用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器转让专利
申请号 : CN201911013345.X
文献号 : CN110715168B
文献日 : 2021-05-14
发明人 : 何平
申请人 : 重庆源盾科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，包括有变压器、电源板、主板、键盘板、打印机电源板和显示板；主板接收温度、压力、流速信息，与预设参数进行对比，判断是否加气加液，并通过电源板打开阀门，采集流量计数据并显示在键盘板上，其特征在于：所述电源板包括有继电器控制信号输出模块；
继电器控制信号输出模块，根据主板发送的控制信号，并通过输出本安电源控制三个继电器的开关来控制电磁阀工作；三个继电器用于控制CNG加气机的低压、中压和高压三个电磁阀，或其中的两个继电器用于控制LNG加液机的液相电磁阀和气相电磁阀两个电磁阀，或其中一个继电器用于控制加气柱或卸气柱的工作电磁阀；
所述继电器控制信号输出模块包括有跳线插针J1、接线柱J4、电压输入接线柱J8和电磁阀接线柱J5、J6、J7；跳线插针J1，用以选择控制器工作模式；接线柱J4，用以输出继电器开关信号到PLC；J5、J6、J7为电磁阀接线柱，用以连接电磁阀；电压输入接线柱J8为220V交流电压输入接线柱；主板发送的控制信号通过HVALVE、MVALVE、LVALVE和CVALVE端输入继电器控制信号输出模块，HVALVE、MVALVE、LVALVE和CVALVE端分别接连到四个三极管V13、V14、V15和V16的基极，四个三极管发射端分别为VH、VM、VL/P1和P2用作继电器K1、K2、K3、K4、K5的控制电压信号输出；
所述电源板还包括有主板键盘板供电模块、流量计供电模块、LED背光供电模块；
主板键盘板供电模块，用于输出本安电源为主板和键盘板供电；
流量计供电模块，用于输出本安电源为CNG加气机或LNG加液机的流量计供电；
LED背光供电模块，用于输出本安电源为安装在显示板背面的LED背光供电。
2.如权利要求1所述的用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，其特征在于：所述主板键盘板供电模块包括有电桥V1，12V交流电压通过接线端子12VAC1、12VAC2输入到电桥V1，转换为直流DC1_1输出，直流DC1_1输出通过二极管V3接入稳压芯片U2，并通过保险管F2之后输出为DC1_2，电解电容C1和C3为稳压芯片U2提供滤波；稳压后的电源DC1_
2经电阻R3、R5分压后产生采样电压，与稳压器V4产生的基准电压，经过比较器Q1进行对比，采样电压高于基准电压，则三极管Q3导通，输出CTRL1_1；稳压后的电源DC1_2经电阻R4、R6分压后产生采样电压，与稳压器V5产生的基准电压，经过比较器Q2进行对比，采样电压高于基准电压，则三极管Q4导通，输出CTRL1_2；电源DC1_2电流经过电阻R13采样后输出为DC1_
3，此时在电阻R13两端会形成电压差，此电压差达到预设值之后，可将三极管Q5、Q6导通，输出CTRL1_1和CTRL1_2，产生的CTRL1_1控制场效应管V6的开闭，CTRL1_2控制场效应管V7的开闭；当场效应管V6和V7均导通时，DC1_3即经过V6和V7成为输出电压，为主板和键盘板的数字电路供电。
3.如权利要求1所述的用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，其特征在于：所述流量计供电模块包括有13V交流电压，13V交流电压通过接线端子13VAC1、13VAC2端子接入二极管CR1、CR2、CR3、CR4组成的电桥转换为直流DC2_1，经过稳压芯片U1和保险管F1输出为DC2_2，保险管F1对整个电路的电流进行限流保护，稳压二极管VR1、VR2、VR3、VR4对电路进行限压，经电阻R21、R20分压后产生采样电压，与负极基准电压在比较器U3中进行对比，若超压，则关闭场效应管Q7。
4.如权利要求1所述的用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，其特征在于：所述LED背光供电模块包括有电桥V2，12V交流电压通过接线端子12VAC3、12VAC4输入到电桥V2转换为直流，保险管F3和限流电阻R25起到限流作用，稳压二极管V8、V9、V10、V11将电压稳压到12V。
5.如权利要求1所述的用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，其特征在于：通过排线连接电源板、主板、继电器和键盘板，电源经变压器降压后，连接到电源板和打印机电源板，电源板和打印机电源板进行降压，输出限压限流本安电源控制主板和键盘板。
6.如权利要求1所述的用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，其特征在于：所述主板包括有单片机模块、看门狗及电压检测模块、存储模块、手操器接口模块、流量计通讯模块、PLC通讯模块和压力传感器采样模块；
单片机模块，用于接收、处理、输出控制信号；
看门狗及电压检测模块，看门狗用于检测单片机是否死机，如果单片机死机，则发出低电平复位信号，将单片机复位；电压检测模块用于检测外部供电是否中断，如果外部供电中断，则发出低电平信号告知单片机，单片机即执行掉电处理程序；
存储模块，用于存储设置参数、加气过程数据、加气记录数据；
手操器接口模块，用于与手操器连接；
流量计通讯模块，用于接收流量计采集到的数据信息；
PLC通讯模块，用于与PLC可编程逻辑控制器数据交互；
压力传感器采样模块，用于接收压力传感器采集到的压力信息。
7.如权利要求1所述的用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，其特征在于：所述键盘板具有多级存储模块，包括有铁电存储器和EEPROM存储器，开始时间、卡号、余额、定量值、累计量和加气实时数据缓存到铁电存储器交易时间和数额等参数存入EEPROM存储器中。
8.如权利要求6或7所述的用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器，其特征在于：键盘板包括有MAC模块，MAC模块包括有芯片，芯片中内置全球唯一的48位编码；对MAC模块的编码进行加密后，保存于单片机、看门狗、铁电存储器、EEPROM存储器中、字库芯片和实时时钟模块中。
说明书 :
用于CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制器
技术领域
背景技术
LNG加液机、LNG卸气柱等设备硬件均有不同，增加了生产调试成本和难度。
和质量流量计等技术特征，并公开了对应的加气步骤。但该对比文件无法解决的问题包括
有：1、CNG加气机、LNG加液机、加气柱和卸气柱的控制兼容问题； 2、主板、电源、键盘板和打
印机电源板的具体电路并未公开；3、采用一般的存储方式来进行数据存储，存储效率低；4、
并未解决数据加密问题，无法防止偷盗加气的情况。
发明内容
是否加气加液，并通过电源板打开阀门，采集流量计数据并显示在键盘板上，所述电源板包
括有继电器控制信号输出模块；
三个电磁阀，或其中的两个继电器用于控制LNG加液机的液相电磁阀和气相电磁阀两个电
磁阀，或其中一个继电器用于控制加气柱或卸气柱的工作电磁阀。
输出继电器开关信号到PLC；J5、J6、J7为电磁阀接线柱，用以连接电磁阀；电压输入接线柱
J8为220V交流电压输入接线柱；主板发送的控制信号通过HVALVE、 MVALVE、LVALVE和
CVALVE端输入继电器控制信号输出模块，HVALVE、MVALVE、 LVALVE和CVALVE端分别接连到
四个三极管V13、V14、V15和V16的基极，四个三极管发射端分别为VH、VM、VL/P1和P2用作继
电器K1、K2、K3、K4、K5的控制电压信号输出。
稳压芯片U2，并通过保险管F2之后输出为DC1_2，电解电容C1和C3为稳压芯片 U2提供滤波；
稳压后的电源DC1_2经电阻R3、R5分压后产生采样电压，与稳压器V4产生的基准电压，经过
比较器Q1进行对比，采样电压高于基准电压，则三极管Q3导通，输出 CTRL1_1；稳压后的电
源DC1_2经电阻R4、R6分压后产生采样电压，与稳压器V5产生的基准电压，经过比较器Q2进
行对比，采样电压高于基准电压，则三极管Q4导通，输出 CTRL1_2；电源DC1_2电流经过电阻
R13采样后输出为DC1_3，此时在电阻R13两端会形成电压差，此电压差达到预设值之后，可
将三极管Q5、Q6导通，输出CTRL1_1和CTRL1_2，产生的CTRL1_1控制场效应管V6的开闭，
CTRL1_2控制场效应管V7的开闭；当场效应管 V6和V7均导通时，DC1_3即经过V6和V7成为输
出电压，为主板和键盘板的数字电路供电。
芯片U1和保险管F1输出为DC2_2，保险管F1对整个电路的电流进行限流保护，稳压二极管
VR1、VR2、VR3、VR4对电路进行限压，经电阻R21、R20分压后产生采样电压，与负极基准电压
在比较器U3中进行对比，若超压，则关闭场效应管Q7。
V9、V10、V11将电压稳压到12V。
主板和键盘板。
电中断，则发出低电平信号告知单片机，单片机即执行掉电处理程序；
数存入EEPROM存储器中。
片和实时时钟模块中。
机电源板的电路结构，在兼顾控制功能的作用下实现本安电源的控制输出，保证即使线路
发生短路或电火花，也不足以点燃周围的易燃易爆气体；3、本发明采用铁电存储器和
EEPROM存储器的多级存储模式，提高了存储效率；4、本发明采用了MAC模块，一旦用户篡改
了数据、更换了存储模块、单片机或者其他任何重要器件，就会导致加气记录和其他重要参
数验证失败，以此保证了数据的安全性和系统的完整性，有防盗作用。
以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要
求书来实现和获得。
附图说明
具体实施方式
连接到电源板和打印机电源板，经过这两个板子电路进行降压之后，输出限压限流的本安
电源，通过排线连接电源板与主板。阀门控制信号也通过该排线由主板传到电源板上，以控
制各个继电器。主板有显示板输出接口，用以连接显示板。主板还有键盘板连接排线，用以
连接到键盘板，用作给键盘板供电以及两块板之间通讯。电源板设计有三路220V 继电器输
出接点，当用作CNG加气机控制器时，分别为低压阀、中压阀、高压阀的接口；当用作LNG加气
机控制器时，分别为液相阀、气相阀的接口，同时通过直流继电器输出控制信号到PLC；当用
作加气柱或卸气柱时，则只需要接一个阀门接口即可。
485接口与流量计通讯，通知流量计清空累计数，准备进行加气加液计量。主板电路原理框
图如图 3所示，主板根据当前温度、压力、流速等参数，判断是否可以开始进行加气加液。一
旦条件满足，主板则通知电源板打开相应阀门进行加气或加液，并且采集流量计数据，实时
显示在显示板和键盘板上面。加气加液的同时，主板不停的采集温度、压力、流速等参数，与
预设的参数进行对比，判断是否需要换阀或停止加气加液。一旦需要换阀，则主板通知电源
板关闭当前阀门，切换到下一个阀门，并且主板将换阀的状态发送给键盘板，以便显示。一
旦需要停止加气加液，主板则通知电源板关闭所有阀门，待计量停止之后，主板读取流量计
最终数据，发送给键盘板。键盘板根据最终计量数据，进行扣款、存记录、累加统计数等操
作，然后把记录通过485接口发送给上位机后台。
EEPROM 存储器构成。在开始加气前，键盘板将本次交易的敏感数据，例如开始时间、卡号、
余额、定量值、累计量等参数缓存到铁电存储器中，再对主板发送加气指令。在这个过程中，
如果键盘板单片机发生了复位，也可以根据铁电存储器中缓存的数据，迅速恢复到应该处
于的状态。进入加气状态后，键盘板定时将加气实时数据缓存到铁电存储器中，同时主板也
将加气数据实时保存到主板的存储模块中。在加气时，无论键盘板还是主板发生复位等故
障，都可以迅速恢复到正常状态；如果此时停电，主板可依靠其上的电池供电，将本次交易
记录做完。即使主板电池失效，导致停电后系统立刻全面断电，在重新上电之后，主板和键
盘板也可以根据缓存的数据立刻恢复到正常状态，将未完成的本次交易进行记录。保存记
录时，键盘板依据本次交易的时间和数额等参数先在EEPROM中查找本次交易是否已作了记
录，如果记录已存在，则清空铁电中的缓存；如果记录不存在，则保存本次交易记录，再清空
缓存。至此，完整的交易流程结束。
器出厂时，会将MAC模块的编码进行加密后，保存于单片机、时钟模块、铁电存储器、EEPROM
存储器、字库芯片等具有存储功能的模块中。此操作即将该设备的重要器件与此唯一编号
的MAC模块进行了绑定。加气机的所有数据、加气记录等都使用了这个唯一的编码进行加
密。一旦用户篡改了数据、更换了存储模块、单片机或者其他任何重要器件，就会导致加气
记录和其他重要参数验证失败。以此保证了数据的安全性和系统的完整性。
压芯片U2提供滤波。直流电DC1_1经过稳压芯片U2和保险管F2之后输出为DC1_2。保险管F2
对整个电路的电流进行限流保护。稳压后的电DC1_2经电阻R3、R5分压后产生采样电压，与
稳压器V4产生的基准电压，经过比较器Q1进行对比，如果采样电压高于基准电压，则三极管
Q1导通，进而将场效应管V6关闭，以此达到超压保护的目的。同样的超压保护电路一共有两
路，以确保作用。电流经过电阻R13采样后，在电阻R13两端形成电压差，此电压差达到一定
值之后，可将三极管Q5、Q6导通，同样的可以将场效应管V6/V7关闭，以此达到超流保护的目
的。同样的超流保护电路一共有两路，以确保作用。该路本安输出用作主控板和键盘板的数
字电路供电。
DC2_2。保险管F1对整个电路的电流进行限流保护。稳压二极管VR1、VR2、 VR3、VR4对电路进
行限压。经电阻R21、R20分压后产生采样电压，与负极基准电压在比较器U3中进行对比，如
果超压，则关闭场效应管Q7，以达到超压保护的目的。该路本安输出用作流量计供电。
电压稳压到12V。该路本安输出用作LED背光供电。
J8为220V交流电压输入接线柱。从主控板传过来的控制信号为HVALVE、MVALVE、LVALVE、
CVALVE，其分别连接到三极管V13、V14、V15、V16的基极，三极管发射极编号为VH、VM、VL/P1、
P2，用作固态继电器K1、K2、K3、K4、K5的控制电压信号输出。其中VL/P1通过跳线帽J1可对控
制的继电器进行选择。当用作CNG控制器时，跳线帽短接 J1的2、3脚，LVALVE信号即控制继
电器K3而不控制K1。此时电磁阀的接法为：J5接低压阀，J6接中压阀，J7接高压阀，J4不接。
当主板的控制信号LVALVE、MVAVLE、HVAVLE 电平改变时，即可改变三极管V15、V14、V13的导
通状态，进而改变继电器K3、K4、K5 的开闭状态，进而达到控制低压、中压、高压三个电磁阀
的目的；当用作LNG控制器时，跳线帽短接J1的1、2脚，此时LVALVE信号即控制继电器K1而不
控制K3。此时电磁阀的接法为：J5不接，J6接液相阀，J7接气相阀，J4接两组开关信号到PLC
控制柜。当主板的控制信号MVAVLE、HVAVLE电平改变时，即可改变三极管V14、V13的导通状
态，进而改变继电器K4、K5的开闭状态，进而达到控制液相、气相两个电磁阀的目的。同时，
当主板的控制信号LVALVE、CVALVE电平改变时，即可改变三极管V15、V16的导通状态，进而
改变继电器K1、K2的开闭状态，它们的开闭可以组成00、01、10、11四种状态组合，进而代表
LNG加液机正在进行的待机、预冷、加液等操作，通过将这四种状态组合经接线柱J4传送给
PLC控制柜，可对PLC控制下的设备进行联动，进而达到加液机组正常工作的目的；当用作加
气柱或卸气柱控制器时，跳线帽短接J1的2、3脚，此时LVALVE信号即控制继电器K3而不控制
K1。此时电磁阀的接法为：J5接加气柱或卸气柱电磁阀，J6、J7、J4不接。当主板的控制信号
LVALVE电平改变时，即可改变三极管V15的导通状态，进而改变继电器 K3的开闭状态，进而
达到控制电磁阀的目的。
施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产
品的形式。
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/ 或方框图
一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何
修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。