專利名稱：智能定值控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由單片計(jì)算機(jī)和數(shù)字電路組成的智能定值控制儀，尤其是能用于液體化工產(chǎn)品定值灌裝、批次灌裝的智能定值控制儀。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種領(lǐng)域需要流量自動(dòng)定值控制的儀器越來越多，如近年來我國(guó)化工產(chǎn)品甲醇、甲醛的生產(chǎn)量和用量驟增，因這些產(chǎn)品是液體，許多廠家在原材料進(jìn)廠和產(chǎn)品出廠時(shí)，改用地稱計(jì)量?？墒堑胤Q計(jì)量中，存在一個(gè)回皮問題，皮多皮少都會(huì)帶來很大的計(jì)量誤差，而且不能定值裝車、批量裝桶自動(dòng)控制，還有的廠家用汽油加油機(jī)計(jì)量，可是加油機(jī)一般流量速度不能滿足大流量的灌裝要求，而且沒有批次自動(dòng)控制功能，精度難以保證，而且不具備防腐條件。所以液體化工產(chǎn)品定值灌裝、批次灌裝的控制技術(shù)一直沒有解決。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是由控制電路板[包括美國(guó)ATMEL公司AT89C52單片計(jì)算機(jī)芯片(內(nèi)有8K字節(jié)程序存儲(chǔ)器)、地址鎖存器1U10(74LS373)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片1U11(6264)、數(shù)據(jù)保護(hù)鋰電池1BT1、專用鍵盤顯示接口電路芯片1U6(8279)、段驅(qū)動(dòng)電路芯片1U1(74LS240)、位驅(qū)動(dòng)電路芯片1U2～1U5(SN75451)、譯碼電路芯片1U8(74LS138)、輸出口擴(kuò)展電路芯片1U12(8155)、輸入光電隔離芯片1U14(TIL113)、整型電路芯片1U18A(74LS04)、電阻1R10、驅(qū)動(dòng)電路芯片1U13(MC1413)、輸出光電隔離芯片1U15～1U17(TIL113)、電阻1R17、電阻1R20、電阻1R23、三極管1Q3～1Q8、控制輸出繼電器1K1～1K3(JQX-10F)]、LED數(shù)碼管顯示器、指示燈BJ(1D11)、指示燈F1(1D10)、指示燈F2(1D9)、微型打印機(jī)(TPuP-16APB)、復(fù)位鍵RST(1AN1)、3×6觸摸鍵盤和鋁合金殼體組成的智能定值控制儀?？刂齐娐钒骞潭ㄔ跈C(jī)殼內(nèi)，微型打印機(jī)(TPuP-16APB)、LED數(shù)碼管顯示器、指示燈BJ、指示燈F1、指示燈F2、3×6觸摸鍵盤分別安裝在機(jī)殼的前面板上。單片計(jì)算機(jī)芯片1U9(AT89C52)分別與地址鎖存器1U10(74LS373)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1U11(6264)、專用鍵盤顯示接口電路芯片1U6(8279)、輸出口擴(kuò)展電路芯片1U12(8155)、微型打印機(jī)(TPuP-16APB)電連接，輸入光電隔離芯片(TIL113)與整型電路芯片1U18A(74LS04)、電阻1R10串聯(lián)連接在1U9(AT89C52)的P1.2口，LED數(shù)碼管顯示器通過驅(qū)動(dòng)電路芯片1U1(74LS240)、驅(qū)動(dòng)電路芯片1U2～1U5(SN75451)、譯碼電路芯片1U8(74LS138)、與專用鍵盤顯示接口電路芯片1U6(8279)相連接，輸出口擴(kuò)展電路芯片1U12(8155)通過驅(qū)動(dòng)電路芯片1U13(MC1413)分別與輸出光電隔離芯片1U15～1U17(TIL113)電連接，，數(shù)據(jù)保護(hù)鋰電池1BT1與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片1U11(6264)電連接、指示燈BJ(1D11)、指示燈F1(1D10)、指示燈F2(1D9)分別與控制輸出繼電器1K1(JQX-10F)、1K2(JQX-10F)、1K3(JQX-10F)相連接。軟件固化在單片計(jì)算機(jī)芯片1U9(AT89C52)的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器里。軟件采用較成熟的浮點(diǎn)計(jì)算、定點(diǎn)計(jì)算子程序庫(kù)，保證了計(jì)算的精度、速度和可靠性，能自動(dòng)處理從傳感器輸入的流量信號(hào)。定量灌裝時(shí)，通過面板上的鍵盤鍵入應(yīng)發(fā)量、介質(zhì)密度、儀表系數(shù)、再按開始鍵。當(dāng)灌裝量達(dá)到應(yīng)發(fā)量值時(shí)，控制儀自動(dòng)輸出控制信號(hào)給相應(yīng)的執(zhí)行器，而達(dá)到定值灌裝的目的。
本實(shí)用新型的有益效果是可以在液體化工產(chǎn)品灌裝計(jì)量時(shí)，進(jìn)行精確定值灌裝自動(dòng)控制，而且能方便地對(duì)各種桶、槽車進(jìn)行精確批次灌裝自動(dòng)控制。并可以實(shí)現(xiàn)不同流速要求的定值灌裝。不用回皮。
智能定值控制儀的優(yōu)點(diǎn)是1.臺(tái)式結(jié)構(gòu)便于放置；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(yù)置并顯示定值量、提前量、批次、間隔時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)密度、流量計(jì)系數(shù)，并可動(dòng)態(tài)顯示實(shí)際灌裝量和總累積量；4.配有TP微型打印機(jī)，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.具有停電保護(hù)數(shù)據(jù)功能；7.可對(duì)容積進(jìn)行計(jì)量，也可對(duì)重量進(jìn)行計(jì)量；8.能控制多步閥作階梯控制；9.整機(jī)外型尺寸寬360×高140×厚300mm。
圖2是本實(shí)用新型智能定值控制儀電路原理框圖。
圖3是本實(shí)用新型智能定值控制儀電路原理圖。


圖1所描述的前面板包括顯示器、指示燈、微型數(shù)據(jù)打印機(jī)、復(fù)位鍵、操作鍵盤。正上方是8位高亮度LED數(shù)碼管顯示器，第一位為功能提示符。右上方有3個(gè)指示燈其中BJ是預(yù)備和間隔時(shí)間報(bào)警指示燈；F1是定值提前量閥門工作狀態(tài)指示燈，亮為開閥；F2是定值閥門工作狀態(tài)指示燈，亮為開閥。右下方為鍵盤，(共19個(gè)鍵，0～9為數(shù)字鍵，·為小數(shù)點(diǎn)鍵，A、B、C、D、E、F、H為功能鍵、RST為復(fù)位鍵)。A鍵為調(diào)顯鍵。B鍵為定值提前量設(shè)置鍵。C鍵為流量系數(shù)設(shè)置鍵。D鍵為批次間歇時(shí)間設(shè)置鍵。E鍵為批次(桶數(shù))與每次(桶)中裝入計(jì)量單位(千克)數(shù)的設(shè)置鍵。F鍵為暫停/打印鍵。H鍵為運(yùn)行鍵。RST鍵為復(fù)位鍵。前面板的左下方為TPμP-16APB微型打印機(jī)。
圖2所描述的電路原理框圖中，主要由單片計(jì)算機(jī)AT89C52擔(dān)任數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算和整機(jī)硬件的管理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)保護(hù)電路完成計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)的存放和停電數(shù)據(jù)的保護(hù)。鍵盤掃描顯示驅(qū)動(dòng)完成數(shù)碼管顯示器驅(qū)動(dòng)、鍵盤掃描任務(wù)。渦輪流量傳感器采用開封儀表廠生產(chǎn)的CWGY型(為配套件，不屬于控制器內(nèi)部件)。流量信號(hào)經(jīng)流量輸入信號(hào)接口電路、光電隔離、整形電路進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理，然后將信號(hào)輸入給單片計(jì)算機(jī)AT89C52。串口輸出信號(hào)經(jīng)光電隔離、電平轉(zhuǎn)換后可以將數(shù)據(jù)輸出到PC計(jì)算機(jī)終端。單片計(jì)算機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后發(fā)出的控制信號(hào)通過總線送到輸出口擴(kuò)展電路，再分別經(jīng)光電隔離送往報(bào)警輸出、報(bào)警輸出1、報(bào)警輸出2電路。數(shù)據(jù)打印機(jī)TPμP-16APB和輸出口擴(kuò)展電路電連接。報(bào)警輸出為開關(guān)量輸出。該電路的工作狀態(tài)與前面板指示燈BJ、F1、F2的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。
圖3所描述的是智能定值控制儀電路工作原理。上電后，控制儀進(jìn)行初始化、自檢、并在顯示器1×1至1×8上顯示“-Qf9910-”，表示自檢正常，可以用鍵盤輸入定值灌裝量，當(dāng)定值灌裝量設(shè)置后，按開始鍵H，控制儀進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。傳感器送來的流量脈沖信號(hào)，首先由輸入接口電路中的三極管1Q2、光電偶合器1U14、反相器74Ls04分別進(jìn)行信號(hào)放大、干擾信號(hào)電隔離、波形的整形。整形后的方波信號(hào)進(jìn)入CPU 1U9的P1.2口，CPU 1U9將P1.2口輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、浮點(diǎn)計(jì)算、定點(diǎn)計(jì)算、計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行累積并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1U11里，數(shù)據(jù)保護(hù)電路由鋰電池1BT1、電阻1R3、三極管1Q1、電容1C3組成?？刂苾x的程序都固化在CPU 1U9為單片計(jì)算機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器里面。在計(jì)算中，如實(shí)際灌裝量等于應(yīng)發(fā)灌裝量或批次灌裝量時(shí)，會(huì)自動(dòng)輸出報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)提醒人將料管換桶或換車，一直到全部完成。鍵盤置入的應(yīng)發(fā)灌裝量，輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)總線送到輸出口擴(kuò)展電路芯片1U12，再由1U12的PA1、PA2、PA3分別送到信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路1U13，1U13的輸出信號(hào)送到光電偶合器1U15、1U16、1U17進(jìn)行隔離。隔離后的輸出信號(hào)，第一路經(jīng)三極管1Q7、1Q8驅(qū)動(dòng)報(bào)警輸出繼電路1K1，第二路經(jīng)三極管1Q5、1Q6驅(qū)動(dòng)報(bào)警輸出繼電路1K2，第三路經(jīng)三極管1Q3、1Q6驅(qū)動(dòng)報(bào)警輸出繼電路1K3。繼電器1K1、1K2、1K3再分別由控制儀輸出到相應(yīng)的報(bào)警器和管道上的電磁閥門。鍵盤采用矩陣排列，鍵盤的掃描和顯示器的顯示都由專用鍵盤顯示電路1U6完成。鍵盤掃描采用中斷運(yùn)行，當(dāng)有鍵值輸入時(shí)，1U6發(fā)出中斷信號(hào)送到1U9中斷輸入1NT1口，然后將鍵值通過總線D0～D7送到1U9，1U9再作相應(yīng)的處理。LED顯示器1×1至1×8的段驅(qū)動(dòng)由1U1完成，位驅(qū)動(dòng)由1U2、1U3、1U4、1U5完成，1U8是LED顯示器1×1至1×8的譯碼電路。復(fù)位電路由1C1、1R1、1R2、1C2、1U7A、1AN1組成。1C4、1C5、1C6、1C7、1C8、1C9、1C10、1C11、1C12為集成電路塊的濾波電容。1uP1為微型數(shù)據(jù)打印機(jī)，在單片計(jì)算機(jī)1U9的控制下，數(shù)據(jù)經(jīng)過總線送到輸出口擴(kuò)展芯片1U12(8155)，再由1U12的PB0至PB7將數(shù)據(jù)送到1uP1的并口DB0至DB7進(jìn)行打印。RS232串行輸出接口電路由RS232專用集成電路1U20、光電偶合器1U21、1U22、三端穩(wěn)壓器78L05組成。1U20工作電源采用單獨(dú)供電，保證完全隔離。
(二)流量系數(shù)的設(shè)置(1)流量系數(shù)定義為系統(tǒng)通過一個(gè)計(jì)量單位介質(zhì)所對(duì)應(yīng)的脈沖平均個(gè)數(shù)。當(dāng)用戶使用升為計(jì)量單位時(shí)，控制儀的流量系數(shù)與傳感器的平均儀表常數(shù)相同，當(dāng)用戶使用千克為計(jì)量單位時(shí)，控制儀的流量系數(shù)由下式計(jì)算 (2)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(shí)按數(shù)字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵，數(shù)碼管上顯示跟著變化，流量系數(shù)一經(jīng)設(shè)好就保存到數(shù)據(jù)區(qū)里，就不用再動(dòng)了，不必每次都設(shè)該系數(shù)。
(三)密度的設(shè)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(shí)按數(shù)字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵，數(shù)碼管上顯示跟著變化，同操作普通計(jì)算器一樣。密度值一經(jīng)設(shè)好就保存到數(shù)據(jù)區(qū)里，不用再動(dòng)了。
(四)時(shí)間常數(shù)的設(shè)置時(shí)間常數(shù)為每灌裝批次(桶次)之間的自動(dòng)間歇時(shí)間。機(jī)內(nèi)設(shè)定值為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(shè)入，若進(jìn)行一次性大計(jì)量定值灌裝，如槽車或火車，可將常數(shù)設(shè)為00。
(五)一次連續(xù)完成的批次灌裝和每次計(jì)量單位(千克)數(shù)的設(shè)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、第三、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(shí)機(jī)內(nèi)設(shè)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(shí)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(jìn)入最低位，無論鍵入幾個(gè)數(shù)字，最后均以數(shù)碼管上顯示為準(zhǔn)，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(jì)量單位(千克)數(shù)。
上述四組參數(shù)設(shè)置完以后，即可按下H鍵，啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。H鍵按下后，電鈴響，BJ燈亮，間歇時(shí)間到，電鈴?fù)！J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(jìn)行而遞減，當(dāng)實(shí)際灌裝值達(dá)到提前量時(shí)，關(guān)提前閥，F(xiàn)1指示燈滅，當(dāng)減為0時(shí)，即灌滿一桶，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(shí)定值閥自動(dòng)關(guān)閉，F(xiàn)2燈滅，響鈴，BJ燈亮，直到間歇時(shí)間到，關(guān)鈴BJ燈滅，再自動(dòng)開提前閥、定值閥，F(xiàn)1、F2燈亮。如此周而復(fù)始，一直到批次(桶)數(shù)減為0，兩個(gè)電磁閥關(guān)閉不再打開，電鈴斷續(xù)響4次后停止。數(shù)碼管上顯示“END--XXX”結(jié)束提示符，XXX是累計(jì)灌裝批次(桶)數(shù)。同時(shí)打印機(jī)輸出批次數(shù)、系數(shù)、單次定值數(shù)、總累積數(shù)、格式為××××年××月××日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)最后以End符號(hào)結(jié)束，完成自動(dòng)灌裝。
運(yùn)行中因某種原因需暫停時(shí)，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(shí)打印輸出當(dāng)前的批次數(shù)、系數(shù)、單次灌裝數(shù)和總累積數(shù)。需要再啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的，按H鍵，同開始啟動(dòng)一樣，系統(tǒng)從暫停狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。直到完成予置任務(wù)。
權(quán)利要求1.一種智能定值控制儀，在鋁合金殼體中，單片計(jì)算機(jī)芯片1U9(AT89C52)分別與地址鎖存器1U10(74LS373)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1U11(6264)、專用鍵盤顯示接口電路芯片1U6(8279)、輸出口擴(kuò)展電路芯片1U12(8155)、微型打印機(jī)(TPuP-16APB)相連接，輸入光電隔離芯片1U14(TIL113)與整型電路芯片1U18A(74LS04)、電阻1R10串聯(lián)連接在1U9(AT89C52)的P1.2口，LED數(shù)碼管顯示器通過段驅(qū)動(dòng)電路芯片1U1(74LS240)、位驅(qū)動(dòng)電路芯片1U2～1U5(SN75451)、譯碼電路芯片1U8(74LS138)與專用鍵盤顯示接口電路芯片1U6(8279)相連接，輸出口擴(kuò)展電路芯片1U12(8155)通過驅(qū)動(dòng)電路芯片1U13(MC1413)分別與輸出光電隔離芯片1U15～1U17(TIL113)電連接，，數(shù)據(jù)保護(hù)鋰電池1BT1與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片1U11(6264)相連接、指示燈BJ(1D11)、指示燈F1(1D10)、指示燈F2(1D9)分別與控制輸出繼電器1K1(JQX-10F)、1K2(JQX-10F)、1K3(JQX-10F)相連接，標(biāo)準(zhǔn)RS232通信接口芯片1U20(MAX202)與通信光電偶合器1U21～1U22(6N136)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能定值控制儀，其特征是單片計(jì)算機(jī)1U9(AT89C52)、整型電路芯片1U18A(74LS04)、地址鎖存器1U10(74LS373)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1U11(6264)、鍵盤顯示接口電路芯片1U6(8279)、位驅(qū)動(dòng)電路芯片1U2～1U5(SN75451)、譯碼電路芯片1U8(74LS138)段驅(qū)動(dòng)電路芯片1U1(74LS240)、輸出口擴(kuò)展電路芯片1U12(8155)、輸入光電隔離芯片1U14(TIL113)、輸出光電隔離芯片1U15～1U17(TIL113)、數(shù)據(jù)保護(hù)鋰電池(1BT1)、通信接口芯片1U20(MAX202)、通信光電偶合器1U21～1U22(6N136)和外圍元器件都焊接在一塊長(zhǎng)180mm、寬100mm、厚1.6mm的雙面電路板上，并用絕緣材料固定在殼體內(nèi)，微型打印機(jī)(TPuP-16APB)、指示燈、LED數(shù)碼管顯示器、復(fù)位鍵(RST)、3X6薄膜鍵盤分別用絕緣材料固定在殼體的前面板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的智能定值控制儀，其特征是前面板的上方為8位LED顯示器和指示燈BJ、F1、F2，上電自檢后顯示格式為“-QF9910-”，下方為TPuP-16APB微型打印機(jī)、復(fù)位開關(guān)(RST)和3X6薄膜鍵盤，打印格式為××××年××月××日PC(批次)×× L(系數(shù))××××DZL(單次定值量)××××××ZLJ(總累積量)××××××××××STOP(暫停)或END(結(jié)束)
專利摘要一種能對(duì)液體化工產(chǎn)品定值灌裝、批次灌裝的智能定值控制儀。它是在鋁合金機(jī)殼中，單片計(jì)算機(jī)(AT89C52)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(6264)、鍵盤顯示接口芯片(8279)、微型打印機(jī)(TPuP－16APB)、LED顯示器、復(fù)位鍵(RST)、3X6薄膜鍵盤電連接。根據(jù)鍵入的應(yīng)發(fā)量，會(huì)自動(dòng)完成流量數(shù)據(jù)的累積、存儲(chǔ)、記憶、動(dòng)態(tài)顯示、批次控制、報(bào)警、提前量控制輸出、定值控制輸出和數(shù)據(jù)打印。
文檔編號(hào)G06F13/14GK2535848SQ0122278
公開日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2001年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月14日
發(fā)明者齊全福, 齊魁 申請(qǐng)人:齊全福, 齊魁