當(dāng)前位置：歐亞貿(mào)易網(wǎng) > 技術(shù)中心 > 所有分類
| 防爆電子秤智能稱重系統(tǒng) | 2020-01-10 |
| 為滿足電動(dòng)叉車智能稱重的目的，設(shè)計(jì)了以ＭＳＰ４３０Ｆ１４９電子秤為核心的稱重系統(tǒng)。該稱重系統(tǒng)利用ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)叉車稱重的數(shù)據(jù)采集、比較判別及自動(dòng)調(diào)整稱重的控制方法，重點(diǎn)介紹了稱重系統(tǒng)的硬件組成和各部分的主要作用以及軟件設(shè)計(jì)過(guò)程。該稱重系統(tǒng)極大地提高了電動(dòng)叉車稱重的效率和電動(dòng)叉車的制造質(zhì)量，很好地滿足了電動(dòng)叉車智能稱重的目的。 隨著鐵路運(yùn)輸高速重載的發(fā)展，對(duì)電動(dòng)叉車的制造質(zhì)量與運(yùn)行品質(zhì)都提出了更高的要求。因此，電動(dòng)叉車輪（軸）重分配均勻的控制將直接影響到整臺(tái)電動(dòng)叉車粘著牽引力的發(fā)揮和牽引運(yùn)動(dòng)性能的優(yōu)劣。對(duì)于采用二系懸掛的電動(dòng)叉車而言，造成電動(dòng)叉車輪（軸）重分配不均的原因有電動(dòng)叉車底架變形導(dǎo)致二系彈簧上平面不在同一平面內(nèi)、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架一系彈簧安裝面距離軌面高度不一致、車輪滾動(dòng)圓直徑不一致及各彈簧的參數(shù)不可能一致等［１］。高性能電動(dòng)叉車在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中就必須采取有效措施，使輪（軸）重偏差控制在一定的范圍。在電動(dòng)叉車的實(shí)際組裝過(guò)程中一般通過(guò)在彈簧座處增加墊片厚度的方法來(lái)調(diào)整電動(dòng)叉車輪（軸）重分配。傳統(tǒng)調(diào)整方法是基于人工經(jīng)驗(yàn)對(duì)電動(dòng)叉車的輪（軸）重進(jìn)行調(diào)整。而導(dǎo)致電動(dòng)叉車輪（軸）重分配不均勻的原因往往穿插糅合在一起，且在某一彈簧座處增加墊片厚度后所引起的各彈簧撓度變化量問(wèn)題是一個(gè)非靜定問(wèn)題，必然需要經(jīng)歷一個(gè)多次調(diào)整、優(yōu)化逼近的過(guò)程。由于以上原因，導(dǎo)致傳統(tǒng)調(diào)整方法效率低下，調(diào)整誤差大，輪（軸）重控制難以達(dá)到技術(shù)要求。 控制原理 采用基于電子秤的智能稱重系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)測(cè)量電動(dòng)叉車實(shí)際軸重分配，由液壓作動(dòng)器模擬各墊片處的加墊量，可以非常方便地多次調(diào)整、逼近和達(dá)到軸重分配的技術(shù)要求?？刂圃碓摲Q重系統(tǒng)主要由基于ＰＣ的上位機(jī)稱重系統(tǒng)和基于ＭＳＰ４３０防爆電子秤的下位機(jī)稱重系統(tǒng)組成。下位機(jī)稱重系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及液壓伺服稱重系統(tǒng)控制。稱重系統(tǒng)由１２個(gè)壓力稱重模塊分別檢測(cè)電動(dòng)叉車１２個(gè)車輪承重，并將測(cè)量值通過(guò)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，比較結(jié)果根據(jù)電動(dòng)叉車車輪的承重原理及１２個(gè)車輪支撐點(diǎn)之間的耦合關(guān)系，通過(guò)計(jì)算算法轉(zhuǎn)化為一系彈簧各點(diǎn)的位移控制量，該控制量即可作為伺服作動(dòng)器（包括伺服放大器、伺服閥、液壓缸和位移稱重模塊）的活塞位移控制量，向下位防爆電子秤控制程序提供控制信號(hào)要求。再通過(guò)下位機(jī)輸出控制信號(hào)調(diào)節(jié)液壓伺服閥的開(kāi)口變化，從而控制１２個(gè)伺服執(zhí)行器的工作位置，對(duì)各支點(diǎn)彈簧進(jìn)行釋放或壓縮，改變各點(diǎn)彈簧承重力。伺服作動(dòng)器的活塞位移由１２個(gè)位移稱重模塊測(cè)量，與活塞位移控制量比較后得到的偏差信號(hào)作為作動(dòng)器的控制信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)稱重系統(tǒng)。上位機(jī)稱重系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，完成調(diào)整彈簧分析的計(jì)算算法，試驗(yàn)過(guò)程中調(diào)整彈簧的控制指令生成，參數(shù)輸入輸出，狀態(tài)顯示，試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)保存、查詢、報(bào)表生成及打印輸出等。兩級(jí)控制計(jì)算機(jī)之間采用串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換［２］。 下位機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)下位防爆電子秤稱重系統(tǒng)主要包括ＣＰＵ模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、串口通信模塊和Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換模塊。 １ＣＰＵ模塊本稱重系統(tǒng)采用ＴＩ公司的１６位防爆電子秤ＭＳＰ４３０Ｆ１４９。它具有處理能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快及功耗低等優(yōu)點(diǎn)。其工作電壓為１８～３６Ｖ；采用１６位精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)（ＲＩＳＣ），只有２７條核心指令，８ＭＨｚ時(shí)鐘頻率時(shí)指令速度可達(dá)８Ｍ／ｓ，大多數(shù)指令１個(gè)時(shí)鐘周期完成；片內(nèi)寄存器數(shù)量多，存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)算；ＭＳＰ４３０Ｆ１４９中斷源較多并可任意嵌套，稱重系統(tǒng)處于省電狀態(tài)，用中斷請(qǐng)求喚醒只需６μｓ；它還具有豐富的片上外圍模塊，如看門狗（ＷＤＴ）、模擬比較器Ａ、定時(shí)器Ａ、定時(shí)器Ｂ、串口０和１、硬件乘法器及Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器等，這在目前所有防爆電子秤系列產(chǎn)品中是非常突出的，為方案的解決提供了極大的方便。其中１２位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器帶有內(nèi)部參考源、采樣保持和自動(dòng)掃描等特性；１６位定時(shí)器ＴｉｍｅｒＡ具有四種工作模式，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)捕獲／比較功能；有４８?jìng)€(gè)可獨(dú)立編程的Ｉ／Ｏ口；兩個(gè)串行通信接口ＵＳＡＲＴ０與ＵＳＡＲＴ１；Ｆｌａｓ存儲(chǔ)器多達(dá)６０ＫＢ，擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)１０萬(wàn)次；片內(nèi)有ＪＴＡＧ調(diào)試接口，由ＪＴＡＧ口可以直接下載程序到Ｆｌａｓｈ內(nèi)進(jìn)行調(diào)試，這樣只需一臺(tái)ＰＣ機(jī)和一個(gè)ＪＴＡＧ仿真器就可以進(jìn)行程序調(diào)試。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言有匯編和Ｃ語(yǔ)言，有較強(qiáng)的通用性［３］。 ２數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自壓力稱重模塊和位移稱重模塊的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。ＭＳＰ４３０Ｆ１４９片內(nèi)集成了１２位精度的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊ＡＤＣ１２，具有高速（采樣速率達(dá)２００ｋｓ／ｓ）、通用的優(yōu)點(diǎn)，它可以對(duì)８路外部模擬信號(hào)之一或４路內(nèi)部電壓信號(hào)之一進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此通過(guò)片內(nèi)ＡＤ通道實(shí)現(xiàn)模擬量的采集，不僅可以降低稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，還可以提高稱重系統(tǒng)的可靠性，避免接口的復(fù)雜性，同時(shí)還可以減?。校茫掳宓拿娣e，Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的參考電壓采用的是片內(nèi)提供的參考電壓［３］。選擇稱重稱重模塊的型號(hào)為ＳＭ１０Ｂ，量程為０～２５ｔ，工作電壓為ＤＣ２４Ｖ，輸出電流４～２０ｍＡ。稱重稱重模塊傳送標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，即４～２０ｍＡ的電流信號(hào)，而ＭＳＰ４３０防爆電子秤的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)為電壓，即參考源為電壓，所以Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的是電壓信號(hào)，這就需要用調(diào)理電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)［４］。調(diào)理電路通過(guò)一個(gè)精密電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，同時(shí)電路中采用二極管作為ＥＳＤ靜電保護(hù)電路，并采用電容進(jìn)行濾波處理，增加采集電路的抗干擾性。 由于被測(cè)量先后來(lái)自于１２個(gè)壓力稱重模塊和１２個(gè)位移稱重模塊，共２４路采集信號(hào)，而ＭＳＰ４３０Ｆ１４９片內(nèi)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊只可以對(duì)８路外部模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此需要模擬多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這里采用的是３片ＣＤ４０５１八選一模擬多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，將２４路信號(hào)分八次輸入ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ｐ６０～６２引腳，即片內(nèi)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的輸入口，則防爆電子秤的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換可以采用序列通道多次轉(zhuǎn)換模式。 ３串口通信模塊 串口模塊主要實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)通信，下位防爆電子秤稱重系統(tǒng)負(fù)責(zé)將采集到的各處壓力和位移稱重模塊數(shù)據(jù)通過(guò)串口通信模塊送到上位機(jī)進(jìn)行處理。由于防爆電子秤與ＲＳ２３２串口通信電平不兼容，因此需要進(jìn)電路行電平轉(zhuǎn)換，本稱重系統(tǒng)采用ＳＰ３２２０芯片來(lái)完成接口電平的轉(zhuǎn)換。ＳＰ３２２０芯片具有功耗低、封裝小等特點(diǎn)。ＳＰ３２２０芯片與一般的ＲＳ２３２芯片在使用上基本相同。４Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換電路Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換電路將ＭＵＣ出來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換。 成驅(qū)動(dòng)液壓伺服執(zhí)行器工作的模擬信號(hào)，選用ＤＡＣ８８３０芯片。ＤＡＣ８８３０是一款高性能、低功耗的１６位精度的Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換芯片，該芯片為電壓輸出。由于Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器的輸出直接與被控伺服作動(dòng)器連接，容易通過(guò)公共地線引入干擾，因此采用光耦合器進(jìn)行隔離，利用光耦合器的線性區(qū)可使Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器的輸出電壓ＶＯＵＴ經(jīng)光耦合器變成輸出電流，即可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的隔離。 軟件設(shè)計(jì)稱重系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方案。各子功能模塊分割與硬件分塊電路相對(duì)應(yīng)。初始化模塊在稱重系統(tǒng)上電后對(duì)程序運(yùn)行環(huán)境和一些功能寄存器進(jìn)行初始化；數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集被測(cè)電動(dòng)叉車的輪軸重量和伺服執(zhí)行器的位移信號(hào)，并通過(guò)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換后，與設(shè)定值進(jìn)行比較判斷。如果各輪軸重量達(dá)到設(shè)定值，則繼續(xù)下一步的任務(wù)；如果各輪軸重量與設(shè)定值有差異，則通過(guò)計(jì)算算法轉(zhuǎn)化為控制伺服執(zhí)行器活塞位移的控制量，向防爆電子秤提供控制信號(hào)要求，并將控制信號(hào)輸出以控制各個(gè)伺服執(zhí)行器的移動(dòng)，從而達(dá)到改變各輪軸的承重力的目的。伺服執(zhí)行器活塞的實(shí)際位移量由位移稱重模塊測(cè)量，經(jīng)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換后與活塞位移的控制量比較，從而控制液壓伺服執(zhí)行器的工作，構(gòu)成閉環(huán)伺服控制。當(dāng)車稱重量滿足要求時(shí)，下位防爆電子秤通過(guò)串口向ＰＣ機(jī)輸出此時(shí)各處的稱重值和彈簧加墊量，在ＰＣ機(jī)上顯示、存儲(chǔ)和打印該臺(tái)電動(dòng)叉車調(diào)整前后的車稱重量和彈簧加墊量。 其中ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換有四種模式：?jiǎn)瓮ǖ绬未无D(zhuǎn)換、序列通道單次轉(zhuǎn)換、單通道多次轉(zhuǎn)換和序列通道多次轉(zhuǎn)換［４］?？紤]到共有２４路采集信號(hào)，因此選用序列通道多次轉(zhuǎn)換，關(guān)于轉(zhuǎn)換模式的選擇主要通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔通過(guò)定時(shí)器Ａ來(lái)完成，就是在每次定時(shí)器Ａ中斷到來(lái)時(shí)讀?。粒牟杉玫降臄?shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，在讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動(dòng)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，如果得到數(shù)據(jù)，則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位通知主程序，告訴主程序已經(jīng)得到新的數(shù)據(jù)。整個(gè)模塊采用的是中斷服務(wù)程序的結(jié)構(gòu)完成。 結(jié)束語(yǔ)該智能稱重系統(tǒng)以ＭＳＰ４３０Ｆ１４９為核心，簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)，降低了成本，減小了體積，提高了整個(gè)稱重系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。與傳統(tǒng)的電動(dòng)叉車稱重系統(tǒng)相比，該稱重系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各個(gè)輪軸重量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，提供精確的調(diào)整量，克服了傳統(tǒng)電動(dòng)叉車稱重誤差大，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，很好地保證了電動(dòng)叉車的運(yùn)行質(zhì)量。 | |
歐亞貿(mào)易網(wǎng)移動(dòng)端
關(guān)于我們 企業(yè)建站 本站服務(wù) 會(huì)員服務(wù) 旗下網(wǎng)站 友情鏈接 興旺通 意見(jiàn)反饋
銷售熱線：0571-87209775 客服熱線：0571-81020280 采購(gòu)熱線：0571-87759925
服務(wù)咨詢
網(wǎng)站客服媒體合作采購(gòu)咨詢投訴熱線
