生指示灯 均压指示灯加键选择按键设？I按键启停按键显示板工作指示灯故障指示灯操作方式指示灯12VDC Rs48512VDC远程主压缩机控制逻辑图设计分为三大部分，显示板、主控板、远程板主控板： 接收显示板、远程板的命令运行或者停止，并且将根据显示板请求将工作状态发往显示板和远程板。

显示板： 通过数码管显示吸干机工作的吋间、通过LED显示吸干机工作的状态，通过键盘实现吸干机的启停控制、工作参数设置远程板：通过远程实现吸干机的启停、控制方式选择、故障的输入，并且根 据吸干机运行状态输出启停压力故障输出、控制方式、启停状态输 出主控使用220VAC50HZ交流市电，继电器输出220V控制吸干机电器阀门 另外向主控板、远程板输出12VDC,主控板通过RS485总线与显示板通讯通 过SPI总线与远程板通讯主控板连接了电气阀门，主控板板通过电气控制电阀门的打开和关闭实现 吸干机的运行控制，为了简化设计，将控板板作为整个系统控制核心将整 个吸干机工作流程集中在控制板实现，显示板、远程板只提供输入与输岀 在脱离显示板、远程板情况下，使用丄位机也可以完成对吸干机工作的控制在显示板、主控板、远程板Z间通讯采用MODEBUS报文进行通讯，主控 板与远程板Z间通讯，主控板是从设备，显示板是主设备制板读取数据主控板接收到命令 后应答显示板主控板与远程板Z间通讯同样采用MODEBUS报文进行通讯 主控板作为主设备，远程板是从设备主控板每隔lOOmS读取远程板的输入, 结合吸干机的工作状态，发送远程板的输出第三章硬件设计3.1主控板设计主控板组成远程板接口电源：基于成本与可靠性的考虑，主控板电源采用输入220V、输出18V变床器。

220V交流通过端子JR3接入主控板电流通过变压器后输出为交流18V见过整 流桥后转化为直流18V电源，El、E2是220uF/35V电容，经过这两个电容，电 流就成为18V直流电源了，基本满足控制器的需要原理图如下：主控板电源1 5t「1— i1 11MC33063在电子产品中应用应用非常广泛，貝需少量元器件即可实现DC/DC转换 原理如下图：MC34063A在比较器反相输入角（5）”输入不同电压即可得到不同的输出电压外用元件标称含义和它们取值的计算公式：Vout（输出电压）= 1.25V （ 1 +R1 /R2）Ct（定时电容）：决定内部工作频率a= 0.000 004*Ton（工作频率）lpk=2*lomax*T/toffRsc（限流电阻）：决定输出电流Flsc=0.33/lpkLmin（电感）：Lmin=（Vimin—Vces）*Ton/ IpkCo（滤波电容）：决定输出电压波纹系数，Co=lo*ton/Vp-p（波纹系数）固定值参数：Vces= 1.0 V ton/toff=（Vo+Vf—Vimin）/（Vimin—Vces） Vimin:输入电压不稳定时的最小值Vf=1.2V快速开关二极管正向压降RS85： RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强, 即抗噪声干扰性好。

因为MCU输出是TTL电平，必须通过转化，才能成RS485 信号所以采用HVD3082实现电平R0是数据输出端口DT数据输入端口RE 是数据接收使能、DE是数据输出使能R19、R20是限流电阻R21是为了保持 485A与485B电压PSM712是TVS管，保护HVD3083受到大电流冲击控制板通 过DB9向显示板提供RS485通讯和12V电压U5HVD308JERS485 接口继电器驱动电路：我们采用的HC-32F继电器，该继电器采用必须12VDC电 压才能吸合但是MCU的10只能输出+3. 3V的TTL电平，无法控制继电器的吸 合为了使用TTL电平控制继电器的吸合采用UNL2003达伦敦管转化才能驱动 继电器继电器驱动电路■yvULN2803AGPIN COMNECTIOHSUNL2803 原理继电器驱动电路：我们采用的HC-32F继电器，该继电器采用必须12VDC电 压才能吸合但是MCU的10只能输出+3. 3V的TTL电平，无法控制继电器的吸 合为了使用TTL电平控制继电器的吸合采用UNL2803达伦敦管转化才能驱动 继电器UNL2803原理UNL2803带负载能力非常强，可以输出500mA以上的电流，而 设计采用继电器电流只需要120mA电流。

所以采用UNL2803完全可以启动继电器 UNL2803集成二极管，可以保护在继电器线圈断开时出现的涌流MCU： MCU采用C8051F530A,这是一款汽车级的MCU256字节RAM数据区，8K Flash程序区，24. 5M内部晶振，晶振的精度可以满足串口通讯，程序设计使用 了一个定吋器MCU内部有SPI通讯，实现与远程板通讯MCU内部原理图信息存储芯片：为了可靠的保存吸干机工作时间参数以及工作状态，采用了24AAA16来保存信息该芯片是一款16Kbit的存储芯片I2C接口，只需要三个10控制操作U624A。