2017焦
第2期
2017
No．2
仪表技术与传感器
and Sensor
Instrument
Technique
基于STM32F407和S-MODULE的在线多组分气体分析仪研制
程聪聪，王晓荣，张进明，许新岳，张超
(南京工业大学电气工程与控制科学学院，江苏南京211816)
摘要：针对智能制造大环境下对工业现场第一手数据高效获取的需求，研制了一款在线多组分气
体分析仪。仪器采用基于NDIR(非分光红外辐射)技术的数字传感器S—MODULE作为主要检测设备。
以STM32F407作为微控制器。完成了S—MODULE传感器驱动电路．温度控制和压力补偿电路的硬件方
案设计。同时完成了以嵌入式实时操作系统RT—Thread作为架构平台的软件框架设计和线程设计。
针对仪器结果受环境压力影响的状况，对仪器输出结果采用非线性拟合的方法进行校正。实验表明．
仪器具有较高的精度。
关键词：智能制造；STM32；多组分；在线分析；气体分析仪：NDIR
中图分类号：TP216
文献标识码：A
文章编号：1002—1841(2017)02—0031—04
of Online
Design
Based on STM32F407 and S__MODULE
Multi-gases Analyzer
CHENG Cong—eong，WANG
Chao
Xiao—rong，ZHANG Jin-ming，XU Xin-yue，ZHANG
of Electrical
and Control
Tech
(College
Engineering
Science，Nanjing
University，Nanjing 211816，China)
at the demand for efficient access to
scene in the era of
the raw data of industrial
manufactur-
intelligent
Abstract：Aiming
online
was
device
S-MODULEdigital sensor as main detection
ing，an
multi—gased analyzer
developed．The
applied
method，which
as the micro-
was based on
called
infrared
took
of STM32F407
chip
technology
radiation)．Device
driving circuit，temperature
were finished based on the embedded real· time
NDIR(non—dispersive
piece
the hardware
of
control and
cir-
S-MODULE，sensor
controller，finishing
cult．Software frame
design
pressure compensation
and thread
RT—Thread．Due to
design
design
result is affected
operation system
method is used to correct the
fitting
pressure，nonlinear
the fact that the instrument
the environment
output
by
measurement result．The
that
shows
the instrument has
experiment
hilgh precision．
Key words：intelligent manufacturing；STM32；multi—gases；online analysis；gas analyzer；NDIR
0引言
通人气体预处理系统去除样气中的水蒸气、灰尘颗粒
等会对测量结果产生干扰的因子，经过预处理的气体
从仪器的进气口通人传感器，传感器输出的信号通过
串口传输的方式送给微控制器，浓度信息由微控制器
进行解析。对于处理完的浓度信息，可以通过仪器携
带的一个带触摸功能的LCD实时显示，也可以通过通
信模块传输给上位机或者DCS。另外，可以根据仪器
中集成的控制算法通过仪器提供的继电器接口来控
制外部的报警灯、阀门等执行器动作。仪器工作流程
如图1所示。
2014年．智能制造在全球范围内引起广泛关
注[1]。要实现智能制造，离不开现场数据的高效获
取。一台好的在线分析仪器能够给生产制造过程提
供高效准确的第一手数据。目前，分析仪器厂商包括
西门子、通用电气等[2]，其设备价格比较昂贵，且人机
交互界面多为英文操作界面。另外，仪器的测量组分
方面往往比较单一。要实现多组分的测量可能需要重
新购买新的设备。这些因素都变相提高了企业实现智
能制造的成本。因此，需研制适合国内生产制造业使用
的在线多组分气体分析仪。以嵌入式领域主流高性能
芯片STM32F407芯片作为在线分析仪器的微控制器．
以微型化的数字红外传感器S-MODULE为主要检测设
备，配合全中文的操作界面，具有较高的精度。
1系统结构
仪器正常工作时，待分析气体经过气体采样系统
图1仪器工作流程
考虑到传感器输出的测量结果与环境压力和温
收稿日期：2016-04-29
万方数据
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