2018压缩天然气加气机控制系统设计分析
摘 要：天然气是我国重要的能源之一，更是一种混合了多种气态化石的燃料，一般多被储存在石油与天然气田中，由于这种燃料在燃烧之后，并不是产生污染物，具有热值高、安全可靠的优点，所以深受人们的喜爱，世界各国也逐渐加大了对天然气的开发利用，已经成为了当前社会发展中的主流趋势，其消费总量正在逐步赶超石油与煤炭资源。因此，基于这种情况下，压缩天然气加气机控制系统应运而生，通过将天然气压缩成气体形式，输送给汽车中作为主要燃料，并经过多级净化处理之后，再利用专门的售气机为车辆加气。对此，本文具体对压缩天然气加气机控制系统设计进行了深入研究探讨，并得出以下相关结论，以供参考交流。关键词：加气机;压缩天然气;控制系统
现如今，伴随着现代化建设进程的飞速加快，有效推动了我国汽车产业的快速兴起，同时也给人们的日常生活带来了很多的便利。而我国汽车产业在高速发展的同时，也对生态环境造成了严重的破坏与污染，引发这一问题的主要原因是由于汽车在形式过程中排放出的废弃导致的，因此，加强对新型汽车燃料的研究开发是非常有必要的，在经过相关人员坚持不懈的内应力下，压缩天然气应用而生，并逐渐成为了当前最新型、应用广泛的一种汽车燃料。为此，本文重点对压缩天然气加气机控制系统设计进行了探讨分析，从而总结出以下相关结论，以供参考交流。
1 压缩天然气加气机控制系统功能需求分析
1.1 压缩天然气加气机工作原理
实际上，压缩天然气加气机具体的工作原理是通过将使用主控电磁阀，促使外部高压天然气顺利流入到加气机内部，而在这一过程中，加气机内部的质量流量计将会对流入的气体进行准确计量。此时加气人员将会搬动手动阀，促使加气枪中含有的压缩气体加入到汽车存气罐中。而在这所有的环节中，都是利用控制器进行自动化操作的。同时，控制器还会对质量流量计进行实时监测，还会把检测到的数据结果进行统一处理显示。
1.2 客户需求及产品功能特性分析
通常情况下，压缩天然气机器加气机控制系统在正常运行过程中，往往需要按照相关程序执行进行操作。其中主要包括了对机体内部电磁阀的开启和关闭，流量质量信号检测等等，而这些全过程都是要经过加气机控制系统的管理控制。而站在客户角度方面来说，在对压缩天然气加气机控制系统进行设计时，应该具体考虑以下几方面功能：
(1)设计人员在对压缩天然气加气机控制系统进行设计时，需要切实站在客户角度上考虑问题，加快实现对加气机内部电磁阀的自动化控制，对其开启与关闭操作进行有效的管理，这样有利于保证加气机高效稳定的运行，进一步增强加气机系统的抗干扰性。
(2)控制器可以通过采集到的电信号，对加气机内部管道压力变化情况进行实时监测，这就需要设计人员对其AD转换功能方面进行优化设计，使其具备良好的灵敏性。
(3)为了更好的满足于客户对控制器功能的需求，控制器在实践应用过程中，应该能够利用质量流量计产生的脉冲电信号，对加气过程中气体流量大小进行记录，以此来对加气金额进行计算。
(4)在实际的设计过程中，设计人员还要重要考虑到控制器系统数据储存模块的功能，通过使用相关数据库，对加气数据进行记录与储存，以便于用户查询与打印。
(5)现行的压缩天然气加气机控制系统还要与IC卡读卡器模块相互连接在一起，促使用户在加气过程中，通过使用IC卡完成全部交易活动，尽最大限度的为用户提供更多的便利。
(6)对于擦混同优秀的设计部分，设计人员应该在此基础上进行改进和完善，由于现代科学技术的飞速发展，相关系统软件具备了丰富的功能作用，设计人员应该重点考虑人机交的操作方式，实现触屏操作方式。
(7)就我国当前网络发展趋势来看，嵌入式产品已经占据了主导地位，因此，在现代加气站建设中，应该实现多台加气机之间的数据共享，并借助网络技术优势，对这些加气机系统进行统一管理控制，确保加气机控制系统支持网络连接，在设计时，预设出网络连接口。
1.3 系统的功能实现方案分析
该控制器除了需要一个功能较为强大的核心处理器之外，实现各项系统功能的硬件基础是各种外部设备以及相应接口。各项功能的相关设计方案为：
(1)对于加气机内部的电磁阀的控制，需要使用控制器中集成的GPIO接口。由这些GPIO接口所产生的电平信号可以控制对应电磁的开闭状态。
(2)目前使用较为广泛的质量流量计是以电脉冲为输出信号，因此控制器同样可以使用GPIO端口作为信号输入采集口，来对质量流量计发送的电脉冲信号进行采集，并通过软件程序进行脉冲信号的计数。
(3)用于测量管道内气体压强的压力变送器所产生的信号为基于电压的模拟量信号，所以控制器可以使用内部集成的AD转换模块来对输入信号进行数模转换，并进行记录和处理。
2 控制器系统的硬件原理设计
2.1 嵌入式微处理器选型
在系统硬件平台搭建之前，必须对核心组件即嵌入式微处理器进行选型分析。微处理器的选型：f仅关系到系统的性能，而且也关系到硬件功能扩展的难易程度。
S3C6410是一款由三星公司所生产，主要面向移动电话及便携式设备领域的处理器。S3C6410处理器是基于ARM1176JZ内核，内部还集成了较多的功能较为强大的硬件加速器，如2D图像加速器、音视频处理加速器等，具有低成木、低消耗、高性能的特点。
S3C6410处理器的存储系统拥有双重功能的外部存储端口。FLASH/ROM存储端口可以支持多种外部存储器，如NOR-FLASH、NAND-FLASH以及SD卡等。而DRAM存储端口可以通过硬件配置支持移动式的DDR存储器和SDRAM存储器。为提高系统的整体性能，处理器内部集成了许多外围接口：4通道UART、32通道DMA、24位TFT真彩色LCD控制器、通用I/O端口、IIC总线接口、USB主设备接口以及产生系统时钟的锁相环等。
2.2 核心板的原理图设计
由于核心板的设计是一个较为复杂的过程，本节只对其中较为关键的模块器件进行描述，如微处理器、动态存储器和静态存储器等。
S3C6410采用ARM1I76JZF-S核心，H?有8级指令流水线结构。其支持的物现地址空间大小为4G，可以分为两部分：一部分作为储存导址空间I 0x00000000～0x6FFFFFFF)，一部分连接外部设备以方便的访问外设(0x70000000～FFFFFFFF)。存储空间又可分为镜像引导对司、内部存储间、静态存储空间和动态存储空间共四个部分。
3 结束语
本文以压缩天然气加气机的控制器系统为设计目标，设计了一款以S3C6410处理器为核心的控制器电路。从系统平台总体设计方案的选择与论证，到硬件平台的总体设计方案的分析，再到各个功能模块的选型和原理设计，呈现了一套完整的嵌入式控制系统的硬件设计流程。
参考文献：
邓勇.聚焦天然气一天然气行业发展前景广阔.现代商业银行，2008(5)：79-82.
柳华.成都市车用CNG加气站建设类型的比较.成都：庆大学，2004.
周淑慧.国内外天然气汽车和如气站的发展现状及在我国的发展前景.中国能源，2002(11)：33-35.
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