粉狀物料運輸車智能卸料控制方法
2023-07-05 19:37:16 1
專利名稱：粉狀物料運輸車智能卸料控制方法
技術領域：
本發明涉及一種粉狀物料運輸車智能卸料控制方法。該方法主要可以應用於水泥、礦粉、各種粉狀化工原料等粉狀物料運輸車的卸料過程自動控制系統的設計。
背景技術：
在日常的運輸活動中，經常遇到粉狀物料的運輸，例如水泥、礦粉、以及其它的粉末狀化工原料的運輸。以水泥的運輸為例，當水泥運達目的地後，需要將運輸車中的水泥(粉末狀)卸出並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，等待壓力上升到規定的值後，手動開啟卸料閥門，在壓縮空氣的作用下，粉狀的水泥從卸料管道排出並裝入儲存罐。當卸料過程進行到一定程度時，氣壓會降低，運輸車中剩餘的物料將不能繼續排出，這時需要關閉卸料閥，使氣壓再次升高到某一值後，重新開啟卸料閥卸出餘料，經過1到幾次卸餘料過程後，運輸車儲運罐體中的水泥被卸完，卸料過程結束。如果是雙倉或多倉的運輸車，其卸料過程更加複雜，在卸餘料過程中，需要看著壓力表，不斷關閉/開啟不同的閥門逐倉卸餘料，操作過程複雜、時間長，勞動強度大，而且安全性差。
發明內容
本發明的目的在於提供一種將微處理器、氣壓傳感器用於粉狀物料運輸車智能卸料控制的技術方法。
智能化自動卸料控制的目的在於通過嵌入式微控制器及相應控制軟體、氣壓檢測裝置、氣動(或電動)卸料閥門驅動電路、閥門等組成智能卸料控制系統。在運輸車到達目的地後，操作者在接好卸料管道後，只需要啟動空氣壓縮機，並按下該控制器的卸料啟動按鈕開始卸料過程。在自動卸料過程，控制器執行卸料控制程序自動檢測空氣壓力，當其達到某一特定值後，打開卸料閥，開始卸料。物料的卸出到一定程度，料罐內的壓力會逐步下降，控制器在卸料過程實時監測氣壓，當氣壓低於某一值後，開始進入卸餘料過程。卸餘料過程同時只開一個倉的卸料閥，逐倉卸餘料。控制器實時監測氣壓，並以氣壓為控制條件，控制卸料閥門的開啟與關閉一一當氣壓低於卸餘料所需氣壓時，關閉卸料閥並等待氣壓上升，當氣壓升到所需要的值後，打開下一倉卸料閥，經過一到幾次循環，卸餘料過程結束。當卸餘料過程結束後，整個卸料過程結束，給出聲光信號提示。
該方法由基於微處理器的控制器電路、操作與控制方法及相關軟體構成。
(1)控制器電路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)閥門以及狀態檢測與控制電路、壓縮機狀態檢測電路、鍵盤與顯示電路、通信接口、安裝以上控制電路的盒體構成。
①微控制器工作電源由24V汽車電源通過隔離PWM型DC/DC變換器提供；②氣壓傳感器的信號經過高性能放大器放大、濾波後，通過A/D變換器轉換成數位訊號送微控制器；③微處理器輸出的控制信號經過光電隔離、功率放大後，作為氣動或電動閥門的驅動控制信號，共5路控制輸出信號，輸出信號的負載能力DC，≤40V，5A；④每個輸出信號端都附加有隔離的狀態檢測電路，以確保控制信號的正確輸出；⑤設置有隔離的閥門狀態檢測電路，以確保控制命令的正確執行；⑥空氣壓縮機的狀態檢測電路用於識別運輸車的運行狀態，閉合，處於卸料狀態，否則處於非卸料狀態。
(2)操作控制方法與軟體在汽車行進過程中，空氣壓縮機的取力器脫開，相應的狀態檢測開關斷開。控制器檢測到壓縮機狀態開關斷開，識別處於非卸料狀態。在非卸料狀態，控制器檢測卸料閥門的狀態確保閥門關閉，如果狀態不對則給出明顯的聲光信號。當檢測到壓縮機狀態開關閉合，可以判斷準備開始卸料。操作者做好卸料準備並按下卸料開關，進入卸料控制過程(也可選擇在啟動空氣壓塑機後自動進入卸料過程)。卸料過程中，通過氣壓傳感器監測氣壓狀態，並依據氣壓及當前所處的過程狀態，執行不同的控制程序控制卸料過程的進行。
控制程序使用彙編語言或C語言編寫。控制軟體採用基於消息傳遞機制和有限狀態機原理的多分支結構，程序結構簡單清晰，容易編寫、調試、功能擴展。
圖1為本發明電氣原理圖。
圖2為本發明電路板安裝結構圖。
圖3為本發明實施例的操作面板圖。
圖4為本發明實施例的外觀圖。
圖5為本發明實施例的側視6為本發明實施例控制器主控制程序結構圖。
圖中標記1.主控制板；2.驅動板；3.鍵盤與顯示板；4.外部連接器。5.電源指示燈；6.3位LED數碼顯示器；7.閥門F1的工作狀態指示燈；8.閥門F2的工作狀態指示燈；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。
具體實施例方式
以雙倉水泥運輸車為例，如圖1-圖6所示。
該硬體電路以51系列或PIC系列微處理器為核心，電路原理如圖1所示。該電路有三大部分構成，採用三板式結構。(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外圍電路，具有8位數據總線和低8位地址總線接口，地址解碼器提供其它接口的地址解碼信號；另外該電路板還包括模擬信號放大與濾波電路、A/D轉換接口，現場總線接口，以及與驅動板2和鍵盤與顯示板3的接口。智能控制軟體使用彙編語言編寫並固化在微處理器內部的程序存儲器中。(2)驅動板2接受主控制板1的控制信號，經過隔離與放大後，作為閥門的驅動信號；每個驅動信號輸出端都有一個隔離的檢測電路，監測控制輸出命令是否正確發出，每個閥門還有一個隔離的狀態檢測電路，用於檢測閥門的狀態並識別控制命令是否被正確執行。該電路板還包含一個隔離的DC/DC變換器，負責向主控板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，發光二極體電源指示燈5、用於指示閥門狀態的雙色發光二極體信號燈7，8，用於顯示氣壓和自撿的故障信息3位7段式LED數碼管6組成。
電路板的安裝如圖2所示。主控制板1與驅動板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的手動強制卸料開關，按下，相應的閥門開啟。按下停止按鈕9則停止卸料過程，包括手動強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、空氣壓縮機啟動，則啟動自動卸料控制過程；雙色發光二極體信號燈7、8用於指示卸料閥門和卸料過程的狀態，綠色亮表示閥門開啟，黃色亮表示閥門關閉，黃/綠交替亮並有一長兩短聲報警，表示卸料過程結束，黃色閃動並伴隨三短聲報警，表示故障，故障編號在LED數碼管顯示。
控制器外觀圖如圖4所示，側視圖如圖5所示。對外連接器4用於連接外部檢測開關和將控制輸出信號連接到閥門的控制線圈。
控制程序主程序結構如圖6所示，控制軟體使用彙編語言編寫。
具體控制方法如下●FUN0_SUB上電復位進入該狀態。
功能檢測壓縮機狀態。A斷開，非卸料狀態，再檢測閥門狀態是否正確，並設置狀態顯示及報警標誌，維持FUN＝0。B閉合，進入卸料狀態，修改FUN＝1，下一循環進入FUN1_SUB。
●FUN1_SUB監測氣壓P。A氣壓P＜P3，維持FUN＝1；BP≥P3，修改FUN＝2，下一循環調用FUN2SUB子程序。
●FUN2_SUB開啟卸料閥F1，F2，開始卸料，並修改FUN＝3。
●FUN3_SUB監測氣壓P。AP3≥P＞P2，維持F1，F2開啟和FUN＝3，繼續主卸料過程；BP2≥P＞P1，關閉閥門F2，維持閥門F1打開，繼續1倉卸料，修改FUN＝4。
●FUN4_SUB監測P，AP≥P1，維持FUN＝4；BP＜P1，關閉F1，修改FUN＝5，進入下一過程。
●FUN5_SUB監測P。AP＜P2，維持現狀；BP≥P2，開啟卸料閥F2，修改FUN＝6，進入下一過程。
●FUN6_SUB監測P。AP≥P1，維持現狀；BP＜P1，關閉F2，修改FUN＝7，進入下一過程。
●FUN7_SUB監測P。AP＜P2，維持現狀；BP≥P2，開啟卸料閥F1，卸1倉餘料，修改FUN＝8，進入下一過程。
●FUN8_SUB監測P。AP≥P1，維持現狀；BP＜P1，關閉F1，修改FUN＝9，進入下一過程。
●FUN9_SUB監測P。AP＜P2，維持現狀；BP≥P2，開啟卸料閥F2，卸2倉餘料，修改FUN＝10進入下一過程。
●FUN10_SUB監測P。AP≥P1，維持現狀；BP＜P1，關閉F2，修改FUN＝11進入下一過程。
●FUN11_SUB卸料結束，F1、F2指示燈黃/綠閃爍，發出二長一短提示聲音，檢測停止鍵。A按下停止鍵，F1、F2停止閃爍，停止提示音；修改FUN＝0。B沒有按下，維持現狀。
FUN＝12-15沒有使用。
權利要求
1.一種粉狀物料運輸車智能卸料控制方法，其特徵在於該方法由基於微處理器的控制器電路、操作與控制方法及相關的軟體構成；通過微處理器執行存儲的控制程序，自動檢測儲料罐壓力並控制卸料閥來實現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、氣動或電動閥門以及狀態檢測與控制電路、壓縮機狀態檢測電路、鍵盤與顯示電路、通信接口、安裝以上控制電路的盒體構成；①通過微處理器執行存儲的控制程序，自動檢測儲料罐壓力並控制卸料閥來實現對卸料過程的智能控制；②微控制器工作電源由24V汽車電源通過隔離PWM型DC/DC變換器提供；③利用氣壓傳感器檢測儲料罐壓力，傳感器的信號經過高性能放大器放大、濾波、A/D變換後送微控制器處理；④微處理器輸出的控制信號經過光電隔離、功率放大後，作為氣動或電動閥門的驅動控制信號；共5路控制輸出信號；⑤每個輸出信號端都有隔離的狀態檢測電路，以確保控制信號的正確輸出；⑥每個閥門都設置有隔離的閥門狀態檢測電路，以確保控制命令的正確執行；⑦空氣壓縮機的狀態檢測電路用於識別運輸車的運行狀態，閉合，處於卸料狀態，否則處於非卸料狀態；⑧控制程序使用彙編語言或C語言編寫。
全文摘要
本發明公開一種粉狀物料運輸車智能卸料控制方法。通過微處理器執行存儲的控制程序，自動檢測儲料罐壓力並控制卸料閥來實現對卸料過程的智能控制；微控制器工作電源由24V汽車電源通過隔離PWM型DC/DC變換器提供；利用氣壓傳感器檢測儲料罐壓力，傳感器信號經過高性能放大器放大、濾波、A/D變換器後送微控制器處理；微處理器輸出的控制信號經過光電隔離、功率放大後，作為氣動或電動閥門的驅動控制信號。5路控制輸出信號，輸出信號的負載能力DC，≤40V，10A；每個輸出信號端都附加有隔離的狀態檢測電路；設置有隔離的閥門狀態檢測電路；空氣壓縮機的狀態檢測電路用於識別運輸車的運行狀態；控制程序使用彙編語言或C語言編寫。
文檔編號G06F17/00GK1773400SQ200510118239
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月21日 優先權日2005年10月21日
發明者蔣存波, 朱名日, 沈卓君, 唐毅林, 陳小琴, 金紅 申請人:桂林工學院