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| 多稱重模塊防爆電子秤稱重技術(shù) | 2020-01-15 |
| [摘要]多稱重模塊電子秤的三組計量值稱重，采用分路A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)及互為虛擬絞支理論，解決了多稱重模塊電子秤在稱量工作中由于某一稱重模塊出現(xiàn)故障或異常造成計量不準(zhǔn)，同時又不容易發(fā)現(xiàn)的難題，提高了多稱重模塊防爆電子秤稱重的可靠性。 多稱重模塊防爆電子秤的三組計量值稱重技術(shù)，簡稱“三計稱重技術(shù)”。該技術(shù)解決了多稱重模塊防爆電子秤中某一稱重模塊出現(xiàn)故障或異常不能及時發(fā)現(xiàn)，稱重自動配料系統(tǒng)不能計量的難題，提高了多稱重模塊防爆電子秤稱重的可靠性及準(zhǔn)確性。 一、三計稱重技術(shù)原理 1.稱重技術(shù)發(fā)展回顧 稱重技術(shù)從早期的純機械秤開始，利用杠桿原理進(jìn)行稱重，如圖1所示，A處作為杠桿支點，重物通過傳力機構(gòu)施壓在杠桿上，B處作為杠桿力點，用機械形式指示檢測重物的重量值。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，稱重模塊及數(shù)字儀表的出現(xiàn)，純機械秤變?yōu)闄C電結(jié)合秤。如圖2所示，A處作為杠桿支點，重物通過傳力機構(gòu)施壓在杠桿上，B處作為杠桿力點，在B處安裝稱重模塊，稱重模塊把受力后的機械變形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘栞敵鼋o數(shù)字儀表，數(shù)字儀表用電子形式顯示檢測重物的重量值。 近年來隨著稱重模塊及稱重儀表的技術(shù)進(jìn)步和價格的降低，機電結(jié)合秤發(fā)展為全電子結(jié)構(gòu)形式的電子秤。如圖3所示，杠桿A、B處均作力點且裝有稱重模塊，通過力點上的稱重模塊把受力后的機械變形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘栞敵鼋o基于微處理器控制的稱重儀表，稱重儀表用數(shù)字形式顯示檢測重物的重量值。 年2.互為虛擬絞支理論 第從上述稱重技術(shù)發(fā)展的三個階段可以看出， 40通過杠桿原理檢測重物的重量值是可靠的、準(zhǔn)確 卷的。三個階段的發(fā)展其主要區(qū)別是機械結(jié)構(gòu)愈來愈簡化。進(jìn)入本世紀(jì)以來，防爆電子秤絕大部分變?yōu)槿?br>第電子結(jié)構(gòu)形式。 期通過研究發(fā)現(xiàn)在全電子結(jié)構(gòu)的防爆電子秤中，仍內(nèi)含杠桿式檢測重量的虛擬杠桿結(jié)構(gòu)存在，由此虛擬杠桿結(jié)構(gòu)也可以獲得測量重量值。 這樣，我們在全電子結(jié)構(gòu)的防爆電子秤中找到了互為虛擬絞支的二組杠桿。通過互為虛擬絞支的二組杠桿產(chǎn)生的二組計量值，加之全電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的一組計量值，三組計量值由此獲得。 3.自動識別技術(shù) 在發(fā)現(xiàn)獲得三組計量值后，通常把全電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的一組計量值作為稱重儀表的主計量顯示， 用于正常計量顯示；把互為虛擬絞支的二組杠桿產(chǎn)生的二組計量值作為輔計量。 由于二組輔計量在校準(zhǔn)時是與主計量一并進(jìn)行校準(zhǔn)的，因此正常情況下，三組計量值應(yīng)是相等的，二組輔計量在稱重時進(jìn)行實時在線進(jìn)行比對，如果二者超過設(shè)定誤差，則判斷出其中一組輔計量所用稱重模塊可能出現(xiàn)故障或異常，異常產(chǎn)生的原因主要有：稱重模塊自身故障、稱重模塊受力處機械變形、物料堵塞影響稱重模塊正常受力、外界惡意干擾稱重模塊的輸出等。 如果輔計量秤的稱重單元是由二個及二個以上稱重模塊構(gòu)成的，稱重儀表則再逐個比較判斷每個稱重模塊輸出是否正常；如果輔計量秤的稱重單元是由一個稱重模塊構(gòu)成的，稱重儀表則再比較此稱重模塊皮重時的輸出；經(jīng)過比較找出有故障的或異常的稱重模塊。 稱重儀表軟件自動識別剔出有故障或異常的稱重模塊產(chǎn)生的輔計量，把稱重模塊的輔計量作為正確計量值，用輔計量的正確計量值自動替代主計量顯示。此時，保證了稱重自動配料系統(tǒng)即使某一稱重模塊出現(xiàn)異?；蚬收?，稱重工作仍可以繼續(xù)進(jìn)行，確保稱重的可靠性和準(zhǔn)確性。 4.偏載補償技術(shù) 對有受偏載影響的防爆電子秤，采用了偏載補償技術(shù)。為了減少偏載對計量精度的影響，儀表軟件設(shè)計有一記錄器，該記錄器將記錄一定時間內(nèi)二輔計量的偏載比例系數(shù)，受力均勻時，二輔計量偏載比例系數(shù)是1：1，受力偏載時，二輔計量偏載比例系數(shù)可能是1.1：0.99或其它。 如果某一稱重模塊損壞時，儀表將把記錄器記錄的比例系數(shù)對其中一輔計量進(jìn)行補償，使其偏載對計量的精度影響降到。 5.分路A/D轉(zhuǎn)換技術(shù) 傳統(tǒng)的模擬稱重模塊組成的防爆電子秤，通常把防爆電子秤中的N個稱重模塊并聯(lián)為1路，經(jīng)1路A/D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入數(shù)字儀表。此種連接形式的不足是：如果某一稱重模塊出現(xiàn)故障或異常，不易及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致影響計量的準(zhǔn)確性，造成經(jīng)濟損失。 三計稱重技術(shù)采用的是N個稱重模塊經(jīng)過N路A/D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入稱重儀表，也就是每1路稱重模塊對應(yīng)1路A/D轉(zhuǎn)換，通過每1路稱重模塊的不同組合，形成三組計量。其優(yōu)點是及時發(fā)現(xiàn)稱重模塊的故障或異常，避免經(jīng)濟損失。二、三計稱重技術(shù)應(yīng)用——皮帶秤 基于三計稱重技術(shù)研發(fā)的三計皮帶秤使一臺皮帶秤具有三組累計量：一組主累計量和兩組輔累計量。兩組輔累計量進(jìn)行實時在線比對，如發(fā)現(xiàn)輔累計量超差，則分別對每個稱重模塊進(jìn)行比對判別，確定稱重模塊是否有故障或異常 （秤架、支撐變形、結(jié)構(gòu)變化、螺栓松動等），將有故障或異常稱重模塊的一組輔累計量加以隔離，采用另外一組正常的輔累計量自動替代主累計量。此時，皮帶秤稱量工作不中斷，自動配料系統(tǒng)繼續(xù)運行。從而保證在皮帶秤的某一稱重模塊有故障或異常時，自動配料系統(tǒng)仍可以進(jìn)行可靠的計量。大大的提高了皮帶秤運行的可靠性和計量精度的準(zhǔn)確性，從而避免由于稱重模塊發(fā)生故障或異常造成計量不準(zhǔn)，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。 三計皮帶秤工作原理： 以四個稱重模塊支撐全懸浮秤架的皮帶秤為例，三計皮帶秤是將四個稱重模塊分成四路獨立信號進(jìn)入現(xiàn)場數(shù)字轉(zhuǎn)換器，數(shù)字轉(zhuǎn)換器將稱重模擬信號就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送到稱重儀表，稱重儀表通過將四路獨立稱重信號分別組合并結(jié)合速度稱重模塊的信號計算得到三組輸送物料的累計量及瞬時流量，即一組主累計量和二組輔累計量。 主累計量由四個稱重模塊支撐形成的全懸浮式秤架組合產(chǎn)生，另外兩組輔累計量分別由A、B稱重模塊支撐形式單杠桿秤架（此時C、D稱重模塊作為支點）及C、D稱重模塊支撐形成的單杠桿秤架（此時A、B稱重模塊作為支點）產(chǎn)生的。 稱重儀表正常顯示主累計量，同時二組輔累計量實時在線比對，如果二組輔累計量相差過大，超過設(shè)定范圍，則對構(gòu)成二組輔累計量的稱重模塊輸出信號分別進(jìn)行對比，誤差超過設(shè)定范圍的稱重模塊即為有故障的一組輔助計量。 同時，選擇的一組輔累計量替代主累計顯示，從而保證皮帶秤在某一稱重模塊有故障或異常時仍然可以進(jìn)行稱重，提高了皮帶秤運行的可靠性和計量精度的準(zhǔn)確性。 三、三計稱重技術(shù)應(yīng)用——料斗秤 三計稱重技術(shù)應(yīng)用到料斗秤的容量可以從幾公斤到幾百噸，稱重模塊數(shù)量可以2、3、4、6只。一臺三計料斗秤具有三組計量值：一組主計量值和兩組輔計量值。兩組輔計量值進(jìn)行實時在線比對，如發(fā)現(xiàn)輔計量值超差，則對稱重模塊 進(jìn)行比對判別，確定稱重模塊是否有故障，將年有故障稱重模塊的一組輔計量值加以隔離，采第用另外一組正常的輔計量值自動替代主計量值。40 此時，料斗秤稱量工作不中斷，自動配料系統(tǒng)繼續(xù)運卷 行。從而保證在料斗秤的某一稱重模塊發(fā)生故 障時，自動配料系統(tǒng)仍可以進(jìn)行可靠的計量。第三計料斗秤工作原理：期 圖6所示料斗秤是由四個稱重模塊直接支撐，稱重模塊分成四路獨立信號進(jìn)入現(xiàn)場數(shù)字轉(zhuǎn)換器，數(shù)字轉(zhuǎn)換器將稱重模擬信號就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送到稱重儀表，稱重儀表通過將四路獨立稱重信號分別組合運算形成三組計量值：一組主計量值和二組輔計量值。 主計量值由四個稱重模塊的測量輸出信號組合產(chǎn)生，另外兩組輔計量值分別由A、B稱重模塊的測量輸出信號(此時C、D稱重模塊作為支點)，C、D稱重模塊的測量輸出信號(此時A、B稱重模塊作為支點)產(chǎn)生的。 稱重儀表正常顯示主計量值，同時二組輔計量值實時在線比對，如果二組輔計量值相差過大，不在設(shè)定范圍內(nèi)，則對二組輔計量值產(chǎn)生的稱重模塊輸出信號分別進(jìn)行對比，判斷出有故障的稱重模塊；同時選擇二組輔計量值中的一組輔計量值替代主計量值顯示，從而保證料斗秤在某一稱重模塊有故障時仍可靠的進(jìn)行稱重。而此時自動配料系統(tǒng)不需要停機，設(shè)備仍可以繼續(xù)運行，待整個運行工作結(jié)束停機后，再進(jìn)行故障稱重模塊的更換，從而避免了由于工作中更換稱重模塊需要對料斗秤重新標(biāo)定所帶來的各種損失，提高了電子料斗秤工作的可靠性。 圖7為稱重顯示器的工作界面，7-1界面稱重儀表正常工作，顯示主計量值及二組輔計量值，年此時三組計量值相同，均為20kg；7-2界面為當(dāng)?shù)谄渲幸粋€輔助計量秤的一個稱重模塊發(fā)生故障40時顯示，稱重顯示器自動判別并識別出另一個正卷確的輔計量用于主顯示，同時顯示“自動配料系統(tǒng)報警”；第7-3界面為按下“自動配料系統(tǒng)報警”按鍵，稱重顯示器將顯示報警明細(xì)，告知哪一個稱重模塊出故障，非常方便故障稱重模塊的排查。 總之，三計稱重技術(shù)不僅適用于皮帶秤、料斗秤，而且還適用于汽車衡、軌道衡、檢重秤、平臺秤和包裝秤等其它多稱重模塊防爆電子秤。正是由于電子技術(shù)等高科技的發(fā)展，才使得三計技術(shù)得以突破傳統(tǒng)的防爆電子秤理念，它不僅提供了一種防爆電子秤實時在線故障自診斷的方法，更是使得防爆電子秤在故障狀態(tài)下能夠繼續(xù)正常準(zhǔn)確地運行，極大地提高了自動配料系統(tǒng)的可靠性。而當(dāng)三計技術(shù)成為防爆電子秤的基本理念之后，也必然為防爆電子秤的發(fā)展開拓了新的廣闊前景。 | |
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