专利名称：一种液体物料运输车智能卸料控制方法
技术领域：
本发明涉及一种液体物料运输车智能卸料控制方法。该方法主要可以应用于油料运输车、加油车、各种液体化工原料运输车等液体物料运输车卸、加料过程自动控制系统的设计，或加油车自动加油过程控制器的设计。
背景技术：
液体物料的运输是日常的运输活动中主要内容之一，例如各种油料，各种液体酸、硫酸铜等等各种液体化工原料。这些物料在运达目的地后，需要将其卸出并装入到其它容器中。液体物料的运输具有装料、卸料操作，这个过程还可依据需要选择是否进行计量。所有这些操作都是通过控制多个阀门间的不同开/闭组合来实现的。当前液体物料运输车的卸(装)料过程主要是通过人工按一定的组合顺序控制阀门的打开和关闭来实现，操作复杂、困难、劳动强度大、安全性差。对于油料运输车，除了装/卸料外，往往还存在有给其它车辆进行加油的操作，它需要对油量进行计量与控制，并进行记录，人工进行这些操作更复杂且、困难、费时。特别对于油料运输车，有时需要方便、准确、快速、安全地给其它车辆加油，手工操作的缺点更加突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将微处理器用于液体物料运输车智能卸料控制的技术方法。
智能化自动卸料控制的基本原理与方法是由嵌入式微控制器及相应控制软件、油量(或其它液体物理量)检测装置、液体流量检测装置、气动阀门等构成一个智能卸料控制系统。对于液体物料运输过程，有装料、卸料两种操作，还可以按要求选择是否通过计量器；对于油料运输，除了装油、卸油外，还可能有给其它车辆加油的加油操作，同样可按要求选择是否进行计量。所有这些不同功能的操作，实际上是通过阀门F1，F2，F3，F4和F5之间不同的开/闭组合来实现的。对于每一种操作，我们需要按功能要求、按特定的顺序控制这些阀门的打开与关闭。利用微处理器的程序，以上每一种操作功能，编写一个对应的功能程序，同时在操作面板上设置对应功能的选择按键。通过选择不同功能按键组合，启动卸料过程，就可以方便的控制对应的操作功能。
本发明由硬件电路、操作与控制方法、控制软件、安全防护措施构成。
本发明是这样实现的①控制器由微处理器及控制软件、传感器及信号处理电路、功率驱动与状态检测电路、键盘与显示电路构成。控制器利用微处理器执行程序自动检测液体流量并控制阀门来实现液体加、卸料过程的智能控制；②汽车24V电源通过隔离型PWM变换器给微控制器系统提供工作电源；③利用流量传感器、压力传感器、温度传感器、液位计分别检测液体流量、罐内压力、温度、储料罐的液位；这些信号经放大、滤波、A/D变换器后送微处理器处理；④通过键盘上功能键+数字键的组合选择卸油、加油流程，并通过执行相应的控制程序来对卸、加油过程进行智能控制；⑤微控制器输出的控制信号经过光电隔离、功率放大后作为气动阀门的控制信号，信号容量电压≤48V，电流≤10A；⑥每个输出信号都附加隔离的输出状态检测电路，每个阀门都设有隔离的状态检测电路，以便确保控制的可靠性；⑦利用LED数码显示器显示油罐剩余油量、温度、压力、卸出油量；双色LED信号灯显示阀门状态、控制器工作状态和数码管的显示状态；⑧在装卸料时，接好装卸料管，利用面板按键选择控制流程，设定好卸、加油量，就可起启动卸、加油过程，控制器按要求自动控制阀门的开/闭组合，当达到要求的量后，控制过程结束，给出声光提示信号；⑨可以通过按下停止按扭强制停止。控制程序可以使用汇编语言或C语言编写，采用基于消息传递机制和有限状态机原理的多分支(多状态转一)结构，程序结构简单清晰，容易编写、调试、功能扩展。
利用本方法设计的控制器直接控制液体的阀门使用气动阀门，它们的操作气源由电磁阀控制，电磁阀由微处理器的控制信号控制。控制器和电磁阀安装于驾驶室等安全位置，避免了电火花带来的危险确保防爆安全。
在车辆行进过程中，利用防暴压力和温度传感器自动监测液体物料储存罐体内的压力和温度，当压力或温度超过某一个限度时，发出声光警告信号，提高运输的安全性；
图1本发明主控制程序结构图。
图2为本发明的电气原理图。
图3为本发明的电路板安装结构图。
图4为本发明实施例操作面板图。
图5为本发明实施例外观图。
图6为本发明实施例侧视图。
图中标记1.主控制板；2.驱动板；3.键盘与显示板；4.外部连接器。
具体实施例方式
利用该方法设计的一个卸料控制器实例如图1一图5所示。图2是电气原理图。该硬件电路以51系列微处理器为核心，也可以使用其它的微控制器或微处理器实现。①主控制板1该电路板是整个智能控制器的核心，包括微处理器及相关外围电路，带有8位数据总线和低8位地址总线接口，地址译码器提供其它接口的地址译码信号；另外该电路板还包括模拟信号放大与滤波电路、A/D转换接口，现场总线接口，以及与驱动板2和键盘与显示板3的接口。智能控制软件使用汇编语言编写并固化在微处理器内部的程序存储器中。②驱动板2接受主控制板的控制信号，经过隔离与放大后，作为5个阀门F1，F2，F3，F4，F5、一个油泵等共8个执行元件的驱动信号；每个驱动信号输出端都有一个隔离的检测电路，监测控制输出命令是否正确发出；5个阀门、油泵等还有一个隔离的状态检测电路，监测控制命令是否被正确执行。该电路板还包含一个隔离的DC/DC变换器，向主控制板1、键盘与显示板3提供工作电源。③键盘与显示板3包括16个操作按键和8个LED状态显示灯，7位LED数码管平时用于显示油罐温度、压力，在装油、卸油、加油过程中显示剩余油量、加油数量等，如果出现故障，则显示故障信息。8个信号灯用于显示阀门、泵的状态，控制器的运行状态，以及数码管的显示状态、电源状态。通过功能按扭与数字键的组合选择工作流程，单独按下数字键设定液体流量。
电路板的安装如图3所示。主控制板1与驱动板2平行安装，通过直插式连接器传递电源与信号，键盘与显示板3与主控制板1和驱动板2垂直安装，使用90°弯连接器直接连接来传递电源与信号。信号传递使用两对接点以提高电气连接的可靠性，三块电路板之间除连接器外，还用螺钉固定。
操作面板如图4，装料、卸料、泵站用于选择三大功能，它们与数字键配合，用于选择相应的子功能编号；CTRL+数字键用于选择强制启动(手动起动)F1-F5，油泵(CTRL+6)之一，为点动方式，按下启动，放开停止。单独按下数字键，则输入油量。
控制器外形如图5、图6所示。
实现该方法的控制软件实例使用汇编语言编写，它由若干功能子程序组成，其主程序结构如图1所示。
对于上述的每一个功能，对应着微处理器控制软件的一个功能分支，通过操作面板上的操作按钮选择需要的功能。在控制面板上设置“装料”、“卸料”、“泵站”三个功能选择按钮，一个“启动”、一个“停止”按钮，“0”-“9”十个数字键，一个“CTRL”控制键，共十六个操作按钮。①通过“装料”、“卸料”、“加料”按钮和一个数字键的组合选择功能，它们是互斥的，第二次按下某一功能后，前一次选择的功能无效，最后选择的功能有效。某一功能有效，相应功能按钮上的指示灯闪亮。②数字键用于输入液体物料的装(卸)量。③利用数码显示器显示计量值，不进行计量时，该显示器显示液体的温度和压力。④除了程序控制外，还设置了手动控制阀门、输送泵的功能。CTRL+数字键用于选择强制启动(手动起东)F1-F5，油泵(CTRL+6)之一，为点动方式，按下启动，放开停止。
选择好功能、连接好液体输送管道后，可以启动操作过程。当达到预定的装(卸)料量，或人工按下停止按钮，停止操作过程。
各功能实现的方法简要说明如下●回收液体物料输送管道中的剩余物料功能通过泵将输液管中剩余的液体物料抽回到运输车的储液罐。
执行的功能程序HS SUB。
方法通过“装料”+“0”选择该功能，按F2、F3顺序打开阀门，启动油泵。按下停止按键，按停止泵、关闭F3、F2的顺序结束该操作，并给出声光提示信号。
●计量装料到运输车功能将液体物料装入到运输车，并进行计量。
执行的功能程序ZYJL_SUB。
方法通过按下“装料”+“1”两按钮选择该功能。功能选择完毕后、连接好液体输送管道后，按下启动按钮后，按启动阀门F2、F5、启动输液泵的顺序启动装料过程，并监测储料罐中的液体量。当装料量达到预定值或按下停止按钮时，按关闭F5，F2，输液泵的顺序结束装料操作，给出声光提示信号。
●不计量装料到运输车功能将液体物料装入到运输车，不进行计量。
执行的功能程序ZY_SUB。
方法通过按下“装料”+“2”两按钮选择该功能，。功能选择完毕后、连接好液体输送管道后，按下启动按钮后，按启动阀门F2、F3、启动输液泵的顺序启动装料过程，并监测储料罐中的液体量。按下停止按钮时，按关闭F3，F2，输液泵的顺序结束装料操作，给出声光提示信号。
●自流卸料。
功能不启动液体输送泵，而是通过液体自流的方式进行卸料，把运输车储料罐中的液体物料卸出并装入到其它储存罐中。
执行的功能程序ZLXY_SUB。
方法通过按下“卸料”+“0”两按钮选择该功能，按下启动按钮，并在检测到输液管道连接好后，按F3、F4顺序开启阀门，运输车储液罐中的液体利用自身的压力流出。按下停止按钮，按相反顺序关闭F4、F3，并给出声光提示信号。
●泵通过计量器卸料功能输送泵通过计量器卸料。
执行的功能程序XYJL_SUB。
方法通过按下“卸料”+“1”两按钮选择该功能，利用数字键输入卸油量，按下启动按钮、并检测到管道连接好后，按开启F1、F5、启动输送泵的顺序开始卸料过程。当达到设定的卸料量、或人工按下停止按钮时，按相反的顺序关闭输送泵、F5、F1，给出声光提示信号。如果输入错误，按下停止键，取消输入的信息，可以重新输入。
经过计量给其它车辆加油也是执行该程序。
●泵卸料不通过计量器功能泵不通过计量器卸料。
执行的功能程序XY_SUB。
方法通过按下“卸料”+“2”两按钮选择该功能，按下启动按钮并检测到管道连接好后，按开启F1、F4、启动输送泵的顺序开始卸料过程。按下停止按钮时，按相反的顺序关闭泵、F4、F1，给出声光提示信号。
不经过计量给其它车辆加油也是执行该程序。
●该运输车作为泵站使用，需要进行计量功能使用计量器，运输车作为泵站使用。
执行的功能程序BZJL_SUB。
方法通过按下“泵站”+“1”两按钮选择该功能，利用数字键输入液体物料的量，按下启动按钮后，按开启F2、F5、启动输送泵的顺序开始启动泵站工作。当达到设定的量、或按下停止按钮时，按相反的顺序关闭输送泵、F5、F2，给出声光提示信号。如果输入错误，按下停止键，取消输入的信息，可以重新输入。
●泵站使用不经过计量器功能该运输车作为泵站使用，不用进行计量执行的功能程序BZ_SUB。
方法通过按下“泵站”+“2”两按钮选择该功能，按下启动按钮后，按开启F2、F4、启动输送泵的顺序开始启动泵站工作。按下停止按钮时，按相反的顺序关闭油泵、F4、F2，给出声光提示信号。
硬件系统汽车系统的24V(或36V)直流电源，经过开关型DC/DC变换器隔离给微处理器系统提供所需要的隔离电源。
8位LED数码管显示器，用于显示计量值、或液体的温度、压力。使用动态扫描显示方式，位控制信号位P07-P00，增加驱动，信号为AJ07-AJ00，段控制信号使用扩展的90端口实现，信号位MBD7-MBD0，使用74LS244驱动；按钮使用AJI4-AJI1与AJ00配合，实现简单的矩阵键盘。
7只双色或单色LED信号灯显示阀门和油泵状态、控制器工作状态、以及数码管的显示状态。
权利要求
1.一种液体物料运输车智能卸料控制器设计方法，其特征在于①控制器由微处理器及控制软件、传感器及信号处理电路、功率驱动与状态检测电路、键盘与显示电路构成。控制器利用微处理器执行程序自动检测液体流量并控制阀门来实现液体加、卸料过程的智能控制；②汽车24V电源通过隔离型PWM变换器给微控制器系统提供工作电源；③利用流量传感器、压力传感器、温度传感器、液位计分别检测液体流量、罐内压力、温度、储料罐的液位；这些信号经放大、滤波、A/D变换器后送微处理器处理；④通过键盘上功能键+数字键的组合选择卸油、加油流程，并通过执行相应的控制程序来对卸、加油过程进行智能控制；⑤微控制器输出的控制信号经过光电隔离、功率放大后作为气动阀门的控制信号，信号容量电压≤48V，电流≤10A；⑥每个输出信号都附加隔离的输出状态检测电路，每个阀门都设有隔离的状态检测电路，以便确保控制的可靠性；⑦利用LED数码显示器显示油罐剩余油量、温度、压力、卸出油量；双色LED信号灯显示阀门状态、控制器工作状态和数码管的显示状态；⑧在装卸料时，接好装卸料管，利用面板按键选择控制流程，设定好卸、加油量，就可起启动卸、加油过程，控制器按要求自动控制阀门的开/闭组合，当达到要求的量后，控制过程结束，给出声光提示信号；⑨控制程序可以使用汇编语言或C语言编写编写。
全文摘要
本发明公开了一种液体物料运输车智能卸料控制方法。该方法由电路、操作与控制方法、控制软件、安全措施构成。工作电源由汽车24V电源经隔离型PWM变换器提供。利用流量传感器、压力传感器、温度传感器、液位计分别检测液体流量、罐内压力、温度、储料罐的液位。检测信号经放大、滤波、变换成数字信号后送微处理器处理。通过键盘选择卸油、加油流程和量。用LED数码显示器显示油罐剩余油量、温度、压力、卸出油量及阀门状态、控制器工作状态。微控制器通过执行所选流程的控制程序自动检测流量、控制阀门F1，F2，F3，F4，F5的开/闭组合、油泵的起停，从而实现智能控制；控制程序使用汇编语言或C语言编写。
文档编号G06F17/00GK1773401SQ20051011824
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月21日 优先权日2005年10月21日
发明者蒋存波, 朱名日, 沈卓君, 唐毅林, 金红, 陈小琴 申请人:桂林工学院