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| 無人稱重系統(tǒng)在電動叉車的應用 | 2020-01-09 |
| 項目背景 一直以來，電子秤稱重管理都是電動叉車行業(yè)及所有需要地磅計量行業(yè)中的難題。地磅控制室常常遠離管理部門，司磅人員的工作得不到有效監(jiān)控，而且每天大量的手工填單和計算工作極易發(fā)生錯誤和人為舞弊現(xiàn)象。這些問題的存在，久而久之，日積月累下來都將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)能的不斷擴大，對稱重管理要求不斷提高，如何有效地管理稱重數(shù)據(jù)，提高工作效率，提高企業(yè)信息化管理水平，是各企業(yè)的管理人員所想的，也是全防爆智能稱重系統(tǒng)的目的。 防爆智能稱重系統(tǒng)應用 防爆智能電子秤管理系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)信息化管理的重要組成部分，形成一種高效、準確、快捷、防的新型稱重管理模式。 所謂防爆智能稱重系統(tǒng)即是在原有防爆稱重管理系統(tǒng)上附加了利用遠距離RFID技術實現(xiàn)的對稱重電動叉車的自動識別功能，并將自動采集到的稱重電動叉車信息合并到稱重管理系統(tǒng)中。主要運用與當今的電動叉車及運輸行業(yè)，能使測控過車速度提高3-4倍，通過車號自動識別和精確計量，能使測控的精準度大大提高，此外，防爆電子秤系統(tǒng)實施后還大大降低了工作人員的勞動強度和人工稱重的失誤率，提高了管理流程的透明度，推動了企業(yè)的信息化進程。 防爆智能稱重系統(tǒng)應用目標計劃 1、信息采集自動化 防爆電子秤輸出的稱重數(shù)據(jù)和安裝在電動叉車上的電子標簽卡號，通過相關防爆電子地磅處理后，傳給計算機。計算機馬上顯示這部平地磅叉車所拉載的貨物重量，并存儲在計算機的數(shù)據(jù)庫中。用戶可根據(jù)需要進行查詢、匯總、打印等操作，從而實現(xiàn)了信息采集自動化。 2、加強管理，杜絕徇私舞弊現(xiàn)象 一車一卡，電子標簽粘貼在防爆機動叉車的擋風玻璃上面，具有防拆功能。電子標簽一旦從玻璃上撕下來，里面的芯片就遭受破損，無法再次使用。每次防爆地磅稱得的重量，嚴格對應一張卡、一部智能叉車。配合攝像機的圖像抓拍功能，確保整個防爆電子地磅系統(tǒng)數(shù)據(jù)，千真萬確。 3、樹立企業(yè)形象、提高工作效率、降低操作成本 該防爆稱重系統(tǒng)對全單位的所有防爆秤（地磅）進行計算機自動化聯(lián)網(wǎng)管理，可以方便地測量防爆電瓶叉車空載和滿載時的重量，實時了解防爆電動叉車所裝載貨物的實際重量，從而大大提高企業(yè)的工作效率。 為了達成上述目標，公司采取了下列措施： 1、優(yōu)化計算機數(shù)據(jù)庫稱重系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和效率等大為提高，另一方面也節(jié)省了硬件投資。 2、加入計算機軟件協(xié)助工作，增加了稱重系統(tǒng)設計的靈活性。 3、建立數(shù)據(jù)采集與處理稱重系統(tǒng)，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、處理到控制的全部工作。 4、數(shù)據(jù)采集過程中，遵守“實時”特性，對于通用數(shù)據(jù)采集必須提高速度，以滿足更多的應用環(huán)境。 5、進一步完善總線技術，切實促進數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展。 在接下來的建設與發(fā)展中，公司必將吸取行業(yè)中的經(jīng)驗，不斷探求與摸索，以建立更科學、更高效的智能防爆稱重系統(tǒng)。 防爆智能電子秤系統(tǒng)建設 1.防爆電子秤系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu) 防爆電子秤系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)其中包括：監(jiān)控管理系統(tǒng)、電動叉車隊列管理、稱重主機、采樣主機、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫服務器和其他在線工作站等。各單元稱重系統(tǒng)之間通過廠內(nèi)局域網(wǎng)聯(lián)結(jié)在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 2.系統(tǒng)的工作流程 所有電動叉車運輸在進出場之前首先到隊列管理處，進行隊列排序，只有進行排序后的運輸電動叉車才能進入。運輸電動叉車排序完成后進入采樣平臺進行采樣。采樣時需要對電動叉車是否插隊進行判斷，如果是插隊電動叉車則不予采樣。采樣完成后電動叉車駛?cè)敕辣娮映舆M行毛重的計量，計量完成后進行卸物料，卸物料完成后駛?cè)敕辣匕踹M行皮重的計量，計量完成后自動計算出凈重。在稱重和回皮的過程中如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象稱重系統(tǒng)會自動通知實時監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控人員可進行及時處理，保證系統(tǒng)的正常運行。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。 稱重系統(tǒng)的可靠性 本稱重系統(tǒng)是一套7×24小時不間斷運行的系統(tǒng)，且工作環(huán)境常常惡劣，保證稱重系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行是首先要考慮的。本稱重系統(tǒng)設計遵循24小時不間斷運行原則；進行周到的電磁干擾防護與靜電防護；采用模塊化設計，且各個模塊之間的連接簡單、一致；數(shù)據(jù)通訊采用國際標準，差錯控制嚴謹；控制機的內(nèi)部電源進行DC/DC隔離(是指將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動叉車的無級變速和控制，同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應的性能，并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能20%-30%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用，還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用)，提高產(chǎn)品的抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性；并且能夠很快的排除故障恢復正常運行。 稱重系統(tǒng)的安全性 稱重系統(tǒng)要采用嚴格的分級管理技術，操作口令和智能卡驗證網(wǎng)絡權限設計，雙重認證，有效地避免非法越級操作，各級的管理通過客戶的要求來定義。 對于所有的數(shù)據(jù)文件都有保護措施，對于數(shù)據(jù)的建立、修改、刪除以及查詢都應有，以防止對數(shù)據(jù)的非法操作；對于原始數(shù)據(jù)的修改及刪除均有日志文件進行記錄以便日后核查。 硬件防爆電子地磅要求 高可靠性設計：考慮到該防爆電子地磅系統(tǒng)在實際應用中的時間會相對較長，所以穩(wěn)定性是首先需要考慮的，過硬的質(zhì)量保證了該系統(tǒng)能保持24小時不間斷運行。此外，在抗干擾方面，該系統(tǒng)也有出色的表現(xiàn)。 環(huán)境適應性強：產(chǎn)品要選用工業(yè)級器件，適應惡劣、復雜的工作環(huán)境；結(jié)構(gòu)件結(jié)實牢固；使用壽命不低于五年，防銹、防爆處理完善；通風、散熱、抗震、防潮措施嚴密有效，系統(tǒng)能支持三級防雷功能，能對感應雷也很好的防御能力。 防爆電子地磅質(zhì)量可靠：防爆電子地磅采購、制造、檢測、安裝調(diào)試都遵循嚴格的質(zhì)量管理與控制要求。 首先稱重系統(tǒng)硬件防爆電子地磅模塊化設計采用分布系統(tǒng)，便于以后子稱重系統(tǒng)增加和功能的增加，計算機防爆電子地磅的各種資源保留充分的余量，降低了維護成本。 其次軟件的設計采用子稱重系統(tǒng)和功能的模塊化，子系統(tǒng)和功能的增加只是模塊的增加，更有利于日后的升級工作。 最后稱重系統(tǒng)的設計保證以后因技術調(diào)整和通道口的增加而不進行大規(guī)模的調(diào)整。 防爆智能稱重系統(tǒng)的技術路線 智能稱重系統(tǒng)采用統(tǒng)一接口，通過數(shù)據(jù)中有效地將將貨物中轉(zhuǎn)處置中心與所屬各部門，包括出入貨場/站、中轉(zhuǎn)站相互連接，以達到數(shù)據(jù)即時采集，資料即時更新的作用，實現(xiàn)企業(yè)各部門間的數(shù)據(jù)共享，有助于日常數(shù)據(jù)報表的分析和統(tǒng)計工作。 該系統(tǒng)主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個方面，硬件方面主要負責信息的測量與采集，軟件方面主要負責存儲數(shù)據(jù)與電動叉車監(jiān)控。 硬件系統(tǒng) 硬件部分主要為數(shù)據(jù)采集器。該部分主要是通過采集多個稱重傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換通道把代表壓力的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過一系列的信號處理，把穩(wěn)定的、合理的壓力數(shù)據(jù)輸入單片機存儲，數(shù)據(jù)采集器主要包括CPU模塊，模擬量采集模塊，標準通信借口等部分。其中，CPU模塊由微處理器、程序存儲器等組成。模擬量采集模塊用來采集模擬量信號，主要由A/D轉(zhuǎn)換器件和有關的模擬信號處理電路等組成。標準通信借口包括RS-232C串行口和USB防爆電子地磅借口，用于和外界進行數(shù)據(jù)傳輸，此外還預留了開關量輸入/輸出通道，便于以后系統(tǒng)功能的擴展。 軟件系統(tǒng) 軟件部分可分以下及部分： 1、基于硬件電路的程序設計。主要包括監(jiān)控程序、接口管理程序和數(shù)據(jù)處理程序三大部分。其中接口管理程序主要通過接口電路進行數(shù)據(jù)采集、輸入/輸出通道控制、數(shù)據(jù)的通信及數(shù)據(jù)的存儲等。數(shù)據(jù)處理程序主要完成數(shù)據(jù)的濾波、數(shù)據(jù)的運算、數(shù)據(jù)的分析等功能。該部分軟件設計采用模塊設計法，由于程序被分成一個個較小的獨立模塊，因而方便了編程、糾錯和調(diào)試。 2、數(shù)據(jù)傳輸模塊的程序設計。該部分主要是通過RS-232接口，由于PC機具備強大的處理能力，可以根據(jù)需要完成復雜的處理，可以完成數(shù)據(jù)的匯總、分析等工作。該部分主要由以下及格部分組成：PC機中的數(shù)據(jù)處理程序、PC機RS-232接口的驅(qū)動和相關接口程序、單片機串口驅(qū)動和相關接口程序。 3、對多個力傳感器的信號進行采集，并進行處理，在微機的數(shù)據(jù)處理程序中，建立專用的“輸出信號-力負荷”的數(shù)字模型，將多個力傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為相應的壓力值。 軟件系統(tǒng)的主要功能 功能菜單全中文顯示。安裝及操作簡便，易于使用； 提供多種稱重方式：分為手動方式（標準稱重、簡單稱重、直接稱重）、自動方式； 數(shù)據(jù)庫強大，數(shù)據(jù)庫選用SQL-Server支持大量存儲及查詢； 能通過串口同步顯示秤臺重量； 系統(tǒng)可以通過射頻標簽卡為載體，預置電動叉車的相關信息，包括車號、皮重、所屬單位、司機、聯(lián)系方法等，通過遠距離閱讀器自動感應標簽卡中信息，自動調(diào)用電動叉車信息，安全可靠； 系統(tǒng)通過紅外光幕在稱重時自動檢測秤臺兩端是否上秤，杜絕了稱重司機想通過壓邊； 系統(tǒng)通過流程全程管理，可杜絕稱重司機稱重后返回加裝舞弊現(xiàn)象； 可實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)和瞬間抓拍圖像同步保存（也可以全天候錄像，但對稱重電腦要求比較高），方便企事業(yè)任何時候調(diào)用查詢，杜絕地磅控制室操作人員與稱重司機串通，大車過毛，小車回皮； 智能語音提示，電動叉車在壓邊擋著紅外或稱重時，不同情況語音做不同的提示。稱重完成后會自動播報車牌號碼以及重量； PLC控制整個系統(tǒng)，安全穩(wěn)定，故障率低； 軟件可以由用戶自己制作碼單及報表格式，也可以導出到EXCEL格式、文本格式、XML格式中由客戶自由編輯 ； 靈活的碼單及報表與強大的查詢功能。 構(gòu)建上述硬件與軟件系統(tǒng)所需要用到的相關技術如下： RFID 射頻識別即RFID（Radio Frequency Identification）技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。 RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。 RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器（或閱讀器）和很多應答器（或標簽）組成。 RFID技術的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。 一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器(Reader)與電子標簽(TAG)也就是所謂的應答器(Transponder)及應用軟件系統(tǒng)三個部分組成, 其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder, 用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時 Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應用程序做相應的處理。 以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成, 感應耦合(Inductive Coupling) 及后向散射耦合(Backscatter Coupling)兩種， 一般低頻的RFID大都采用種式, 而較高頻大多采用第二種方式。 閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。 稱重系統(tǒng)工作原理 本稱重系統(tǒng)是在Smart key通道控制技術基礎上研發(fā)而成的，集計算機自動控制技術、射頻自動識別技術、傳感技術、IC卡感應讀寫技術于一體的高科技產(chǎn)品。 本稱重系統(tǒng)要求給每輛需要稱重的防爆配備一張遠距離的電子標簽，電子標簽粘貼在防爆的擋風玻璃上面。在防爆地磅的側(cè)面或頂部安裝一個接收天線，讀寫器和天線用專用線纜連接。以達到數(shù)據(jù)的接收與反映功能。 系統(tǒng)的工作流程如下： 1、當電瓶叉車駛?cè)敕辣匕醴Q重通道時，安裝在道口的電動叉車檢測器立即感應到有車駛?cè)?，將信號傳給前方的道閘和交通信號燈，道閘立即關閉、信號燈變成紅色，提示駕駛員緩慢行駛, 同時要求稱重儀、讀寫器開始工作。 2、當電動叉車上的電子標簽進入到讀寫器的閱讀范圍內(nèi)時，該車的信息就會通過天線--讀寫器輸送到主機，驗證“電動叉車身份”合法后，控制信號燈發(fā)出正確的信號，指令電子地磅開始傳送重量信息；同時攝像機用來監(jiān)視電動叉車是否?？吭诘奈恢靡约白ヅ碾妱硬孳噲D像。如果電動叉車?？空?，稱重信號才能被計算機接受。 3、當主機收到ID號（對應一個識別碼）和重量信息后，準確記錄和備份相關信息；然后，系統(tǒng)發(fā)出一條指令給控制器，控制器上面的繼電器動作，開啟道閘，同時前方的信號交通燈變綠色。電動叉車可以駛離防爆地磅通道。 4、到地點卸載，完成后到系統(tǒng)出口再次識別。 5、主機將電動叉車相關的信息傳輸至數(shù)據(jù)管理中心，由它們最后完成數(shù)據(jù)的處理和統(tǒng)計任務，然后通過局域網(wǎng)把數(shù)據(jù)發(fā)到的地方。 | |
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