專利名稱：智能定值控制儀的制作方法
智能定值控制儀屬于工業(yè)自動化微電子技術(shù)領域，在我國各種流量儀表很多，但是功能齊全，結(jié)構(gòu)新穎的流量定值控制儀非常少見，隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各種領域需要流量自動控制的儀器越來越多，如近年來我國化工產(chǎn)品甲醇、甲醛生產(chǎn)量和用量聚增，因這些產(chǎn)品是液體，許多廠家在原材料進廠和產(chǎn)品出廠時，用地稱計量，可是在地稱計量中。存在一個回皮問題，皮多皮少都會帶來很大的計量誤差，還有的廠家用汽油加油機計量，可是加油機一般流量速度不能滿足要求，為了彌補這一不足，我于九八年初開始用MCS-51單片計算機研制開發(fā)了智能定值控制儀，只要配上不同口徑的傳感器和執(zhí)行器就可以實現(xiàn)不同流速要求的定量灌裝控制系統(tǒng)，經(jīng)過現(xiàn)場對化工產(chǎn)品甲醛的定值計量，實際精度為四千分一，而且不用回皮，直接將產(chǎn)品用皮管裝入用戶的槽車中，滿足了各種灌裝的要求。
智能定值控制儀，是采用微電腦芯片為核心的智能儀器，可應用石油、化工、食品以液體物料的自動定量灌裝，也可用于各種氣體的流量計算。采用最新電子技術(shù)，軟件采用浮點計算與定點計算相結(jié)合的辦法，提高了計算精度和可靠性，自動處理流量及溫度信號，進行密度補償，定量灌裝時通過面板鍵盤鍵入應發(fā)量，當灌裝量達到應發(fā)量值時，控制儀輸出信號給相應的執(zhí)行器而達到定值灌裝的目的。該控制儀的優(yōu)點是1．臺式結(jié)構(gòu)便于放置，外型美觀大方；2．有提示符和8位高亮度LED數(shù)碼管，顯示清晰直觀，便于操作。3．可預置并顯示定值量、提前量、批次、間隔時間、標準密度、流量計系數(shù)。并可動態(tài)顯示實際灌裝量，總累積量。操作簡單一學就會。4．配有TP微型打印機，便于建檔管理。5．采用光電隔離技術(shù)，提高了抗干擾能力。6．具有掉電保護功能，對各種數(shù)據(jù)進行掉電保護。7．可對容積進行計量，也可對重量進行計量。8．能控制多步閥作階梯控制。主要技術(shù)指標(1)a．流量信號時序脈沖，矩形波，幅度為12V或5V，頻率≤1KHZ。b．溫度信號電阻Pt100，溫度范圍-20℃～+80℃。(2)繼電器輸出；a．報警220V3A，b．定值閥220V3A，提前閥220V3A。(3)最大累積數(shù)0～9999999999(打印)。(4)一次灌裝桶數(shù)001-999桶，每桶裝入量0～999計量單位。(5)每桶提前量設定范圍0～9998計量單位。(6)流量系數(shù)設定范圍；1-9999，一次灌裝最大量9999計量單位×999桶。(7)密度設定范圍0.0001～9.9999g/cm3。(8)精度0.1％。(9)批次間隔時間1～99S。(10)報警聲光報警。(11)使用環(huán)境溫度-20～50℃。(12)供電電源AC220V±10％。(13)整機外型尺寸360×140×300mm。
智能定值控制儀的定值實現(xiàn)


前面板(圖1.a)右上方是8位高亮度LED數(shù)碼管顯示器，第一位為提示符。中間有8個指示燈從上往下第一個是預備和間隔時間報警指示，第二個是定值提前量閥門工作狀態(tài)指示，亮為開閥。第三個是定值閥門工作狀態(tài)指示亮為開閥。右下方為鍵盤，共19個鍵。0～9為數(shù)字鍵。為小數(shù)點鍵。A、B、C、D、E、F、H、為功能鍵。A鍵為調(diào)顯鍵，此鍵按一次，數(shù)碼管顯示器輪換顯示以下六種內(nèi)容(1)單次定值量累積第一位為提示符，其余七位為累積值，格式為H×××××××，(2)流量系數(shù)，格式為L---××××。(3)介質(zhì)密度格式為P--×××××。(4)溫度格式為C---××××。(5)總累積是(掉電保護)，格式為××××××××。(6)實際批次數(shù)(或桶數(shù))，格式為UU---×××。
B鍵為定值提前量設置鍵，格式為b---××××。
C鍵為流量系數(shù)設置鍵，定義為一個計量單位介質(zhì)所對應的脈沖平均個數(shù)。格式為L---××××。
D鍵為批次間歇時間設置鍵，數(shù)碼管顯示前一桶灌裝完畢與后一桶灌裝開始之間的間隔時間(秒)數(shù)。然后再鍵入數(shù)字鍵，即可投入間歇時間(二位十進制碼)，格式為T-----××。
E鍵為批次(桶數(shù))與每次(桶)中裝入計量單位(千克)數(shù)的設置鍵，在系統(tǒng)運行前設置參數(shù)使用，按下此鍵，數(shù)碼管顯示8位十進制數(shù)，第一位為提示符U.第二、三、四位代表灌裝的批次數(shù)(桶數(shù))，后四位表示每批次(桶)內(nèi)要裝入的計量單位(千克)數(shù)。D鍵按下之后，緊接著可以多次鍵入數(shù)字鍵，高四位的后三位為批次數(shù)(桶)數(shù)，低四位為每桶計量單位(千克)數(shù)。格式為U.×××××××。
F鍵為暫停/打印鍵，在運行過程的任何時間，鍵入一次E鍵，系統(tǒng)停止運行，同時打印數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)停止狀態(tài)下，鍵入一次E鍵，打印機工作一次。
H鍵為運行鍵，在各種參數(shù)設置完以后，按下H鍵，系統(tǒng)立即進入定值量的運行狀態(tài)，此時數(shù)碼管顯示器從定值量開始遞減。
RST鍵為復位鍵，每次定值灌裝結(jié)束后，鍵入一次RST鍵，控制儀復位一次，數(shù)碼管顯示器顯示正常提示符“-qF9910-”。為下次定直灌裝做好準備。
前面板的左下方為TPμP-16AP微型打印機，每按一次F鍵或每次灌裝結(jié)束，打印機工作一次。格式為××××年××月××PC(批次)×××L(系數(shù))××××DZI(單次定值量)××××××ZLJ(總累積量)××××××××××STOP(暫停)或End(結(jié)束)后面板(圖1·b)右邊是電源開關(guān)，電源插座和保險絲，左邊是接線端子，其中1、2為報警開關(guān)是輸出，4、5為提前量關(guān)閥輸出，7、8為定值關(guān)閥輸出端，10為脈沖信號輸入。11、12、18、14、15分別為配各種傳感器的電源輸出，15為電源負極，16、17、18為溫度傳感器輸入端子。
2、操作方法上電按接線圖接通電源，控制輸出和信號線，檢查無誤后，打開控制儀電源，8位數(shù)碼管上顯示正常提示符“-qF9910-”控制儀處于上電待命狀態(tài)。
流量系數(shù)的設置。
上電后，按一下C鍵，數(shù)碼管上即顯示流量系數(shù)格式L---××××(××××為原來有的系數(shù)值)，這時按數(shù)字鍵和小數(shù)點鍵，數(shù)碼管上顯示跟著變化，跟操作普通計算器一樣，非常方便，流量系數(shù)一經(jīng)設好就保存到數(shù)據(jù)區(qū)里，就不用再動了，不必每次都設該系數(shù)。
密度的設置根據(jù)所控流體密度，按一下A鍵，數(shù)碼管上即顯示密度格式P--×××××(×××××為原來存的密度值)，這時按數(shù)字鍵和小數(shù)點鍵，數(shù)碼管上顯示跟著變化，同操作普通計算器一樣，密度值一經(jīng)設好就保存到數(shù)據(jù)區(qū)里，不用再動了。
時間常數(shù)的設置時間常數(shù)為每灌裝批次(桶次)之間的自動間歇時間，機內(nèi)設定該值為2秒，如需更改，可先按D鍵，數(shù)碼管上顯示T-----××，而后，按數(shù)字鍵，在1--99S之間任意設入，若進行一次性大計量定值灌裝，如槽車或火車，可將常數(shù)設為00。
一次連續(xù)完成的批次灌裝和每次計量單位(千克)數(shù)的設置。
這兩組數(shù)在數(shù)碼管以一組7位數(shù)出現(xiàn)，第一位為提示符“U.”第二、三、四位為三位批次(桶)數(shù)，后四位為每次(桶)內(nèi)的千克數(shù)。出廠時機內(nèi)設為U.9991000，即投入一次連續(xù)灌裝的最大值999次(桶)和每次(桶)裝入值1000千克，如需改正，可按E鍵，數(shù)碼管上顯示U.9991000，這時鍵入數(shù)字更正。每按一位數(shù)字鍵，原數(shù)字左移一位，最高位溢出，新按數(shù)字進入最低位，無論鍵入幾個數(shù)字，最后均以數(shù)碼管上顯示為準，高四位中的第一位為提示符，后三位為批次(桶)數(shù)，低四位為每次(桶)裝入的計量單位(千克)數(shù)。
上述四組參數(shù)設置完以后，即可按下H鍵，啟動系統(tǒng)運行，H鍵按下后，電鈴響，BJ燈亮，間歇時間到，電鈴停、BJ燈滅，提前閥，定值閥打開，F(xiàn)1、F2燈亮，開始定值灌裝，數(shù)碼管上低四位數(shù)，隨灌裝進行而遞減，當實際灌裝值達到提前量時，關(guān)提前閥，F(xiàn)1指示燈滅，當減為0，即裝滿一桶，數(shù)碼管上批次(桶)數(shù)遞減“1”、每次(桶)內(nèi)千克數(shù)重新送入予置值，同時定值閥自動關(guān)閉，F(xiàn)2燈滅，響鈴，BJ燈亮，直到間歇時間到，關(guān)鈴BJ燈滅，再自動開提前閥、定值閥、F1、F2燈亮，如此周而復始，一直到批次(桶)數(shù)減為0，兩個電磁閥關(guān)閉不再打開，電鈴斷續(xù)響4次后停，數(shù)碼管上顯示“END--×××”結(jié)束提示符，×××是累計灌裝批次(桶)數(shù)。同時打印機輸出批次數(shù)、系數(shù)、單次定值數(shù)、總累積數(shù)、最后以End符號結(jié)束，完成自動灌裝。
運行中因某種原因需暫停時，可按F鍵，兩電磁閥關(guān)閉，數(shù)碼管上顯示“--STOP--”暫停提示符，同時打印機輸出當前的批次數(shù)、系數(shù)、單次灌裝數(shù)和總累織數(shù)，需要再啟動系統(tǒng)運行的，按H鍵，同開始啟動一樣，鈴響后再開電磁閥，系統(tǒng)從暫停狀態(tài)繼續(xù)運行硬件設計思想為了使控制儀適應現(xiàn)場需要，提高干擾性能，輸入、輸出信號全部采用光電隔離技術(shù)，而且電源各自獨立。
考慮到計算頻率比較高，為了提高計算頻率，采用專用鍵盤顯示接口電路芯片8279擔任鍵盤顯示功能，大大節(jié)約了CPU的時間。
配有8031、74LS373、2764、6264、74LS139、0809、8155、7404、MC1413、74LS09、74LS02、8279、74LS138、75451×4片，時鐘為6MHZ。
為建檔保存數(shù)據(jù)，配有TPμP-16AP微型打印機。
地址分配為2764EPROM 8K地址為0000～1FFF 6264RAM 8K地址為4000～5FFF，I/O口，P1口地址為90，8155命令口，地址為7900，A口，地址為7901，B口地址為7902，C口地址為7903，ADC0809地址為6800，8279地址為7000～7001
1．圖2為智能定值控制儀電路原理圖。
2．圖3為智能定值控制儀的主要程序框圖
權(quán)利要求
智能定值控制儀，是采用單片機技術(shù)的定值控制儀表，通過多次實踐和完善，已具備以下技術(shù)特征功能齊全由計算機的先進性所決定，該控制儀的功能比較齊全，8位數(shù)碼管以顯示各種數(shù)據(jù)，各種參數(shù)可以隨意設置，三路繼電器輸出，即專控聲響，提前閥和定值閥輸出，有單次定值、批次定值、有永久保存數(shù)據(jù)功能，同時能打印輸出各種數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)新穎機箱采用鋁合金型材制作，面板配有TPμP-16AP微打，定值控制與數(shù)據(jù)打印合為一體，外型美觀大方?？刂茰蚀_控制儀的計算軟件采用較先進的浮點與定點計算，流量系數(shù)可以實驗校正，再加上溫度的補償，確保了定值控制誤差為±0.1％。工作可靠由于該控制儀采用了光電隔離，內(nèi)部電源，信號的屏蔽等多種有效的抗干擾措施，使計算機的工作具有很高的可靠性，在較強的電磁干擾下仍可正常工作。操作簡便控制儀雖然采用了高技術(shù)，但其操作方法卻十分簡便，在正常工作時，操作人員僅需打開電源開關(guān)，按幾下鍵盤，就能實現(xiàn)多桶定值灌裝的目的。請求保護范圍控制儀的外型結(jié)構(gòu)和主要功能，包括新穎的前面板和后面板結(jié)構(gòu)，溫度補償功能，單次定值灌裝，批次定值灌裝功能，聲光報警功能、批次間隔時間1～99S功能，永久保存數(shù)據(jù)功能，定值控制與隨機打印一體的功能，打印格式××××年××月××日PC×××L××××DZL××××××ZLJ××××××××××END/STOP
全文摘要
智能定值控制儀,屬工業(yè)自動化微電子技術(shù)領域,解決的技術(shù)問題:1、采用較合理的數(shù)學模型,用三字節(jié)浮點和多字節(jié)定點程序計算。2、在面板上安裝了TPμP－16AP微打,能建檔保存各種數(shù)據(jù)。3、采用提示符顯示,技術(shù)特征:1.時序脈沖輸入,溫度輸入(鉑電阻Pt100)。2.繼電器輸出,包括:聲光報警輸出,提前閥輸出,定值閥輸出。3.設定有提示符,準確方便。4.裝有微型打印機,格式為:××××年××月××日;PC:×××;L:××××;DZL:×××××××;ZLJ:××××××××××;END/STOP。用于石油、化工、食品以液體為物料的自動定值灌裝,也可用于各種氣體的流量計算。
文檔編號G01F13/00GK1307229SQ00102010
公開日2001年8月8日 申請日期2000年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者齊全福 申請人:齊全福