一种智能选矿机的主控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能选矿机的主控系统，属于智能选矿机电气控制技术领域。本发明专利技术采用STM32单片机作为控制芯片，并设计了AD转化和外部中断采集模块、信号触发模块、网络和485通信模块、信号输入模块及信号输出模块。控制芯片与核心模块构成最小系统，信号输入模块和信号输出模块可实现多颗芯片串级使用,实现了智能选矿机的设备信息采集及控制信号输出的可靠性和可扩展性。相较于现有技术，本发明专利技术具有全面采集设备信息、可靠输出控制信号、简化系统配置和维护便利的优势，从而使智能选矿机的稳定运行和高效性得到提升，满足不断变化的选矿需求。本发明专利技术为选矿过程带来明显改进，推动了选矿行业向智能化方向发展。了选矿行业向智能化方向发展。了选矿行业向智能化方向发展。

【技术实现步骤摘要】
一种智能选矿机的主控系统


[0001]本专利技术属于智能选矿机电气控制
，涉及一种智能选矿机电气控制系统。

技术介绍

[0002]智能选矿机在选矿过程中通过主控系统采集设备各部件的信息，并上传至上位机。上位机判断设备各部件是否正常，并向主控系统发送控制指令，实现选矿机的正常运行。主控系统充当上位机与选矿机之间的信息交互中心，负责采集设备关键信息和输出控制信号。
[0003]然而，现有的智能选矿机技术存在以下缺陷：设备关键信息采集不全面，现有系统可能未能充分采集选矿机各部件的相关信息，导致在故障预警和设备状态监测方面存在不足；控制信号的可靠性不高，上位机发送的控制指令可能由于通信问题或其他原因，导致未能及时、准确地控制选矿机的运行，影响选矿过程的效率和稳定性；设备功能扩展受限，现有系统在功能扩展方面存在困难，难以满足不断变化的选矿需求和技术发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种智能选矿机的主控系统，为设备信息采集及控制信号输出提供可靠可扩展的电气控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]根据本专利技术的第一方面，所述一种智能选矿机的主控系统采用STM32单片机做为控制芯片，设计AD转化和外部中断采集模块、信号触发模块、网络和485通信模块、信号输入模块及信号输出模块。其中控制芯片与AD转化和外部中断采集模块、信号触发模块、网络和485通信模块设计成最小系统，信号输入模块及信号输出模块分别设计成可扩展模块，当输入输出端口紧张时，串接扩展。
[0007]所述STM32单片机，是一种由STMicroelectronics公司开发的32位微控制器单片机，它采用ARM Cortex
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M内核，具有高性能、低功耗、丰富的外设和强大的计算能力；STM32单片机包括CPU核心、存储器、定时器、通信接口、模拟输入输出(ADC、DAC)、GPIO的外设功能，这些外设功能使得STM32单片机可以处理多种任务，从简单的数据采集到复杂的控制算法。
[0008]所述AD转化和外部中断采集模块，该模块是系统中的一个部件组合；所述AD转化模块是指模拟
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数字转换模块，在智能选矿机的主控系统中，AD转化模块是一种重要的硬件部件，用于将选矿机各部件产生的模拟信号转换为数字信号，以便数字系统进行处理和分析；选矿机的各个部件通常会产生模拟信号，包括电机电流、温度传感器输出、振动传感器信号；这些模拟信号是连续变化的，无法直接用于数字系统进行处理，因此，需要将这些模拟信号转换为数字信号，以便数字系统可以对其进行采样、存储、处理和分析；AD转化模块通常由一个或多个模拟
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数字转换器组成，每个转换器可以处理一个模拟信号通道；当模拟信号进入AD转化模块时，转换器会对信号进行采样和量化，将连续的模拟信号转换为离散
的数字值；转换后的数字信号由所述STM32单片机进行处理，进行算法运算、实时监测和故障检测；AD转化模块在智能选矿机中的应用非常广泛，它实现对选矿机各部件产生的模拟信号的准确采集和转换，从而实现对设备状态和运行情况的监测和控制；通过AD转化模块，主控系统可以获得准确的设备信息，为智能选矿机的稳定运行和高效性提供重要支持；所述外部中断采集模块，用于实现外部事件的触发和采集。在所述智能选矿机的运行过程中，会发生一些外部事件或信号的变化，包括传感器检测到异常、按键触发和通信接口接收到指令，这些事件需要被及时感知和处理；外部中断采集模块由硬件中断触发器和中断检测电路组成，当外部事件发生时，触发器会产生中断信号，向所述STM32单片机发出中断请求；所述STM32单片机接收到中断请求后，会立即暂停当前的运行任务，跳转到中断服务程序，执行相应的中断处理操作；在所述智能选矿机中，外部中断采集模块将与所述AD转化模块配合工作，实现对设备各部件信息的全面采集和控制信号的输出；这样，选矿机的主控系统能够根据实时的外部事件和设备状态，灵活地调整运行策略，提高选矿机的运行效率和智能化水平。
[0009]所述信号触发模块采用异或门逻辑比对输出的触发信号及返回的触发信号，实现快速判断触发信号是否输送到传感器及喷阀控制模块，是本专利技术中的一个重要硬件部件，其主要功能是根据设定的条件和规则触发相应的控制信号输出；在智能选矿机的运行过程中，根据不同的情况和需求，需要对选矿机的运行状态进行自动调整和优化，以实现更高效的选矿过程；信号触发模块包含一个逻辑控制单元和相关的输入接口，逻辑控制单元会根据预先设定的触发条件，对接收到的输入信号进行处理和判断；一旦触发条件满足，逻辑控制单元会产生相应的控制信号，将其发送到选矿机的执行部件，实现对选矿机的控制；触发条件可以是多种多样的，可以基于选矿机自身的状态、运行参数，也可以基于外部输入信号(传感器数据、用户操作指令)；当选矿机的产物质量不达标时，信号触发模块可以触发相应的控制信号，调整选矿机的参数，以提高分选效果；当传感器检测到异常情况时，信号触发模块可以触发报警信号，提示运维人员进行处理；所述信号触发模块在智能选矿机中发挥着关键作用，它能够实现选矿机的自动控制和优化，提高选矿机的生产效率和品质；通过合理设定触发条件和灵活配置触发规则，信号触发模块能够适应不同的选矿需求，使选矿机的运行更加智能化和自动化。
[0010]所述网络和485通信模块，用于实现选矿机与上位机或其他设备之间的数据交互和通信；在现代工业自动化和智能控制系统中，通信模块扮演着连接不同设备和系统的桥梁角色，实现数据传输和控制命令的传递；所述网络通信模块，允许选矿机通过网络与上位机或其他智能设备进行通信；通过网络通信，选矿机可以将设备信息、运行状态和控制信号的数据传输到上位机，实现远程监控和控制；同时，上位机也可以向选矿机发送控制指令，实现远程调节和优化选矿机的运行。所述485通信模块，是一种串行通信模块，采用RS
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485通信协议。485通信模块常用于工业现场控制和设备间的短距离通信；在智能选矿机中，485通信模块可以与其他设备或传感器进行数据交互，接收传感器数据、接收外部控制信号；网络和485通信模块的主要作用是实现选矿机与其他设备之间的高效数据传输和控制命令的传递，通过这些通信模块，智能选矿机可以与上位机、监控系统、其他智能设备进行互联互通，实现数据共享和资源协调，提高选矿机的智能化和自动化水平；同时，网络和485通信模块也为选矿机的远程监控和维护提供了便利。
[0011]所述信号输入模块采用8位并行读取、串行输入移位寄存器74HC165，并可实现多颗芯片串级使用。单个模块采用4颗74HC165芯片级联，实现32路输入信号，当32路输入信号不够时，可实现多个模块级联，实现多路输入信号的扩展。主要功能是接收外部信号或命令，用于向所述STM32单片机反馈选矿机的实时状态和接收控制指令；在智能选矿机的运行过程中，会涉及到各种外部输入信号，例如来自传感器的检测数据、操作员的控制指令本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能选矿机的主控系统，其特征在于：该系统包括STM32单片机作为控制芯片，并设置AD转化和外部中断采集模块、信号触发模块、网络和485通信模块、信号输入模块和信号输出模块；所述AD转化和外部中断采集模块，负责将模拟信号转换成数字信号，其中外部中断采集模块用于检测和响应特定事件；所述信号触发模块用于根据选矿机的工作状态和设备信息的变化，生成相应的触发信号，触发信号用于激活其他模块和调整选矿机的工作参数；所述信号触发模块将使用机器学习触发算法，将会根据历史数据和模式来预测和判断是否需要触发特定操作；所述网络和485通信模块，网络模块允许主控系统与上位机或其他设备进行数据交互，将设备信息上传至上位机或接收远程控制指令，485通信模块与选矿机内部和外部的其他设备进行数据传输和通信；所述信号输入模块，该模块用于接收外部输入信号，以反馈给主控系统进行处理和分析；所述信号输出模块，信号输出模块用于向外部设备和执行部件发送控制信号，调整选矿机的工作状态和参数；控制芯片与AD转化和外部中断采集模块、信号触发模块、网络和485通信模块被设计成最小系统，所述最小系统构成了主控系统的核心功能，负责设备信息采集和通信交互关键任务；而信号输入模块和信号输出模块被设计成可扩展模块，以应对输入输出端口不足时的需求。2.根据权利要求1所述一种智能选矿机的主控系统，其特征在于：所述特定事件，包括当智能选矿机的某个部件发生故障和异常时，所述外部中断采集模块能够检测到这种状态并触发相应的响应操作；当选矿机的运行状态发生变化，所述外部中断采集模块能够检测到这种状态转换，并根据需要进行相应的操作；当选矿机的进料和产出量发生变化时，所述外部中断采集模块将会检测到这种变化，并根据预设条件执行相应的控制动作；所述外部中断采集模块将会监测智能选矿机周围的环境条件，以便对选矿机的运行做出适当的调整。3.根据权利要求1所述一种智能选矿机的主控系统，其特征在于：所述机器学习触发算法，将使用基于阈值的二元分类模型中的逻辑回归算法，用于预测一个样本属于两个类别中的哪一个；在所述信号触发模块中，根据历史数据和特征，将会训练一个逻辑回归模型来预测是否需要触发特定操作；当应用训练好的逻辑回归模型时，所述模型会输出一个概率值，表示样本属于某个类别的概率，所述模型将一个类别定义为需要触发特定操作，另一个类别定义为不需要触发特定操作；通过逻辑回归模型的输出概率值，能够判断样本属于需要触发特定操作的类别的概率有多大，从而决定是否进行触发；当逻辑回归模型输出的概率值在0.9到1之间，表示模型确信样本属于某个类别；当逻辑回归模型输出的概率值在0到0.1之间，表示模型确信样本不属于某个类别；所述特定操作包括：发出报警，触发停机，调整设备的运行状态和参数，调整设备的能源使用策略，调整设备的生产计划和流程，制定维护计划，调整数据采集的频率和方式，切换运行模式；逻辑回归的数学公式如下：
其中，h
θ
(x)是逻辑回归模型的预测输出，表示触发所述特定操作的概率；θ是逻辑回归模型的参数向量，通过训练数据进行学习得到；x是输入特征向量，包括选矿机各个部件的实时状态信息；T表示指数函数的底数，取自然对数的底数e；e表示自然对数的底数；根据上述公式，模型会计算输入特征向量x对应的预测概率值，表示触发所述特定操作的可能性；当预测概率值超过预设的阈值时，信号触发模块会触发相应的所述特定操作。4.根据权利要求3所述一种智能选矿机的主控系统，其特征在于：所述实时状态信息，包括智能选矿机各个部件的温度，设备的振动频率，各个部件的电流使用情况，系统内部的压力大小，智能选矿机内部液体和气体的流量情况，设备的位置信息，设备的运行速度，各个部件的电压情况，设备出现的故障码，智能选矿机内部液体的液位高度，设备周围环境的湿度，每次数据采集的时间戳；所述各个部件，包括发动机、电机、传感器、控制器、输送带、振动筛、水泵、润滑系统、电气控制柜、规律器、传动系统、齿轮箱、筛板、输送管道和控制面板。5.根据权利要求1所述一种智能选矿机的主控系统的智能管理控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S5
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1、通过移动设备连...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏宇，杨威，张宏亮，熊劲，王凡，
申请(专利权)人：赣州好朋友科技有限公司，
类型：发明
国别省市：