摘 要

随着科技与信息技术的高速发展，许多依靠人工或者机械的设备已经跟不上社会的高需求高效率的脚步，逐渐退出人们的视野，利用高科技的信息化产品来到了人们身边，当然机车也在不断地发展，演化出了电气化，出现了一些电力机车，以及近十年的电力动车组，它们虽然有许多区别于内燃机车的优点，但是内燃机车依然有它不可或缺的存在理由，因此伴随着它们的发展，内燃机车加油机也在不断进步，从全人工到半人工半机械，从半机械半自助到全自助，一步步逐渐提升。

论文主要设计了基于STM32f10x系列单片机为下位机，图形化编程环境的Labview为上位机的内燃机车加油机控制系统，主要完成包括燃油、滑油、制水三种液体的加注作业，除了基本加油功能的实现外，还加入管道油温和压力的安全因素监测以及数据管理的设计。

本文的特色：内燃机车的加油机控制器以前大部分使用的是51系列的单片机，功耗大，8位运算处理器，数据运算处理速度慢，采用单任务机制，仅限处理较为简单的任务，高强度高复杂的任务无法胜任；而此次采用的STM32f10x系列单片机，搭载ARM Cortex-M3内核，32位运算处理器，时钟频率高达72MHz，响应间隔时间短，运算处理速度飞快。另一特色就是上位机、下位机都可以实现加油作业，防止出现一方死机或者其他因素导致的不正常工作而无法完成加油，影响内燃机车每天正常的加油任务。

关键词：STM32单片机；Labview；加油机控制器；安全监测

Abstract

With the rapid development of science and technology and information technology, many equipments relying on human or machinery cannot keep pace with the high demand and high efficiency of the society, and gradually withdraw from people's perspective, using high-tech information products to come to people, of course, locomotives are also constantly evolving, evolving out of electrification, the emergence of some electric locomotives, and electric power trains for the last ten years. Although there are many advantages that distinguish them from diesel locomotives, locomotives still have their indispensable reasons for existence. Therefore, along with their development, diesel locomotive refueling machines are also continuously improving, from full-artificial to semi-artificial semi-mechanical, from semi-mechanical semi-self-help to full self-help, step by step gradually.

The dissertation mainly designed a diesel locomotive tanker control system based on the STM32f10x series single-chip microcomputer as the lower machine and the graphic programming environment Labview as the host computer. It mainly completes the filling operations including fuel, oil, and water, except for basic refueling. In addition to the realization of the functions, the safety factor monitoring of pipe oil temperature and pressure and the design of data management have also been added.

The characteristics of this article: Most of the diesel tanker controllers used in the past were 51 Series single-chip microcomputers, large power consumption, 8-bit arithmetic processor, data processing and processing speed is slow, single task mechanism is adopted, and only relatively simple tasks are handled. The high-intensity and high-complexity tasks cannot be performed. The STM32f10x series of single-chip microcomputers adopted this time are equipped with an ARM Cortex-M3 core and a 32-bit operation processor. The clock frequency is as high as 72 MHz, the response interval is short, and the processing speed is fast. Another feature is that the upper computer and the lower computer can all perform refueling operations to prevent the normal operation of the diesel locomotive and prevent the normal operation of the diesel locomotive.

Key Words：STM32 microcontroller；Labview；Tanker Controller；Safety monitoring

目录

第1章 绪论 1

1.1 国内外的研究现状分析 1

1.2 目的及意义 1

1.3 主要研究内容 2

第2章 系统总体设计及方案说明 3

2.1系统总体框架 3

2.2发油柱控制系统设计 3

2.3油管管道结构设计 4

2.3.1流量计的选择 5

2.3.1.1类型选择 5

2.3.1.2量程确定 6

2.3.2 电磁阀选型 7

2.3.3 安全监测装置的选择 9

2.4电气控制系统的设计 9

2.5数据管理系统的设计 10

第3章 STM32系统硬件设计 12

3.1 下位机总述 12

3.2 按键控制部分 13

3.2.1选择按键 13

3.2.2开关按键 13

3.3 脉冲输入捕获部分 14

3.4 安全监测部分 14

3.4.1 温度采集部分 14

3.4.2 压力采集部分 15

3.4.3 蜂鸣器部分 16

3.5 LCD显示部分 16

3.6 输出控制部分 17

3.6.1电磁阀输出 17

3.6.2电机（泵）输出 17

3.7 串口通信部分 18

第4章 系统软件设计 19

4.1上位机总述 19

4.2 前面板设计 20

4.3程序面板设计 20

4.3.1 VISA串口配置 20

4.3.2按键操作部分 21

4.3.3数据处理显示部分 21

4.3.4数据保存部分 22

4.4下位机内部程序实现 22

4.4.1串口通信部分 23

4.4.2按键操作部分 23

4.4.3脉冲输入捕获部分 24

4.4.4温度采集部分 24

4.4.5压力采集部分 24

第5章 样机开发与调试 26

第6章 总结与展望 29

参考文献 30

致谢 31

1. 绪论
   1. 国内外的研究现状分析

我国内燃机车已经发展近60年，大体上历经了从最早期的试制，到后来的定型生产，随后的自主研发，再到现阶段的采用先进科学技术研发的新型内燃机车四个阶段，与之匹配的加油机也随之发生了不断的革新，从最初的完全靠手工控制到半手工半自动的控制，到现在可以完全靠自动化智能控制完成加油。

内燃机车在运营后返回机务段或着折返段时，首先要进行加油作业，然后到整备场进行整备作业。加油作业时，司机需要操纵机车，把油箱的加油口一步步对准加油机，然后工作人员手持油管插入油箱，而且要进行可靠固定。司机检查油料剩余情况，计算需要加入的量。目前，国内铁路系统的机务段除去少部分使用一些自动发放油料装置，大部分还是延续老式的人工加油方式。

人工加油方式需要司机和工作人员配合才能完成最后的加油操作，既浪费人力物力，又浪费时间，极其不适应铁路行业的飞速发展的需求，也不符合如今先进化的社会需要^[1]。而那些自动发放油料装置未能广泛应用在机务段,主要原因有以下三个方面：

1）信息的传输与显示方面的限制：主要以PLC或单片机作为控制系统的控制器,虽然在这个方面具有可靠性、方便性和成本低的明显特点,但是在信息传输与显示部分满足不了要求。例如铁路信息管理系统中：油料报表中的司机报单号、用油单位、加油开始时间、加油结束时间、流量计拨前数和拨后数等关键信息就无法输入,仅能显示加油的数据信息。

2）存储数据方面的限制：以PLC或单片机作为控制系统的控制器,信息的存储能力很小,仅能进行实时传输,通常采用串行通讯向PC上位机传输加油信息,如果通讯的线路较长,就会降低该运行系统整体的可靠性。

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