CN102635780A

CN102635780A - 应用于lng加注机的嵌入式控制系统

Info

Publication number: CN102635780A
Application number: CN2012100915694A
Authority: CN
Inventors: 傅斌; 黄庭剑
Original assignee: CHONGQING JUCHUANG METERING EQUIPMENT CO LTD
Current assignee: CHONGQING JUCHUANG METERING EQUIPMENT CO LTD
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: CN102635780B

Abstract

本发明公开了一种应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，包括微处理单片机，还包括与微处理单片机电性连接的ARM嵌入式平台、与ARM嵌入式平台TCP/IP通信的操作台、主板电源、与主板电源电性连接的电源隔离处理模块、及与电源隔离处理模块电性连接的断电保护模块；所述微处理单片机用于系统底层数据的采集、过程控制、及输出显示，并将相关数据提交给ARM嵌入式平台；ARM嵌入式平台与微处理单片机通信连接，并将微处理单片机提交的相关数据通过TCP/IP通信与操作台进行通信。本发明采用微处理单片机与ARM嵌入式平台相结合的方式进行开发，更具可靠性，极大的提高了数据交换速率，使用更为合理及人性化，且电源的分路隔离可以避免对其它模块造成影响。

Description

应用于LNG加注机的嵌入式控制系统

技术领域

本发明涉及汽车燃气加注机控制系统，尤其涉及一种应用于液化天然气(LNG：Liquefied Natural Gas)加注机的嵌入式控制系统。

背景技术

LNG作为一种纯洁的清洁能源，应用非常广泛，尤其用作汽车发动机的燃料时，其热值高、污染小，也是今后汽车燃料发展的一种必然趋势。LNG加注机，是将LNG加注站的液化天然气加注到LNG汽车的一种超低温计量设备。现有市面上的LNG加注机，一般独自依靠单片机执行所有的系统控制、及数据处理存储等任务，并通过单片机与上位机进行通信，其系统可靠性较低。再者，现有的LNG加注机通信模块上应用较多的是基于以R485总线结构和CAN总线通信方式，其通过单片机与上位机进行通信，在通信数据交换上对速度的要求在某些特殊场合下，不能发挥其真正的优势。进一步的，现有的LNG加注机没有ARM的支持，各种数据只能依靠系统自动提取而无任何选择的权利，使用不够合理及人性化。此外，由于LNG加注机系统的功能模块较多，需要的供电电源不一，因此各种供电电源间容易相互干扰和影响，一旦一路供电电源发生故障，会影响到其他模块的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其采用微处理单片机与ARM嵌入式平台相结合的方式进行开发，更具可靠性，极大的提高了数据交换速率，使用更为合理及人性化，且电源的分路隔离可以避免对其它模块造成影响。

为实现上述目的，本发明提供一种应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，包括：微处理单片机，其还包括与微处理单片机电性连接的ARM嵌入式平台、与ARM嵌入式平台TCP/IP通信的操作台、主板电源、与主板电源电性连接的电源隔离处理模块、及与电源隔离处理模块电性连接的断电保护模块；所述微处理单片机用于系统底层数据的采集、过程控制、及输出显示，并将相关数据提交给ARM嵌入式平台；ARM嵌入式平台与微处理单片机通信连接，并将微处理单片机提交的相关数据通过TCP/IP通信与操作台进行通信；主板电源与电源隔离处理模块采用电源分路隔离，用于对系统进行供电管理；断电保护模块用于自动进行断电提醒。

其中，所述微处理单片机可以采用DSP IC30F的16位单片机，ARM嵌入式平台采用mini2440的ARM平台，其主频率为400MHz，该mini2440的ARM平台包括有3个UART接口、1个SLAVE的USB接口、1个MASTER的USB接口、2M的NOR Flash芯片、256M的NAND Flash芯片、64M的同步动态随机存储器、及内部实时时钟芯片。

本发明的微处理单片机电性连接有接触式读卡器、及非接触式读卡器。

进一步的，该微处理单片机还电性连接有计量锁行程开关、拨码开关、压力传感器、调试接口、调节阀门、电动阀门组、及扩展接口。

此外，所述微处理单片机还电性连接有两流量计、及两字符型液晶显示屏。

所述微处理单片机上包括有RS-232通讯接口，微处理单片机通过该RS-232通讯接口与ARM嵌入式平台电性连接。

本发明中，所述ARM嵌入式平台电性连接有U盘存储器接口、矩阵键盘、打印机、及拓展接口，该打印机与ARM嵌入式平台之间采用RS-232通信连接。

所述ARM嵌入式平台内嵌Windows CE嵌入式操作系统，该ARM嵌入式平台还电性连接有两彩色液晶显示屏，该两彩色液晶显示屏分别为7寸彩色液晶显示屏、及3.5寸彩色液晶显示屏。

此外，所述ARM嵌入式平台还电性连接有一PLC监控柜，该PLC监控柜与ARM嵌入式平台之间采用RS-485通信连接。

本发明的电源隔离处理模块还电性连接一流量计供电模块。

本发明应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其采用高档的微处理单片机与ARM嵌入式平台两者相结合的方式进行开发，较传统依靠单片机全任务执行，更加可靠，其系统控制与数据处理存储完全分开，最大程度的发挥了两者的优势，提高了系统的可靠性；其通过ARM嵌入式平台，采用TCP/IP的通信方式与上位机进行数据交互，极大的提高了数据交换速率，便于实现远程数据传输或远程维护；再者，其可根据客户实际需要选择各种数据，使用更为合理及人性化；此外，其系统电源采用电源分路隔离，即使发生一路供电电源故障，也不会影响其它模块的正常工作。

附图说明

图1为本发明应用于LNG加注机的嵌入式控制系统一具体实施例的模块结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其包括微处理单片机10，还包括与微处理单片机10电性连接的微处理器(ARM：Advanced RISC Machines)嵌入式平台20、与ARM嵌入式平台20TCP/IP通信的操作台30、主板电源40、与主板电源40电性连接的电源隔离处理模块42、及与电源隔离处理模块42电性连接的断电保护模块44；所述微处理单片机10用于系统底层数据的采集、过程控制、及输出显示，并将相关数据提交给ARM嵌入式平台20；ARM嵌入式平台20与微处理单片机10通信连接，并将微处理单片机10提交的相关数据通过TCP/IP通信与操作台30进行通信；主板电源40与电源隔离处理模块42采用电源分路隔离，用于对系统进行供电管理；断电保护模块44用于自动进行断电提醒。

作为本发明的一种具体实施例，所述微处理单片机10可以采用DSPIC30F的16位单片机，ARM嵌入式平台20可以采用mini2440的ARM平台，其主频率为400MHz。该mini2440的ARM平台内包括有3个通用异步接收发送器(UART：Universal Anynchronous Receiver Transmitter)接口、1个从设备(SLAVE)的USB接口、1个主设备(MASTER)的USB接口、2M的非易失存储器(NOR Flash)芯片、256M的掉电非易失的存储器(NAND Flash)芯片、64M的同步动态随机存储器(SDRAM：Synchronous Dynamic Random Access Memory)、及内部实时时钟芯片(RTC：Real-Time Clock)(未图示)。本发明采用DSP高档微处理单片机10与ARM嵌入式平台20两者相结合的方式进行开发，通过微处理单片机10对底层进行数据采集、过程控制等，把相关数据提交给ARM嵌入式平台20进行处理，其系统控制与数据处理存储完全分开，能最大程度的发挥两者的优势，提高系统的可靠性。进一步的，在通信方式上，不再由原来的单片机与上位机进行通信，而是通过ARM嵌入式平台20，采用TCP/IP的通信方式与操作台30进行数据交互，利用电脑直接通过交换线、集线器或者路由器与控制器进行连接通讯，不但便于实现远程数据传输或远程维护，且通讯速率可以达到10/100M，极大提高了数据交换速率。

进一步的，本发明的微处理单片机10还电性连接有接触式读卡器11、及非接触式读卡器12，该接触式读卡器11、及非接触式读卡器12可以为加气机IC卡管理系统提供IC卡加气功能。以往的诸多读卡器设计，是典型的手插拔式，在加气过程中，也可以拔出IC卡，这样会使系统出现不可预知的现象，严重者可能出现死机等现象。本发明中的接触式读卡器11、及非接触式读卡器12，其具有自锁功能，一旦插入IC卡，通过微处理单片机10的控制，系统会自动锁住IC卡，以防正常加气时，出现突然拔卡的现象，避免不可预测的后果，待加气完毕，系统会自动弹出IC卡，无需要用户进行拔取。

本发明的微处理单片机10还电性连接有计量锁行程开关13、拨码开关14、压力传感器15、调试接口16、调节阀门17、电动阀门组18、及扩展接口(未图示)。其中，该计量锁行程开关13用于启动LNG加气机工作的开关。拨码开关14用于进行产品的IC卡与非IC卡切换，以及产品的中英文切换、单流量计与双流量计的切换。压力传感器15负责采集工作过程中LNG加气机的压力，并将该数据上传到底层微处理器(未图示)，以便于微处理单片机10根据压力进行相关的控制和监控。调试接口16通过编程电缆与电脑相连接，可以用于系统程序下载接口、及产品在线调试接口等使用。调节阀门17与电动阀门组18为控制LNG加气机管道液体输送的阀门，其可以实现管道与电器的隔离，采用间接电控，气动直控的方式，从而实现电与低温LNG液体的非直接接触，使得整个系统更加安全可靠。此外，本发明的扩展接口还可以根据具体需要连接其他的功能模块，以扩展产品的功能。

再者，所述微处理单片10机还电性连接有两流量计101、及两字符型液晶显示屏102、103。其中，该两流量计101负责采集LNG液体的流量、温度、及驱动增益等参数，其采用Modbus通信协议进行数据采集，然后将各参数传给微处理单片机10进行处理，保证了LNG加气机计量的准确可靠性。该两字符型液晶显示屏102、103可以分别设于LNG加气机的前后面上，其用于显示在加气过程中的金额、加气量、及单价等信息。

此外，本发明的微处理单片机10上包括有RS-232通讯接口104，微处理单片机10通过该RS-232通讯接口104与ARM嵌入式平台20电性连接。所述微处理单片机10与ARM嵌入式平台20通过该RS-232通讯接口104进行通信，微处理单片机10将底层数据打包传给ARM嵌入式平台20。

在本发明具体实施例中，所述ARM嵌入式平台20电性连接有U盘存储器接口21、矩阵键盘22、打印机23、及拓展接口(未图示)，该打印机23与ARM嵌入式平台20之间采用RS-232通信连接。利用ARM嵌入式平台20的强大功能，客户可根据实际需要，通过U盘存储器接口21随时利用U盘提取加气数据、导出内容，还可以直接在界面进行选择，自动提取所需要的信息。该矩阵键盘22为输入主设备，可以提供各种参数输入、单价设置、及密码修改操作，方便使用人员进行相关的操作。打印机23优选为一微型打印机23，其用于将所需要的相关数据信息进行打印显示，并在加气完成后，提供小票打印。拓展接口可以根据具体需要连接其他的功能模块，以对ARM嵌入式平台20的功能进行拓展，当需要新增功能和设备时，直接升级程序即可，具有较强的扩展性。

具体的，所述ARM嵌入式平台20还电性连接有两彩色液晶显示屏24，该两彩色液晶显示屏24可以分别为7寸彩色液晶显示屏、及3.5寸彩色液晶显示屏，其采用人机交换界面，不需要上位机纯软件的支持，通过ARM嵌入式平台20内嵌Windows CE嵌入式操作系统的优势，更加友善、直观、且操作方便。

此外，所述ARM嵌入式平台20还电性连接有一可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)监控柜25，该PLC监控柜25与ARM嵌入式平台20之间采用RS-485通信连接，用于与可编程逻辑控制器联动通信。

在本发明具体实施例中，电源隔离处理模块42还电性连接一流量计供电模块46。由于本发明的系统功能模块较多，需要的供电电源不一，为了防止电源间的互相干扰和影响，所述主板电源40与电源隔离处理模块42采用电源分路隔离，并专门做成电源板以对系统进行所有的供电管理，即使发生一路电源故障，也不会影响其它模块的正常工作。进一步的，本发明的断电保护模块44具有自动进行断电提醒功能，当LNG加气机的供电电源因故断电时，LNG加气机会自动提醒加气员工系统断电并切断电磁阀，停止当前加气作业并储存断电前的该笔加气数据(含IC卡扣款)。

综上所述，本发明应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其采用高档的微处理单片机与ARM嵌入式平台两者相结合的方式进行开发，较传肚子依靠单片机全任务执行，更加可靠，其系统控制与数据处理存储完全分开，最大程度的发挥了两者的优势，提高了系统的可靠性；其通过ARM嵌入式平台，采用TCP/IP的通信方式与上位机进行数据交互，极大的提高了数据交换速率，便于实现远程数据传输或远程维护；再者，其可根据客户实际需要选择各种数据，使用更为合理及人性化；此外，其系统电源采用电源分路隔离，即使发生一路供电电源故障，也不会影响其它模块的正常工作。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，包括：微处理单片机，其特征在于，还包括与微处理单片机电性连接的ARM嵌入式平台、与ARM嵌入式平台TCP/IP通信的操作台、主板电源、与主板电源电性连接的电源隔离处理模块、及与电源隔离处理模块电性连接的断电保护模块；所述微处理单片机用于系统底层数据的采集、过程控制、及输出显示，并将相关数据提交给ARM嵌入式平台；ARM嵌入式平台与微处理单片机通信连接，并将微处理单片机提交的相关数据通过TCP/IP通信与操作台进行通信；主板电源与电源隔离处理模块采用电源分路隔离，用于对系统进行供电管理；断电保护模块用于自动进行断电提醒。

2.如权利要求1所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述微处理单片机采用DSP IC30F的16位单片机，ARM嵌入式平台采用mini2440的ARM平台，其主频率为400MHz，该mini2440的ARM平台包括有3个UART接口、1个SLAVE的USB接口、1个MASTER的USB接口、2M的NOR Flash芯片、256M的NAND Flash芯片、64M的同步动态随机存储器、及内部实时时钟芯片。

3.如权利要求1所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述微处理单片机电性连接有接触式读卡器、及非接触式读卡器。

4.如权利要求3所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述微处理单片机还电性连接有计量锁行程开关、拨码开关、压力传感器、调试接口、调节阀门、电动阀门组、及扩展接口。

5.如权利要求4所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述微处理单片机还电性连接有两流量计、及两字符型液晶显示屏。

6.如权利要求1所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述微处理单片机上包括有RS-232通讯接口，微处理单片机通过该RS-232通讯接口与ARM嵌入式平台电性连接。

7.如权利要求1所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述ARM嵌入式平台电性连接有U盘存储器接口、矩阵键盘、打印机、及拓展接口，该打印机与ARM嵌入式平台之间采用RS-232通信连接。

8.如权利要求7所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述ARM嵌入式平台内嵌Windows CE嵌入式操作系统，该ARM嵌入式平台还电性连接有两彩色液晶显示屏，该两彩色液晶显示屏分别为7寸彩色液晶显示屏、及3.5寸彩色液晶显示屏。

9.如权利要求7所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述ARM嵌入式平台还电性连接有一PLC监控柜，该PLC监控柜与ARM嵌入式平台之间采用RS-485通信连接。

10.如权利要求1所述的应用于LNG加注机的嵌入式控制系统，其特征在于：所述电源隔离处理模块还电性连接一流量计供电模块。