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用于柴油车尾气处理的 尿素喷射泵监控系统

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 19:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
用于柴油车尾气处理的
尿素喷射泵监控系统


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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 19:59 | 显示全部楼层
    柴油车由于具有较高的热效率和较低的COZ排放而得到大范围的推广使用,随之
而来其尾气污染物氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)造成的空气污染也越来越严重,因
此,为满足越来越严格的柴油车排放法规,柴油机尾气后处理技术一选择性催化还原
(SCR)技术凭借其较高的燃油经济性和良好的耐硫性能,被认为是最有优势的技术路
线,在欧洲各国已经得到了广泛应用,在我国也正处于推广应用阶段。SCR系统中
尿素喷射的控制是SCR的关键技术之一,本文就基于尿素喷射控制单元设计一个基
于STM32微控制器的带有人机界面的尿素泵监控系统。

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 19:59 | 显示全部楼层
    本文设计的尿素泵监控系统主要包括STM32控制板的软硬件设计和上位机人机
界面的构建。对于下位机,STM32控制板可以实时采集相关温度和压力值,同时也
能够监控电磁阀和继电器的开关状态,还能通过RS-232总线实现与微机的串行通信;
对于上位机,基于VC++6.0开发的人机监控界面,能够接收STM32板的采样值并通过
曲线实时显示,还能对STM32板上的电机和电磁阀进行控制。PC机和STM32控制板
通过RS232总线实现数据和命令的传输。本文主要内容如下:
    首先,阐述SCR的工作原理,提出基于ARM处理器的尿素泵监控系统的总体
设计方案。从硬件方面阐述了关键电路模块的设计思路和注意事项,再从软件方面
分别阐述了STM32芯片中各个外设模块的配置流程和实际应用。
    接着,建立基于RS-232C标准总线的Modbus通信网络,实现计算机和多块
STM32板的实时通信。定义相关功能模块的通信帧,同时设计了发送、接收和通信
处理程序,以保证通信的可靠性和稳定性。
    最后,搭建基于VC++6.0的人机交互界面,具体介绍界面各个功能模块的建立
和函数实现,同时通过串口编程以实现整个系统上下位机之间数据与命令的稳定可
靠传输。

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:00 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:01 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:02 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:03 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:04 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:05 | 显示全部楼层
    国内由于汽车行业发展较慢,汽车环保意识也比较薄弱,SCR后处理技术起步
比较晚。但由于我国锅炉产业SCR技术发展较早也基本成熟,柴油机SCR与锅炉SCR
技术之间的相似性,大大地推动了柴油机SCR技术的发展。同时,在北京奥运会期
间规定的针对车辆排放的国标IV排放标准要求后,国内科研单位和各个柴油机生产
企业越来越重视车辆的后处理技术。

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:06 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:06 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:07 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:09 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:09 | 显示全部楼层
    起初为了缩短设计周期我们是用研华的PCI-1711L作为监控系统的核心板,后
面等第一期的项目合作结束后,考虑到本实验室成员对STM32F103微控制器的熟练
应用,同时也基于此微处理器的低成本、高效能的优点,我们基于STM32F103C8T6
又设计了一款新的控制板,此控制板能够实现与研华板卡相同的功能,只是需通过
RS232总线与PC机通信。不仅下面控制板的驱动软件需要自己开发,同时还需编写
STM32与工控机基于RS232总线的通信程序,相对来说编程复杂些,但因其低成本
而更具实用性。下面简单介绍下位机控制板的硬件电路,其总体结构框图如图2-1
所示。

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:10 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:10 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:11 | 显示全部楼层
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wangjiahao88|  楼主 | 2020-2-11 20:11 | 显示全部楼层
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