專利名稱：一種基于arm的自清洗過(guò)濾器控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著水資源的日益緊張，微灌作為一種最為農(nóng)業(yè)節(jié)水先進(jìn)灌溉技術(shù)之一，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，也是今后農(nóng)業(yè)節(jié)水的發(fā)展趨勢(shì)之一。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中微灌系統(tǒng)中滴灌帶、微噴頭等設(shè)備的水流孔徑一般都很小，極易被水中的各種污物堵塞。而實(shí)際上任何水源如河渠水、雨水、庫(kù)塘水都不同程度地含有各種污物和雜質(zhì)，因此合理的選取過(guò)濾器對(duì)灌溉水源進(jìn)行泥沙處理以及其他凈化處理是微灌中必不可少的步驟。國(guó)內(nèi)微灌系統(tǒng)現(xiàn)在使用的大多數(shù)為沙石過(guò)濾器和離心式過(guò)濾器，自動(dòng)化程度低，性能不太穩(wěn)定，難以滿足發(fā)展的需求。因此，需要對(duì)全自動(dòng)反沖洗水過(guò)濾器進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，以提高我國(guó)工廠化農(nóng)業(yè)裝備的整 體技術(shù)水平。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外過(guò)濾器進(jìn)行研究比較后，綜合目前過(guò)濾器控制器的優(yōu)缺點(diǎn)以及控制器的發(fā)展趨勢(shì)，提出一種多站式的壓差可調(diào)式自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器的設(shè)計(jì)，克服目前國(guó)內(nèi)反沖洗過(guò)濾器的不足，過(guò)濾器具有連續(xù)過(guò)濾、自動(dòng)反沖洗排污優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高。功能強(qiáng)大，可以設(shè)置，擴(kuò)展。滿足不同的用戶需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器。對(duì)于上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明硬件包括主芯片，壓差傳感器，報(bào)警和控制模塊，觸摸屏顯示模塊，通訊模塊；控制程序由主程序和各個(gè)功能模塊子程序組成。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種新的過(guò)濾器控制器的設(shè)計(jì)思路，控制系統(tǒng)采用了基于嵌入式平臺(tái)ARM開(kāi)發(fā)板，控制器系統(tǒng)能夠根據(jù)傳感器獲取的壓差、流量及本身時(shí)鐘等來(lái)綜合分析過(guò)濾器的狀況，從而采取相應(yīng)的措施來(lái)保證過(guò)濾器的正常工作，實(shí)現(xiàn)了過(guò)濾器的實(shí)時(shí)控制，全自動(dòng)操作，系統(tǒng)具有智能性，異常情況診斷及報(bào)警功能。用戶可用觸摸屏設(shè)置參數(shù)，使用靈活方便。系統(tǒng)帶有標(biāo)準(zhǔn)的串口，可以方便擴(kuò)展。控制器具有12路繼電器輸出、8路模擬量輸入和8路開(kāi)關(guān)量輸入，通過(guò)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)能夠支持多種反沖洗啟動(dòng)方式，可以環(huán)境信息采集和過(guò)濾反沖洗控制，也可以作為一個(gè)下行設(shè)備，通過(guò)大型工控機(jī)組成集中式過(guò)濾控制系統(tǒng)，同時(shí)它還支持短信遠(yuǎn)程操作控制。


圖I為控制器的硬件連接電路框圖。
具體實(shí)施例方式該系統(tǒng)選用philips公司生產(chǎn)的ARM7系列LPC2368作為系統(tǒng)的主芯片。LPC2368芯片擁有多個(gè)IO端口，內(nèi)部集成有AD轉(zhuǎn)換器，串行通訊接口，以太網(wǎng)接口等，LPC2368是一款TDMI-S的處理器，并支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的CPU，可以在高達(dá)72MHZ的工作頻率下工作，高達(dá)512KB的片內(nèi)FLASH程序存儲(chǔ)器，具有在系統(tǒng)編譯和在應(yīng)用編譯。系統(tǒng)自帶60看門狗定時(shí)器。另外還有功耗低，支持多達(dá)32個(gè)向量中斷，各種串行端口，各種APB外設(shè)等，功能接口豐富，特別適合于工業(yè)控制等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。當(dāng)污水通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入過(guò)濾器，在過(guò)濾過(guò)程中雜質(zhì)積累在濾網(wǎng)的內(nèi)表面，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生壓差損失；當(dāng)達(dá)到一定的壓差時(shí)，濾網(wǎng)會(huì)堵塞。因此我們通過(guò)多次試驗(yàn)分析找出壓差的臨界值，并將臨界值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)作為清洗的基準(zhǔn)，可以設(shè)置多個(gè)基準(zhǔn)值或者一個(gè)范圍值，供給用戶選擇。壓差啟動(dòng)方式為過(guò)濾器的清洗啟動(dòng)方式之一，本系統(tǒng)中，采用的壓差傳感器為飛思卡爾的MPX5700系列壓阻式傳感器，MPX5700是最新型的單片硅壓力傳感器，可廣泛用于各種應(yīng)用，特別是采用帶A/D輸入的微控制器或微處理器的應(yīng)用。正適合本系統(tǒng) 的使用。這種獲得專利的單元件傳感器集先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)、薄膜金屬化和雙極性工藝于一身，可提供與被測(cè)壓力成正比。精確的高電平模擬輸出信號(hào)。O到85°C范圍內(nèi)最大誤差為2. 5%，輸出值是O. 2-5. Ov的壓力傳感器。測(cè)量范圍是0-500kpa，將壓差傳感器的兩端接到過(guò)濾器的進(jìn)水口和輸出口，LPC2368對(duì)測(cè)量所得的電壓進(jìn)行計(jì)算裝換就可以得到對(duì)應(yīng)的壓差值，與系統(tǒng)內(nèi)的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而做出是否要清洗的決定。過(guò)濾器的清洗工作主要是通過(guò)控制電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于電磁閥采用的是交流24v，比LPC2368的工作電壓高很多，所以采用了繼電器隔離控制，當(dāng)控制器接受到壓差或者時(shí)間達(dá)到清洗的閾值時(shí)，發(fā)送命令打開(kāi)電磁閥，進(jìn)行反沖洗。另外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常如清洗反復(fù)循環(huán)，電磁閥不能啟動(dòng)，過(guò)濾無(wú)法進(jìn)行等，控制器控制蜂鳴器鳴叫報(bào)警，以提醒用戶注意。米用相應(yīng)的措施解決。本系統(tǒng)配備的高亮度7英寸TFT真彩顯示屏，觸摸功能使過(guò)濾和反沖洗的控制和參數(shù)監(jiān)測(cè)變得簡(jiǎn)單明了。液晶顯示器選擇的是北京迪文科技有限公司的智能終端顯示模塊，圖形點(diǎn)陣為800x480.，智能顯示終端有集成的標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)，可選擇的操作模式，既可以用鍵盤輸入也可以用觸摸屏輸入，并且是基于圖形界面操作。MCU只要具有串口，就可以與顯示器終端連接，連接方式簡(jiǎn)單，終端既可以用TTL，也可以用COMS電平工作，也可以用RS232電平工作，并且支持USB下載圖片。四線電阻觸摸屏。觸摸屏交互，界面設(shè)計(jì)成圖片的形式，直觀，易操作。在本系統(tǒng)中，控制器與液晶是用串口連接的，接線簡(jiǎn)單方便，另外該液晶采用的是3. 3v電源供電，背光電壓為4. 2v?？刂破髋c上位機(jī)的通信采用了 RS485總線標(biāo)準(zhǔn)，由MAX485芯片與LPC2368的串口構(gòu)成了半雙工通訊，MAX485是3. 3V低功耗半雙工收發(fā)器。數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10MBPS，由LPC2368控制收發(fā)使能端，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用LPC2368的UART模塊引腳TXDO，RXDO分別與MAX485的DI，RO連接，另外，因?yàn)樯衔粰C(jī)的接口是標(biāo)準(zhǔn)的RS232，所以通訊時(shí)需要RS232/RS485轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)設(shè)備間通過(guò)Modbus協(xié)議進(jìn)行通信，ModbuslOO協(xié)議是一種標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通信協(xié)議，與其他協(xié)議相比，硬件成本低，協(xié)議實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單?？紤]到由于過(guò)濾器站點(diǎn)分布比較分散，布線成本高，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣等因素，采用無(wú)線系統(tǒng)來(lái)收集和傳輸數(shù)據(jù)比較合適，本系統(tǒng)采用的是GSM發(fā)送短信的形式，控制器通過(guò)UART與手機(jī)模塊TC35i連接，完成TC35i模塊的讀寫與控制。TC35i支持BLOCK，TEXT,TOU105三種編碼方式。本系統(tǒng)采用了目前應(yīng)用最廣泛的PDU編碼方式，該方式采用了 16進(jìn)制編碼，可以傳送英文，數(shù)字，和中文，系統(tǒng)采用發(fā)送AT命令控制TC35i工作，用到的主要AT命令有設(shè)置短信格式AT+CMGF ;發(fā)送短信長(zhǎng)度AT+CMGS ;列出短信息AT+CMGL，讀短信息AT+CMGR，刪除短信息AT+CMGD等等。過(guò)濾器的運(yùn)行程序主要是采用c語(yǔ)言編寫，模塊化設(shè)計(jì)，采用UC0S2操作系統(tǒng)。整個(gè)程序由主程序和各個(gè)功能模塊子程序組成。其中下位機(jī)的程序是根據(jù)自動(dòng)清洗控制器的清洗功能以及流程編寫的，主要是檢測(cè)硬件，采集處理，中斷處理，參數(shù)設(shè)置，控制輸出等，流程圖如圖3所不，過(guò)濾器控制系統(tǒng)主要是對(duì)4個(gè)過(guò)濾組16個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行控制操作，每個(gè)過(guò)濾器組包括實(shí)時(shí)監(jiān)控，參數(shù)設(shè)置，歷史查詢等。軟件需用戶確認(rèn)身份后才能進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置畫面。控制系統(tǒng)針對(duì)各個(gè)用戶需求提供了4種啟動(dòng)方式。極大地滿足了用戶需求。包括手動(dòng)啟動(dòng)，壓差啟動(dòng)，水量啟動(dòng)，時(shí)間啟動(dòng)。在參數(shù)設(shè)置中，用戶可以系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。完成對(duì)通訊協(xié)議、時(shí)間日期和輸入輸出通道的設(shè)置。比如對(duì)啟動(dòng)壓差的進(jìn)行設(shè)置，最多可以設(shè)置5個(gè)啟動(dòng)的壓差，時(shí)間啟動(dòng)有設(shè)置過(guò)濾時(shí)間，清洗時(shí)間，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)，間歇時(shí)長(zhǎng)等，通訊協(xié)議的設(shè)置是用戶對(duì)上傳通道，掃描通道，遠(yuǎn)程控制等進(jìn)行設(shè)置，參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕后系統(tǒng)將進(jìn)行操作，LCD液晶屏可以清楚的顯示目前過(guò)濾器的狀態(tài)，壓差傳感器的狀態(tài)，遠(yuǎn)程水表的狀態(tài)，各個(gè)站點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài),通訊的狀態(tài)等等。本控制系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于集中式過(guò)濾控制、無(wú)計(jì)算機(jī)終端過(guò)濾控制、短信遠(yuǎn)程操作過(guò)濾控制和自動(dòng)循環(huán)入滲過(guò)濾控制等多種形式的過(guò)濾控制工程中。根據(jù)系統(tǒng)要求，控制器需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)濾器的工作狀態(tài)，當(dāng)過(guò)濾質(zhì)下降時(shí)，自動(dòng)切換過(guò)濾單元的工作狀態(tài)，完成過(guò)濾單元的自清洗；系統(tǒng)能夠在線修改參數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇若干個(gè)過(guò)濾單元組成過(guò)濾系統(tǒng)，并能夠修改各個(gè)運(yùn)行參數(shù)；系統(tǒng)能夠運(yùn)行實(shí)現(xiàn)過(guò)濾過(guò)程，控制器反沖洗過(guò)程，清洗次數(shù)，過(guò)濾的站數(shù)，啟動(dòng)方式，自動(dòng)報(bào)警的實(shí)時(shí)顯示；系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自檢，通訊，報(bào)警等功能。
權(quán)利要求
1.一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器，硬件包括主芯片，壓差傳感器，報(bào)警和控制模塊，觸摸屏顯示模塊，通訊模塊；控制程序由主程序和各個(gè)功能模塊子程序組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器，使用ARM7系列LPC2368作為系統(tǒng)的主芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器，采用飛思卡爾的MPX5700系列壓阻式傳感器作為壓差傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器，采用高亮度7英寸TFT真彩顯示屏作為觸摸屏顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器，采用了RS485總線標(biāo)準(zhǔn)，并且設(shè)置有RS232/RS485轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器，控制器通過(guò)UART與手機(jī)模塊TC35i連接。
全文摘要
一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)域。本發(fā)明一種基于ARM的自清洗過(guò)濾器控制器。本發(fā)明硬件包括主芯片，壓差傳感器，報(bào)警和控制模塊，觸摸屏顯示模塊，通訊模塊；控制程序由主程序和各個(gè)功能模塊子程序組成。
文檔編號(hào)B01D29/60GK102872641SQ20111019761
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者吳夢(mèng)圓 申請(qǐng)人:吳夢(mèng)圓