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)卸出并裝入施工場地的水泥儲存罐中。卸料過程一般為啟動空氣壓縮機(jī)，等待壓力上升到規(guī)定的值后，手動開啟卸料閥門，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存罐。當(dāng)卸料過程進(jìn)行到一定程度時，氣壓會降低，運(yùn)輸車中剩余的物料將不能繼續(xù)排出，這時需要關(guān)閉卸料閥，使氣壓再次升高到某一值后，重新開啟卸料閥卸出余料，經(jīng)過1到幾次卸余料過程后，運(yùn)輸車罐體中的水泥被卸完，卸料過程結(jié)束。如果是雙倉或多倉的運(yùn)輸車，其卸料過程更加復(fù)雜，在卸余料過程中，需要看著壓力表，不斷關(guān)閉/開啟不同的閥門逐倉卸余料，操作過程復(fù)雜、時間長，勞動強(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。
智能化自動卸料控制的原理是通過嵌入式微控制器及相應(yīng)控制軟件、氣壓檢測裝置、氣動(或電動)卸料閥門驅(qū)動電路、閥門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，只需要啟動空氣壓縮機(jī)，并按下該控制器的卸料啟動按鈕，整個卸料過程就可自動完成控制器執(zhí)行卸料控制程序，自動檢測空氣壓力，達(dá)到某一特定值后，打開卸料閥，啟動卸料過程。在卸料過程實(shí)時監(jiān)測氣壓，當(dāng)氣壓低于某一值后，開始進(jìn)入卸余料過程，卸余料過程同樣進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測氣壓，并以氣壓為控制條件，控制卸料閥門的開啟與關(guān)閉，直到完成卸余料為止。當(dāng)卸余料過程結(jié)束后，整個卸料過程結(jié)束，然后給出聲光信號報警。
本實(shí)用新型控制器由微處理器及外圍電路、氣壓傳感器及信號處理與變換電路、氣動(或電動)閥門狀態(tài)檢測與控制電路、鍵盤與顯示電路、通信接口、安裝以上控制電路的盒體構(gòu)成。通過微處理器執(zhí)行存儲在程序存儲器中的控制軟件自動檢測儲料罐的壓力并控制卸料閥門的開啟與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對卸料過程的智能控制。
微控制器系統(tǒng)工作電源由24V汽車電源通過隔離型PWM變換器供；氣壓傳感器的信號經(jīng)過高性能放大器放大、濾波后，通過A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送微處理器；微控制器輸出的控制信號經(jīng)過光電隔離、功率放大后，作為氣動或電動閥門的控制信號，共5路控制輸出信號，輸出信號的負(fù)載能力DC，≤40V，25A；每個輸出信號端都附加有輸出狀態(tài)檢測信號，以及閥門狀態(tài)檢測信號，以便確保控制的可靠性。
控制程序使用匯編語言或C語言編寫，采用基于消息傳遞的多分支結(jié)構(gòu)，程序結(jié)構(gòu)簡單清晰，容易編寫、調(diào)試、功能擴(kuò)展。
在汽車行進(jìn)過程中，該控制器檢測卸料閥門的狀態(tài)，確保閥門關(guān)閉，如果狀態(tài)不對則給出明顯的聲光信號；在檢測到離合器離開、接好卸料管、啟動了空氣壓縮機(jī)后，按下卸料開關(guān)，進(jìn)入卸料控制過程(也可選擇在啟動空氣壓塑機(jī)后自動進(jìn)入卸料過程)。卸料過程中，通過氣壓傳感器監(jiān)測氣壓狀態(tài)，并依據(jù)氣壓按設(shè)定程序控制卸料閥Fi(i＝1，2)的開啟與關(guān)閉，自動完成卸料過程的控制。


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)動板；3.鍵盤與顯示板；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F1的工作狀態(tài)指示燈；8.閥門F2的工作狀態(tài)指示燈；9.停止按扭；10.卸料啟動按扭；11.閥門F1手動控制按扭；12.閥門F2手動控制按扭。
注圖1中光隔離輸入用于檢測光隔離輸出的狀態(tài)，保證輸出命令能正確送到被控制對象；狀態(tài)檢測開關(guān)包括閥門狀態(tài)、壓縮機(jī)是否啟動、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)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
以雙倉水泥運(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；另外該電路板還包括模擬信號放大與濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換接口，現(xiàn)場總線接口，以及與驅(qū)動板2和鍵盤與顯示板3的接口。智能控制軟件使用匯編語言編寫并固化在微處理器內(nèi)部的程序存儲器中。(2)驅(qū)動板2接受主控制板1的控制信號，經(jīng)過隔離與放大后，作為閥門的驅(qū)動信號；每個驅(qū)動信號輸出端都有一個隔離的檢測電路，監(jiān)測控制輸出命令是否正確發(fā)出，每個閥門還有一個隔離的狀態(tài)檢測電路，用于檢測閥門的狀態(tài)并識別控制命令是否被正確執(zhí)行。該電路板還包含一個隔離的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、用于指示閥門狀態(tài)的雙色發(fā)光二極管信號燈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)動板2平行安裝，通過直插式連接器傳遞電源與信號，鍵盤板3與該兩塊版垂直安裝，使用90°彎連接器直接連接來傳遞電源與信號，信號傳遞使用兩對接點(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F1、F2的手動強(qiáng)制卸料開關(guān)，按下，相應(yīng)的閥門開啟。按下停止按鈕9則停止卸料過程，包括手動強(qiáng)制啟動的卸料都用該按鈕停止；按下卸料啟動按鈕10，控制器如果檢測到“取力器”接通、空氣壓縮機(jī)啟動，則啟動自動卸料控制過程；雙色發(fā)光二極管信號燈7、8用于指示卸料閥門和卸料過程的狀態(tài)，綠色亮表示閥門開啟，黃色亮表示閥門關(guān)閉，黃/綠交替亮并有一長兩短聲報警，表示卸料過程結(jié)束，黃色閃動并伴隨三短聲報警，表示故障，故障編號在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。對外連接器4用于連接外部檢測開關(guān)和將控制輸出信號連接到閥門的控制線圈。
控制軟件使用匯編語言編寫，使用有限狀態(tài)自動機(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)簡潔清晰，易于編寫、維護(hù)、調(diào)試與功能擴(kuò)展。控制程序主程序結(jié)構(gòu)如圖6所示。
功能子程序簡要說明如下子程序FUNi_SUB對應(yīng)著FUN＝i的值i。當(dāng)前用到FUN的低4位，高四位備用。
FUN0_SUB檢測車輛是否在行進(jìn)中，(1)如果在行進(jìn)中，在檢測閥門狀態(tài)是否正確，并設(shè)置狀態(tài)顯示及報警標(biāo)志，并維持FUN＝0。(2)不在行進(jìn)中，檢測空氣壓縮機(jī)是否啟動，①未啟動，維持UN＝0；②已啟動，修改FUN＝1，下一循環(huán)進(jìn)入FUN1_SUB。
FUN1_SUB監(jiān)測氣壓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開啟卸料閥F1，F(xiàn)2，開始卸料，并修改FUN＝3。
FUN3_SUB監(jiān)測氣壓P。(1)P3≥P＞P2，維持F1，F(xiàn)2開啟，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P，(1)P≥P1，維持FUN＝4；(2)P＜P1，關(guān)閉F1，修改FUN＝5。
FUN5_SUB監(jiān)測P，(1)P＜P2，維持現(xiàn)狀；(2)P≥P2，開啟卸料閥F2，修改FUN＝6。
FUN6_SUB監(jiān)測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P，(1)P＜P2，維持現(xiàn)狀；(2)P≥P2，開啟卸料閥F1，卸1倉余料，修改FUN＝8。
FUN8_SUB監(jiān)測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P，(1)P＜P2，維持現(xiàn)狀；(2)P≥P2，開啟卸料閥F2，卸2倉余料，修改FUN＝10。
FUN10_SUB監(jiān)測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)出二長一短提示聲音，檢測停止鍵。(1)按下停止鍵，F(xiàn)1、F2停止閃爍，停止提示音；修改FUN＝0。(2)沒有按下，維持現(xiàn)狀。
FUN＝12-15沒有使用。
權(quán)利要求1.一種粉狀物料運(yùn)輸車智能卸料控制器，其特征在于通過微處理器執(zhí)行存儲的控制程序來自動檢測儲料罐氣壓并控制卸料閥門開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對卸料過程的智能控制；控制器由微處理器及外圍電路、氣壓傳感器及信號處理與變換電路、氣動或電動閥門控制與狀態(tài)檢測電路、鍵盤與顯示電路、通信接口、安裝以上控制電路的盒體構(gòu)成；(一)通過微處理器執(zhí)行存儲在存儲器中的控制程序自動檢測儲料罐壓力并控制閥門的開啟與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)卸料過程的智能控制；(二)微控制器系統(tǒng)工作電源由24V汽車電源經(jīng)過隔離型PWM變換器提供；(三)利用氣壓傳感器檢測儲料罐的壓力；傳感器的信號經(jīng)過高性能放大器放大、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經(jīng)過光電隔離、功率放大后，作為氣動或電動閥門的控制信號；共5路控制輸出信號，輸出信號的負(fù)載能力DC，≤48V，10A；(五)每個輸出信號端都附加有輸出狀態(tài)檢測信號，每個閥門都設(shè)有狀態(tài)檢測信號，以便確保控制的可靠性；(六)控制電路分為主控制板(1)、驅(qū)動板(2)和鍵盤與顯示板(3)三個電路板模塊；主控制板(1)、驅(qū)動板(2)平行安裝并利用雙列直插連接器連接；鍵盤與顯示板(3)與主控制板(1)、驅(qū)動板(2)垂直安裝，通過90度連接器直接連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種粉狀物料運(yùn)輸車智能卸料控制器。微處理器通過執(zhí)行存儲的控制程序來自動檢測儲料罐氣壓、控制卸料閥門開啟與關(guān)閉?？刂破飨到y(tǒng)由24V汽車電源通過隔離型PWM變換器提供工作電源；利用氣壓傳感器檢測儲料罐內(nèi)的壓力，氣壓傳感器的信號經(jīng)過高性能放大器放大、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經(jīng)過光電隔離、功率放大后，作為氣動或電動閥門的控制信號，共5路控制輸出信號；每個驅(qū)動輸出信號端都附加有隔離的狀態(tài)檢測電路，每個閥門都設(shè)有隔離的閥門狀態(tài)檢測信號?？刂瞥绦蚴褂脜R編語言或C語言編寫，采用基于有限自動機(jī)原理和消息傳遞機(jī)制的多分支結(jié)構(gòu)。
文檔編號G05B15/02GK2874573SQ20052013379
公開日2007年2月28日 申請日期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 申請人:桂林工學(xué)院