專利名稱：粉狀物料運(yùn)輸車智能卸料控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于微處理器的嵌入式智能化控制器，特別是一種粉狀物料運(yùn)輸車智能卸料控制器。
背景技術(shù)：
在日常的運(yùn)輸活動(dòng)中，經(jīng)常遇到粉狀物料的運(yùn)輸，例如水泥、礦粉、以及其它的粉末狀化工原料的運(yùn)輸。以水泥的運(yùn)輸為例，當(dāng)水泥運(yùn)達(dá)目的地后，需要將運(yùn)輸車中的水泥(粉末狀)卸出并裝入施工場(chǎng)地的水泥儲(chǔ)存罐中。卸料過(guò)程一般為啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，等待壓力上升到規(guī)定的值后，手動(dòng)開(kāi)啟卸料閥門(mén)，在壓縮空氣的作用下，粉狀的水泥從卸料觀到排出并裝入儲(chǔ)存罐。當(dāng)卸料過(guò)程進(jìn)行到一定程度時(shí)，氣壓會(huì)降低，運(yùn)輸車中剩余的物料將不能繼續(xù)排出，這時(shí)需要關(guān)閉卸料閥，使氣壓再次升高到某一值后，重新開(kāi)啟卸料閥卸出余料，經(jīng)過(guò)1到幾次卸余料過(guò)程后，運(yùn)輸車罐體中的水泥被卸完，卸料過(guò)程結(jié)束。如果是雙倉(cāng)或多倉(cāng)的運(yùn)輸車，其卸料過(guò)程更加復(fù)雜，在卸余料過(guò)程中，需要看著壓力表，不斷關(guān)閉/開(kāi)啟不同的閥門(mén)逐倉(cāng)卸余料，操作過(guò)程復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且安全性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種將微處理器用于粉狀物料運(yùn)輸車智能卸料控制的智能控制器。
智能化自動(dòng)卸料控制的原理是通過(guò)嵌入式微控制器及相應(yīng)控制軟件、氣壓檢測(cè)裝置、氣動(dòng)(或電動(dòng))卸料閥門(mén)驅(qū)動(dòng)電路、閥門(mén)等組成智能卸料控制系統(tǒng)。在運(yùn)輸車到達(dá)目的地后，操作者在接好卸料管道后，只需要啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，并按下該控制器的卸料啟動(dòng)按鈕，整個(gè)卸料過(guò)程就可自動(dòng)完成控制器執(zhí)行卸料控制程序，自動(dòng)檢測(cè)空氣壓力，達(dá)到某一特定值后，打開(kāi)卸料閥，啟動(dòng)卸料過(guò)程。在卸料過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣壓，當(dāng)氣壓低于某一值后，開(kāi)始進(jìn)入卸余料過(guò)程，卸余料過(guò)程同樣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣壓，并以氣壓為控制條件，控制卸料閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，直到完成卸余料為止。當(dāng)卸余料過(guò)程結(jié)束后，整個(gè)卸料過(guò)程結(jié)束，然后給出聲光信號(hào)報(bào)警。
本實(shí)用新型控制器由微處理器及外圍電路、氣壓傳感器及信號(hào)處理與變換電路、氣動(dòng)(或電動(dòng))閥門(mén)狀態(tài)檢測(cè)與控制電路、鍵盤(pán)與顯示電路、通信接口、安裝以上控制電路的盒體構(gòu)成。通過(guò)微處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中的控制軟件自動(dòng)檢測(cè)儲(chǔ)料罐的壓力并控制卸料閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)卸料過(guò)程的智能控制。
微控制器系統(tǒng)工作電源由24V汽車電源通過(guò)隔離型PWM變換器供；氣壓傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)高性能放大器放大、濾波后，通過(guò)A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送微處理器；微控制器輸出的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離、功率放大后，作為氣動(dòng)或電動(dòng)閥門(mén)的控制信號(hào)，共5路控制輸出信號(hào)，輸出信號(hào)的負(fù)載能力DC，≤40V，25A；每個(gè)輸出信號(hào)端都附加有輸出狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，以及閥門(mén)狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，以便確保控制的可靠性。
控制程序使用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言編寫(xiě)，采用基于消息傳遞的多分支結(jié)構(gòu)，程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，容易編寫(xiě)、調(diào)試、功能擴(kuò)展。
在汽車行進(jìn)過(guò)程中，該控制器檢測(cè)卸料閥門(mén)的狀態(tài)，確保閥門(mén)關(guān)閉，如果狀態(tài)不對(duì)則給出明顯的聲光信號(hào)；在檢測(cè)到離合器離開(kāi)、接好卸料管、啟動(dòng)了空氣壓縮機(jī)后，按下卸料開(kāi)關(guān)，進(jìn)入卸料控制過(guò)程(也可選擇在啟動(dòng)空氣壓塑機(jī)后自動(dòng)進(jìn)入卸料過(guò)程)。卸料過(guò)程中，通過(guò)氣壓傳感器監(jiān)測(cè)氣壓狀態(tài)，并依據(jù)氣壓按設(shè)定程序控制卸料閥Fi(i＝1，2)的開(kāi)啟與關(guān)閉，自動(dòng)完成卸料過(guò)程的控制。


圖1為本實(shí)用新型電氣原理圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施電路板安裝結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實(shí)用新型正面即操作面板圖。
圖4為本實(shí)用新型外觀圖。
圖5為本實(shí)用新型側(cè)視圖。
圖6為本實(shí)用新型主控制程序結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)記1.主控制板；2.驅(qū)動(dòng)板；3.鍵盤(pán)與顯示板；4.外部連接器；5.電源指示燈；6.3位LED數(shù)碼顯示器；7.閥門(mén)F1的工作狀態(tài)指示燈；8.閥門(mén)F2的工作狀態(tài)指示燈；9.停止按扭；10.卸料啟動(dòng)按扭；11.閥門(mén)F1手動(dòng)控制按扭；12.閥門(mén)F2手動(dòng)控制按扭。
注圖1中光隔離輸入用于檢測(cè)光隔離輸出的狀態(tài)，保證輸出命令能正確送到被控制對(duì)象；狀態(tài)檢測(cè)開(kāi)關(guān)包括閥門(mén)狀態(tài)、壓縮機(jī)是否啟動(dòng)、車輛是否行進(jìn)等。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
以雙倉(cāng)水泥運(yùn)輸車為例，如圖1-圖6所示。
該硬件電路以51系列或PIC系列微處理器為核心，采用三板式結(jié)構(gòu)。(1)主控制板1該電路板是整個(gè)智能控制器的核心，包括微處理器及相關(guān)外圍電路，具有8位數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線接口，地址譯碼器提供其它接口的地址譯碼信號(hào)；另外該電路板還包括模擬信號(hào)放大與濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換接口，現(xiàn)場(chǎng)總線接口，以及與驅(qū)動(dòng)板2和鍵盤(pán)與顯示板3的接口。智能控制軟件使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)并固化在微處理器內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器中。(2)驅(qū)動(dòng)板2接受主控制板1的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離與放大后，作為閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端都有一個(gè)隔離的檢測(cè)電路，監(jiān)測(cè)控制輸出命令是否正確發(fā)出，每個(gè)閥門(mén)還有一個(gè)隔離的狀態(tài)檢測(cè)電路，用于檢測(cè)閥門(mén)的狀態(tài)并識(shí)別控制命令是否被正確執(zhí)行。該電路板還包含一個(gè)隔離的DC/DC變換器，負(fù)責(zé)向主控板1與顯示版3提供工作電源。(3)鍵盤(pán)與顯示板3由操作按鍵9，10，11，12，發(fā)光二極管電源指示燈5、用于指示閥門(mén)狀態(tài)的雙色發(fā)光二極管信號(hào)燈7，8，用于顯示氣壓和自撿的故障信息3位7段式LED數(shù)碼管6組成。
電路板的安裝如圖2所示。主控制板1與驅(qū)動(dòng)板2平行安裝，通過(guò)直插式連接器傳遞電源與信號(hào)，鍵盤(pán)板3與該兩塊版垂直安裝，使用90°彎連接器直接連接來(lái)傳遞電源與信號(hào)，信號(hào)傳遞使用兩對(duì)接點(diǎn)以提高電氣連接的可靠性，三塊電路板之間除連接器外，還用螺釘固定。
操作面板如圖3。紅色電源指示燈5亮表示控制器已接通電源；按扭11、12是閥門(mén)F1、F2的手動(dòng)強(qiáng)制卸料開(kāi)關(guān)，按下，相應(yīng)的閥門(mén)開(kāi)啟。按下停止按鈕9則停止卸料過(guò)程，包括手動(dòng)強(qiáng)制啟動(dòng)的卸料都用該按鈕停止；按下卸料啟動(dòng)按鈕10，控制器如果檢測(cè)到“取力器”接通、空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)，則啟動(dòng)自動(dòng)卸料控制過(guò)程；雙色發(fā)光二極管信號(hào)燈7、8用于指示卸料閥門(mén)和卸料過(guò)程的狀態(tài)，綠色亮表示閥門(mén)開(kāi)啟，黃色亮表示閥門(mén)關(guān)閉，黃/綠交替亮并有一長(zhǎng)兩短聲報(bào)警，表示卸料過(guò)程結(jié)束，黃色閃動(dòng)并伴隨三短聲報(bào)警，表示故障，故障編號(hào)在LED數(shù)碼管顯示。
控制器外觀圖如圖4所示，側(cè)視圖如圖5所示。對(duì)外連接器4用于連接外部檢測(cè)開(kāi)關(guān)和將控制輸出信號(hào)連接到閥門(mén)的控制線圈。
控制軟件使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，使用有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)原理和消息傳遞機(jī)制的多分支轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)，使得程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔清晰，易于編寫(xiě)、維護(hù)、調(diào)試與功能擴(kuò)展?？刂瞥绦蛑鞒绦蚪Y(jié)構(gòu)如圖6所示。
功能子程序簡(jiǎn)要說(shuō)明如下子程序FUNi_SUB對(duì)應(yīng)著FUN＝i的值i。當(dāng)前用到FUN的低4位，高四位備用。
FUN0_SUB檢測(cè)車輛是否在行進(jìn)中，(1)如果在行進(jìn)中，在檢測(cè)閥門(mén)狀態(tài)是否正確，并設(shè)置狀態(tài)顯示及報(bào)警標(biāo)志，并維持FUN＝0。(2)不在行進(jìn)中，檢測(cè)空氣壓縮機(jī)是否啟動(dòng)，①未啟動(dòng)，維持UN＝0；②已啟動(dòng)，修改FUN＝1，下一循環(huán)進(jìn)入FUN1_SUB。
FUN1_SUB監(jiān)測(cè)氣壓P。(1)氣壓P＜P3，維持FUN＝1；(2)P≥P3，修改FUN＝2，下一循環(huán)調(diào)用FUN2_SUB子程序。
FUN2_SUB開(kāi)啟卸料閥F1，F(xiàn)2，開(kāi)始卸料，并修改FUN＝3。
FUN3_SUB監(jiān)測(cè)氣壓P。(1)P3≥P＞P2，維持F1，F(xiàn)2開(kāi)啟，F(xiàn)UN＝3；(2)P2≥P＞P1，關(guān)閉F2，F(xiàn)1繼續(xù)卸料，修改FUN＝4。
FUN4_SUB監(jiān)測(cè)P，(1)P≥P1，維持FUN＝4；(2)P＜P1，關(guān)閉F1，修改FUN＝5。
FUN5_SUB監(jiān)測(cè)P，(1)P＜P2，維持現(xiàn)狀；(2)P≥P2，開(kāi)啟卸料閥F2，修改FUN＝6。
FUN6_SUB監(jiān)測(cè)P，(1)P≥P1，維持現(xiàn)狀；(2)P＜P1，關(guān)閉F2，修改FUN＝7。
FUN7_SUB監(jiān)測(cè)P，(1)P＜P2，維持現(xiàn)狀；(2)P≥P2，開(kāi)啟卸料閥F1，卸1倉(cāng)余料，修改FUN＝8。
FUN8_SUB監(jiān)測(cè)P，(1)P≥P1，維持現(xiàn)狀；(2)P＜P1，關(guān)閉F1，修改FUN＝9。
FUN9_SUB監(jiān)測(cè)P，(1)P＜P2，維持現(xiàn)狀；(2)P≥P2，開(kāi)啟卸料閥F2，卸2倉(cāng)余料，修改FUN＝10。
FUN10_SUB監(jiān)測(cè)P，(1)P≥P1，維持現(xiàn)狀；(2)P＜P1，關(guān)閉F2，修改FUN＝11。
FUN11_SUB卸料結(jié)束，F(xiàn)1、F2指示燈黃/綠閃爍，發(fā)出二長(zhǎng)一短提示聲音，檢測(cè)停止鍵。(1)按下停止鍵，F(xiàn)1、F2停止閃爍，停止提示音；修改FUN＝0。(2)沒(méi)有按下，維持現(xiàn)狀。
FUN＝12-15沒(méi)有使用。
權(quán)利要求1.一種粉狀物料運(yùn)輸車智能卸料控制器，其特征在于通過(guò)微處理器執(zhí)行存儲(chǔ)的控制程序來(lái)自動(dòng)檢測(cè)儲(chǔ)料罐氣壓并控制卸料閥門(mén)開(kāi)啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)卸料過(guò)程的智能控制；控制器由微處理器及外圍電路、氣壓傳感器及信號(hào)處理與變換電路、氣動(dòng)或電動(dòng)閥門(mén)控制與狀態(tài)檢測(cè)電路、鍵盤(pán)與顯示電路、通信接口、安裝以上控制電路的盒體構(gòu)成；(一)通過(guò)微處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的控制程序自動(dòng)檢測(cè)儲(chǔ)料罐壓力并控制閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)卸料過(guò)程的智能控制；(二)微控制器系統(tǒng)工作電源由24V汽車電源經(jīng)過(guò)隔離型PWM變換器提供；(三)利用氣壓傳感器檢測(cè)儲(chǔ)料罐的壓力；傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)高性能放大器放大、濾波、A/D變換后送微處理器處理；(四)微控制器輸出的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離、功率放大后，作為氣動(dòng)或電動(dòng)閥門(mén)的控制信號(hào)；共5路控制輸出信號(hào)，輸出信號(hào)的負(fù)載能力DC，≤48V，10A；(五)每個(gè)輸出信號(hào)端都附加有輸出狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，每個(gè)閥門(mén)都設(shè)有狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，以便確保控制的可靠性；(六)控制電路分為主控制板(1)、驅(qū)動(dòng)板(2)和鍵盤(pán)與顯示板(3)三個(gè)電路板模塊；主控制板(1)、驅(qū)動(dòng)板(2)平行安裝并利用雙列直插連接器連接；鍵盤(pán)與顯示板(3)與主控制板(1)、驅(qū)動(dòng)板(2)垂直安裝，通過(guò)90度連接器直接連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種粉狀物料運(yùn)輸車智能卸料控制器。微處理器通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)的控制程序來(lái)自動(dòng)檢測(cè)儲(chǔ)料罐氣壓、控制卸料閥門(mén)開(kāi)啟與關(guān)閉?？刂破飨到y(tǒng)由24V汽車電源通過(guò)隔離型PWM變換器提供工作電源；利用氣壓傳感器檢測(cè)儲(chǔ)料罐內(nèi)的壓力，氣壓傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)高性能放大器放大、濾波、A/D變換器后送微處理器處理；微控制器輸出的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離、功率放大后，作為氣動(dòng)或電動(dòng)閥門(mén)的控制信號(hào)，共5路控制輸出信號(hào)；每個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)端都附加有隔離的狀態(tài)檢測(cè)電路，每個(gè)閥門(mén)都設(shè)有隔離的閥門(mén)狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)?？刂瞥绦蚴褂脜R編語(yǔ)言或C語(yǔ)言編寫(xiě)，采用基于有限自動(dòng)機(jī)原理和消息傳遞機(jī)制的多分支結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G05B15/02GK2874573SQ20052013379
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者蔣存波, 朱名日, 沈卓君, 唐毅林, 陳小琴, 金紅 申請(qǐng)人:桂林工學(xué)院