專利名稱：流體工位控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種流體控制設備。
背景技術：
目前，市場上主要有兩種流體控制設備， 一種是以PLC為核心的控制系統(tǒng)， 這類系統(tǒng)能在一定程度上滿足加注的需求，但是價格普遍偏高，因而在市場上 很難有競爭力。另一種是以電子芯片為核心的控制系統(tǒng)，這類系統(tǒng)以意大利彼 優(yōu)時(PIUSI)公司的MCO加注系統(tǒng)和瑞典奧里恩(0RI0N)公司的加注系統(tǒng)為
代表。它們雖都具有定量加注的功能，但卻存在以下缺點-
1. 不具備多任務功能，即不能實現(xiàn)兩個或者兩個以上的通道同時加注功 能，如遇到兩個或兩個以上的通道需要加注操作時， 一個通道發(fā)生加注操作， 另外需要加注操作的通道則要等待，直到正在加注的那個通道加注完成，然后 才能開始加注，這顯然不能滿足加注實時性的要求。如果有多個通道同時需要 加注，那么整個的等待時間將會很長，嚴重影響工作效率。
2. 不能滿足工業(yè)控制方面經(jīng)常涉及的批次加注。所謂批次加注，就是指一 個固定的、程序化的加注過程。整個過程可能包含多步加注作業(yè)，每步加注作 業(yè)的加注量可能不同，加注間歇也可能不同，但是每個加注過程都是相同的。 比如這個過程包含一次5升的加注、間歇10秒、 一次3升的加注、間歇20秒 和一次8升的加注、間歇10秒，然后又開始下一次加注流程。使用沒有批次 加注功能的加注系統(tǒng)，每步加注中必須在控制器上人工設定所需加注量，這樣 就嚴重影響了加注工作效率，增加了加注操作者的工作強度。有了批次加注功 能，在每步加注過程中，操作者無需一次次設定所需加注量，能夠簡化工作過 程，顯著提供工作效率。
3. 在外圍設備的選擇上，以上兩種加注系統(tǒng)的某些外圍設備缺乏兼容性， 如電磁閥和流量計都必須使用指定類型的產(chǎn)品。
4.以上兩種加注系統(tǒng)的人機界面采用的是純英文操作界面，所以要求操作 者具備一定的英語閱讀能力，這對于操作人員而言會產(chǎn)生不便。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種能 夠?qū)崿F(xiàn)多任務功能和批次加注的流體工位控制器。
本實用新型所采用的技術方案是 一種流體工位控制器，控制多路加注通道， 并接收分別設置在各路加注通道上的電磁閥或流量計所發(fā)出的流量脈沖，其中，流 體工位控制器包括單片機、FPGA芯片、存儲模塊、顯示模塊、控制面板、驅(qū)動模 塊及與多路加注通道一一相對應的多個繼電器；單片機分別與存儲模塊及顯示模塊 相連接，F(xiàn)PGA芯片分別與單片機及控制面板相連接，驅(qū)動模塊的輸入端與FPGA芯 片相連接，輸出端與多個繼電器連接，各繼電器分別與各路加注通道相連接并控制 各路加注通道的開啟和關閉；流量脈沖輸入FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片接收從控制面板 輸入的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù)據(jù)及加注命令并傳送給單片機，單片機對加注數(shù)據(jù)、通道 信息及加注命令進行處理后送回FPGA芯片，同時控制顯示模塊進行顯示，通過FPGA 芯片控制多個繼電器的通斷。
在上述的流體工位控制器中，F(xiàn)PGA芯片包括一控制面板接收處理單元以及 與多路加注通道一一對應且相互獨立的多個加注處理單元；各加注處理單元的 輸入端接收分別設置在各路加注通道上的電磁閥或流量計所發(fā)出的流量脈沖， 輸出端與驅(qū)動模塊的輸入端相連接；單片機包括一單次加注單元和一批次加注 單元；存儲模塊內(nèi)存儲有用于單片機將不同類型流體的加注量計算轉換為流量 脈沖數(shù)的流體系數(shù)以及各路通道的批次加注的數(shù)據(jù)；其中
控制面板接收處理單元接收并處理從控制面板輸入的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù) 據(jù)及加注命令，然后發(fā)送給單次加注單元或多次加注單元；
單次加注單元在收到從控制面板接收處理單元發(fā)送的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù)據(jù) 及單次加注命令后，通過讀取存儲在存儲模塊中與通道相對應的流體系數(shù)，將與通 道相對應的加注量轉換為所需流量脈沖數(shù)后發(fā)送給與通道相對應的加注處理單元；
批次加注單元在收到從控制面板接收處理單元發(fā)送的通道數(shù)據(jù)及批次加注
命令后，通過讀取存儲在存儲模塊中的與通道相對應的批次加注數(shù)據(jù)以及與通道相
對應的流體系數(shù)，將與通道相對應的批次加注中各次加注的加注量轉換為所需流量 脈沖數(shù)后發(fā)送給與通道相對應的加注處理單元，并計算加注次數(shù)及對相鄰兩次加注 的間隔時間計時；
加注處理單元掃描流量脈沖并累計流量脈沖數(shù)，在達到所述的所需流量脈 沖數(shù)后，通過斷開繼電器關閉加注通道，并發(fā)送加注完成信號給單次加注單元或批 次加注單元。
上述的流體工位控制器，最好是，F(xiàn)PGA芯片分別通過三個緩沖模塊與單片機、 控制面板及驅(qū)動模塊的輸入端相連接，驅(qū)動模塊的輸出端通過光電耦合器與各繼電 器相連接。
上述的流體工位控制器，最好是，流量脈沖通過光電耦合器進行光電隔離后 輸入到一緩沖模塊的輸入端，該緩沖模塊的輸出端與FPGA芯片相連。 本實用新型的有益效果是
1，以單片機和FPGA芯片為核心，不但具有高精度的定量加注功能，還具 有多通道的同時操作功能、批次加注功能，從而提高了流體加注過程的工作效 率。
2. 選擇通用性強的芯片，很大程度上提高了對外圍設備的兼容性。
3. 采用純中文操作界面，易于操作和查看。


圖1為本實用新型的流體工位控制器的電路方框圖2為本實用新型的單片機和FPGA芯片的原理框圖3為本實用新型的流體工位控制器進行單次加注的工作示意圖4為本實用新型的流體工位控制器進行批次加注的工作示意圖5為本實用新型流體工位控制器的外觀圖。
具體實施方式
參考圖1,本實用新型的流體工位控制器控制多路加注通道，包括單片機1、 FPGA芯片2、存儲模塊3、顯示模塊4、控制面板5、驅(qū)動模塊6、四個緩沖模塊7、 多個繼電器8和多個光電耦合器9。各路加注通道上的電磁閥或流量計所發(fā)出的流
量脈沖通過與各路加注通道一一對應的光電耦合器9進行光電隔離后輸入到緩沖
模塊7的輸入端，再通過緩沖模塊7的輸出端輸入FPGA芯片2。輸入的流量脈沖 經(jīng)過光電耦合器緩沖，將脈沖信號隔離，既起到保護電路的作用，又能有效的抗外 界干擾，同時擴大了脈沖信號的峰值范圍。單片機1分別與存儲模塊3、顯示模塊 4相連接，存儲模塊3內(nèi)存儲有用于單片機1將不同類型流體的加注量計算轉 換為流量脈沖數(shù)的流體系數(shù)以及各路通道的批次加注的加注次數(shù)、各次加注的 加注量和相鄰兩次加注的加注間隔時間，存儲模塊可采用24C256存儲芯片。 FPGA芯片2通過緩沖模塊7分別與單片機1、控制面板5相連接，驅(qū)動模塊6的輸 入端通過緩沖模塊7與FPGA芯片2相連接，輸出端通過多個光電耦合器9與多個 繼電器8連接，多個光電耦合器9及多個繼電器8與多路加注通道一一相對應，各 繼電器閉合時，可提供外界24V電壓，通過控制電磁闊等器件的開關可分別控制各 路加注通道的開啟和關閉。優(yōu)選地，驅(qū)動模塊6采用CM0S反相器，以增大輸出的 負載驅(qū)動能力，并且能更有效地隔離輸出；緩沖模塊7采用緩沖芯片，它可以 接收5V的信號電平，然后轉成3. 3V再給FPGA芯片2，或者將FPGA芯片2的 3. 3V電平信號轉成5V再輸出，以保護FPGA芯片2不受損壞。FPGA芯片2接收 從控制面板5輸入的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù)據(jù)和加注命令并傳送給所述單片機l，單片 機1對加注數(shù)據(jù)、通道數(shù)據(jù)和加注命令進行處理后送回FPGA芯片2，同時控制顯 示模塊4進行顯示，通過FPGA芯片2控制多個繼電器8的通斷。 下面結合圖2至4對本實用新型的工作原理進行進一步描述。 如圖2所示，本實用新型的FPGA芯片2包括一控制面板接收處理單元21以 及與多路加注通道一一對應且相互獨立的多個加注處理單元22。各加注處理單元 22的輸入端接收分別設置在各路加注通道上的電磁閥或流量計所發(fā)出的流量 脈沖，輸出端與驅(qū)動模塊6的輸入端相連接，較佳的是，在加注處理單元22和 驅(qū)動模塊6之間設置一緩沖模塊7。單片機1包括一單次加注單元11和一批次 加注單元12。控制面板接收處理單元21接收并處理從控制面板5輸入的加注數(shù)據(jù)、 通道數(shù)據(jù)和加注命令，然后發(fā)送給單次加注單元21或批次加注單元22。較佳的是， 在控制面板接收處理單元21與單次加注單元21和批次加注單元22之間設置一緩 沖模塊7。
圖3示出了本實用新型的流體工位控制器進行單次加注的工作示意圖。如圖
所示步驟S11:控制面板接收處理單元21接收從控制面板5輸入的加注量、通 道數(shù)據(jù)和單次加注命令并傳送給單次加注單元11;步驟S12:單次加注單元11通 過讀取存儲在存儲模塊3中與通道相對應的流體系數(shù)，將與通道相對應的加注量轉 換為所需流量脈沖數(shù)后發(fā)送給與通道相對應的加注處理單元22;步驟S13:加注處 理單元22掃描流量脈沖并累計流量脈沖數(shù)；步驟S14:判斷是否達到所需流量脈 沖數(shù)，如果未達到，則加注處理單元22繼續(xù)掃描流量脈沖并累計流量脈沖數(shù)；步驟
S15:在達到所需流量脈沖數(shù)后，加注處理單元22通過斷開繼電器關閉加注通道， 并發(fā)送加注完成信號給單次加注單元11。由于多路加注通道的信號和數(shù)據(jù)是通過 與之一一對應且相互獨立的加注處理單元進行操作和處理，所以實現(xiàn)了多路通道的 同時加注功能。
圖4示出了本實用新型的流體工位控制器進行批次加注的工作示意圖。如圖 所示，步驟S21:控制面板接收處理單元21接收從控制面板5輸入的通道數(shù)據(jù)和 批次加注命令并傳送給批次加注單元12;步驟S22:批次加注單元12讀取存儲在 存儲模塊3中的批次加注次數(shù)；步驟S23:批次加注單元12通過讀取存儲在存儲 模塊3中的與通道相對應的本次加注的加注量以及與通道相對應的流體系數(shù)，將本 次加注的加注量轉換為所需流量脈沖數(shù)后發(fā)送給與通道相對應的加注處理單元 22;步驟S24:加注處理單元22掃描流量脈沖并累計流量脈沖數(shù)；步驟S25:判斷是 否達到所需流量脈沖數(shù)，如果未達到，則加注處理單元22繼續(xù)掃描流量脈沖并累 計流量脈沖數(shù)；步驟S26:在達到所需流量脈沖數(shù)后，加注處理單元22通過斷開 繼電器關閉加注通道，并發(fā)送加注完成信號給批次加注單元12;步驟S27:批次加 注單元12讀取存儲在存儲模塊3中的下次加注間隔時間并對下次加注間隔時間計 時；步驟S28:計時完成后，批次加注單元12將批次加注次數(shù)減1;步驟S29:判 斷結果是否為零，如果結果為零，則返回步驟S22，循環(huán)進行批次加注；如不為零， 返回步驟S23，執(zhí)行下次加注。
圖5示出了本實用新型流體工位控制器的外觀圖。
在一種優(yōu)選實施方式中，本實用新型的流體工位控制器控制六路加注通道， 但不限于此，也可以是四路、七路、十路等，根據(jù)實際需要而定。顯示模塊可采用 液晶顯示器。此外，本實用新型還可提供手動加注功能，這時，用戶可進行手動加 注，在顯示模塊3上會實時地顯示加注量，只有在用戶按下控制面板上的"STOP"鍵時，加注才停止。
本實用新型的有益效果是
1. 采用高性價比芯片，以單片機和FPGA芯片為核心，不但具有高精度的 定量加注功能，還具有多通道的同時操作功能、批次加注功能，從而提高了流 體加注過程的工作效率。
2. 選擇通用性強的芯片，很大程度上提高了對外圍設備的兼容性。
3. 采用純中文操作界面，易于操作和査看。 本實用新型可用于汽車維修、機械制造等領域。
權利要求1.一種流體工位控制器，控制多路加注通道，并接收分別設置在各路所述加注通道上的電磁閥或流量計所發(fā)出的流量脈沖，其特征在于，所述流體工位控制器包括單片機、FPGA芯片、存儲模塊、顯示模塊、控制面板、驅(qū)動模塊及與所述多路加注通道一一相對應的多個繼電器；所述單片機分別與存儲模塊及顯示模塊相連接，所述FPGA芯片分別與單片機及控制面板相連接，所述驅(qū)動模塊的輸入端與FPGA芯片相連接，輸出端與所述多個繼電器連接，各所述繼電器分別與各路加注通道相連接并控制各路加注通道的開啟和關閉；所述流量脈沖輸入FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片接收從所述控制面板輸入的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù)據(jù)及加注命令并傳送給所述單片機，單片機對所述加注數(shù)據(jù)、通道信息及加注命令進行處理后送回FPGA芯片，同時控制顯示模塊進行顯示，通過FPGA芯片控制所述多個繼電器的通斷。
2. 如權利要求l所述的流體工位控制器，其特征在于所述FPGA芯片包括一控制面板接收處理單元以及與所述多路加注通道一 一對應且相互獨立的多個加注處理單元；各所述加注處理單元的輸入端接收分 別設置在各路所述加注通道上的電磁閥或流量計所發(fā)出的流量脈沖，輸出端與 所述驅(qū)動模塊的輸入端相連接；所述單片機包括一單次加注單元和一批次加注 單元；所述存儲模塊內(nèi)存儲有用于單片機將不同類型流體的加注量計算轉換為 流量脈沖數(shù)的流體系數(shù)以及各路通道的批次加注的數(shù)據(jù)；其中控制面板接收處理單元接收并處理從控制面板輸入的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù) 據(jù)及加注命令，然后發(fā)送給單次加注單元或多次加注單元；單次加注單元在收到從控制面板接收處理單元發(fā)送的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù)據(jù) 及單次加注命令后，通過讀取存儲在存儲模塊中與通道相對應的流體系數(shù)，將與通 道相對應的加注量轉換為所需流量脈沖數(shù)后發(fā)送給與通道相對應的加注處理單元；批次加注單元在收到從控制面板接收處理單元發(fā)送的通道數(shù)據(jù)及批次加注命令后，通過讀取存儲在存儲模塊中的與通道相對應的批次加注數(shù)據(jù)以及與通道相對應的流體系數(shù)，將與通道相對應的批次加注中各次加注的加注量轉換為所需流量脈沖數(shù)后發(fā)送給與通道相對應的加注處理單元，并計算加注次數(shù)及對相鄰兩次加注 的間隔時間計時； 加注處理單元掃描流量脈沖并累計流量脈沖數(shù)，在達到所述的所需流量脈 沖數(shù)后，通過斷開繼電器關閉加注通道，并發(fā)送加注完成信號給單次加注單元或批 次加注單元。
3. 如權利要求1或2所述的流體工位控制器，其特征在于所述驅(qū)動模塊為 CMOS反相器。
4. 如權利要求l所述的流體工位控制器，其特征在于所述流體工位控制器還包括三個緩沖模塊，其中，第一緩沖模塊連接在所述FPGA芯片與所述單片機之 間，第二緩沖模塊連接在FPGA芯片與所述控制面板之間，第三緩沖模塊連接在FPGA 芯片和所述驅(qū)動模塊的輸入端之間。
5. 如權利要求4所述的流體工位控制器，其特征在于所述流體工位控制器 還包括一第四緩沖模塊及與所述多路加注通道一一相對應的多個光電耦合器；所述 第四緩沖模塊的輸入端與所述多個光電耦合器的輸出端相連，輸出端與FPGA芯片 相連；所述流量脈沖通過所述光電耦合器和第四緩沖模塊后輸入到FPGA芯片。
6. 如權利要求4或5所述的流體工位控制器，其特征在于所述緩沖模塊為 緩沖芯片。
7. 如權利要求l所述的流體工位控制器，其特征在于所述流體工位控制器 還包括與所述繼電器一一相對應的多個光電耦合器，所述驅(qū)動模塊的輸出端通過所 述光電耦合器與各所述繼電器相連接。
8. 如權利要求l所述的流體工位控制器，其特征在于所述流體工位控制器控制六路加注通道。
9. 如權利要求l所述的流體工位控制器，其特征在于所述顯示模塊為液晶顯示器。
專利摘要本實用新型公開了一種流體工位控制器，包括單片機、FPGA芯片、存儲模塊、顯示模塊、控制面板、驅(qū)動模塊及與多路加注通道一一相對應的多個繼電器。各路加注通道上的電磁閥或流量計所發(fā)出的流量脈沖輸入FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片接收從控制面板輸入的加注數(shù)據(jù)、通道數(shù)據(jù)及加注命令并傳送給所述單片機，單片機對加注數(shù)據(jù)、通道信息及加注命令進行處理后送回FPGA芯片，同時控制顯示模塊進行顯示，通過FPGA芯片控制多個繼電器的通斷來實現(xiàn)各路加注通道的開啟和關閉。本實用新型具有多通道的同時操作功能、批次加注功能，提高了流體加注過程的工作效率，可用于汽車維修、機械制造等領域。
文檔編號G05B19/042GK201063105SQ200720072978
公開日2008年5月21日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權日2007年7月27日
發(fā)明者徐毅峰, 邱小劍 申請人:上海新都市潤滑工程技術有限公司