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              浅谈工业称重仪表发展

              发布时间:2019-09-28 09:11:21 |来源:中国知网

              工业电子称重技术的出现,极大促进了工业制造技术的发展。特别是称重自动配料技术和产品,在工业生产过程的应用,既提高了产品的质量,又提高了生产效率。工业称重仪表的应用越来越多,称重仪表技术也得到了较快地发展,木文结合相关电子技术的发展和现代工业对称重仪表的要求简单分析了称重仪表的未来发展方向。

               

              一、称重仪表的沿革与现状

                  早期的称重仪表基于早期单片机技术,实现对称重信号的放大和转换处理,由于数字电路和模拟技术的发展水平较低,导致仪表非常复杂而且操作繁琐:参数设置依靠数十个DIP开关的位置来确定;多只传感器需要串连接入仪表,以补偿放大电路的不足,但由此带来的角差调整问题一直无法解决;到上个世纪八十年代末九十年代初的时候,电子称重技术经历了一次飞速的发展,现在普遍使用的称重仪表基木成型:各种参数通过按键即可设置;通过按钮即可进行各种操作;由于放大电路和高速高精度A/D转换技术的突破,多称重传感器并联接入称重仪表,有效解决了传感器角差问题,使得计量更准确、可靠。

                  上世纪九十年代末的时候数字式称重传感器开始逐渐在国外应用,出现了相应的数字式称重仪表:可将多路数字传感器的信号同时输入仪表,在检测总重量的同时可分别看到各传感器的资料,带来了更换传感器免标定、总量数据更稳定、传输距离更远等一系列优点。数字化称重的出现是称重仪表产品和应用的又一飞跃。

               

              二、微电脑处理技术的高速发展与现代工业的需求决定了未来称重仪表的发展方向

                  随着工业过程称量工艺的发展,对称重仪表的要求也越来越高,其外延也逐渐扩大,逐渐兼有PLC,PC的部分功能。从之前的单一物理量发展到今大的多通道、多物理量发展;在性能上,向高速率、高灵敏度、高准确度、高可靠性方向发展;在结构上,向智能化、??榛?、可二次开发的方向发展;随着现代工业信息化发展的要求,称重仪表出现了各种总线、以太网等多种通讯接口,朝着接口丰富、便于与计算机、PLC连接的方向发展;外观和操作界而向更加美观,更人性化、个性化设计方向发展。

                  电子技术的发展,无论MCU性能的提升,数字电路和模拟电路技术的进步,还是嵌入式系统软硬件技术的发展,都从各个方而极大促进了称重仪表的发展。

                  通讯接口的丰富,极大方便了称重仪表与PLCPC等上位机系统的通讯。为方便数据存储功能,现在新开发的称重仪表已经开始配备大容量存储器,如微机硬盘以及可热拔插的外置存储器如CF卡、SD卡等,便于用户将PC上的数据转存到PC上,或者到PC上进行

              数据统计与分析。

               

              、国外几种典型代表产品

                  目前国外比较典型的代表产品有日木AND4820,在集成部分PLC功能的同时具备良好的人机界而和称重管理功能,另一款是UnipulseF805系列仪表,是典型的多用途专业仪衣根据更换软件和输入输出接口配置确定仪表功H}。现分别简介如:2007年为现实,电路噪声大幅度减小使得进入A/D转换??榈男藕鸥媸?,同时从12A/D转换到24位的A/D转换??槭沟媚J痪却蟠筇岣?,同时采样速度的大幅提高,从10//s4000//s使单位时间内采集到更多数据,使称重仪表实现高速率,高准确度,高精度成为可能.

                  51系列到高速51系列芯片,发展到今大的

              ARMS芯片,MCU性能的大幅提升,可将A/D采集到的大量数据进行分析处理,实现更为有效的控制算演例如模型预测MPC算法,该算法是一种典型的智能控制算法,它在上世纪80年代就开始运用在计算机,该算法具有自学习的能力),使得称重仪表实现更高的准确性。但这些算法需要大的运算量和内存,这在以前的嵌入式系统中无法实现,直到现在出现运算能力达到200MIPS以上,并支持虚拟内存的ARMS处理器出来后才可以在仪表上实现。AD4820就是这样一个基于ARMS芯片和嵌入式操作系统的嵌入式系统。数据处理速度的提高也使得称重仪表实现多通道、多物理量处理成为可能,如钢铁厂普遍需求却无良好解决办法的负压补偿仪表,以及广泛应用在测力分析系统中的高精度力一位移分析仪表等,都使称重仪表更突出多过程量的处王里了。

                  近年新的高性能ARMS , ARM11处理器的应用,以及嵌入式操作系统如uCOS- II, VXWORKS,linux, WinCE等在其上的移植,为仪表的嵌入式开发提供了强大的工作平台。有了操作系统,就可以使仪表的开发分工化,可以把软件和硬件的开发区分得更明显。从而更有利于各方而人才的合作开发,从而可以开发更加复杂的仪表系统。随着嵌入式系统的发展,不仅使仪表的长期可靠性得到提高,也使得数据存储量加大,在某些场合,称重仪表甚至可以替代PC的部分功能。例如配方管理,数据统计与分析、历史数据回放等功能。与此同时,现代嵌入式软件技术使称重仪表具有二次开发的平台,在仪表上也可以象在PLCPC上按需进行编程,使称重仪表能满足各种不同的工艺需求。

                  网络信息化的发展,要求称重仪表的接口越来越丰富,在新型MCU的支持卜,除最为常用的模拟量0 ^-10 V/4 ^-20m)、串只RS232/RS485)外,现在越来越多的Profi- BUS_ MOD- BUS以及工业以太网

              AND4820简介:

              1. 特点可通过板卡扩展实现不同功能;
              2. 具备可编程顺序控制器的功能;
              3. 可检测和处理重量、流量、温度、压力、位移、脉冲速度等;
              4. 专用的操作系统可提供便捷的二次开发功能应对不同应用;
              5. 多个控制器可工作于卞从模式;
              6. 支持复杂的控制算法;
              7. 可通过板卡扩展实现控制多台秤;
              8. 通过更换软件可适应皮带秤、失重秤、累加秤等不同的应用。
              9. 高速、高精度A/D采样;
              10. 可设定Master/slave工作模式实现多机联网协同配料;
              11. 灵活多样的的通讯接口,实现与各种设备的通计{。

              F805简介:

              彩色触摸屏操作,人性化的人机界而多功能版可适用多种不同应用场合AD4820F805都是基于ARNI9芯片和嵌入式操作系统之上实现的。如果没有嵌入式操作系统的辅助,那AD4820F805的开发是不可想象的。

               

              四、未来称重仪表的发展趋势

                  未来称重仪表从总体上讲将根据称重工艺的要求,研发和生产针对性更强的专业仪表,功能方而朝着实现多物理量,强大的数据处理能力方向发展,可靠性、智能化、功能多样化、网络化、人性化,也是未来称重仪表的发展趋势;除了满足称重工艺的不断发展需求外,称重仪表在易用性方而也会有较大的突破梦傻瓜式”仪表在不久的将来将广泛应用在各种称重场合。

              1.智能化

                  随着嵌入式系统运算能力的大幅提升,以及嵌入式操作系统的应用,使得许多优秀的高级控制算法可以应用到仪表上,例如模糊控制、神经网络控制、迭代控制等等。使得仪表具有对各种工控环境自适应、自学习的能力,从而使人们的同时大大减少了现场的操作人员的数量。

              2系统可靠性大大提高

                  由于系统PLC、变频器等均采用进口器件,并经过严格筛选,系统工作几年来一直运行稳定,大大减少设备维护的费用。

              3绿色设计和人性化设计得到充分体现

                  进入二十一世纪后,随着生活水平的提高,人们对环保意识明显增强,绿色设计技术作为一门新兴课题正在各行各业快速应用。正是由于该系统充分利用绿色设计这一先进思想,使得系统投入运行后取得许多事前人们意想不到的效果。

              4产品质量和合格率明显提高

                  应生产工艺需要,通过系统设定好参数后,生产过程严格采用自动控制,避免了人为因素的干扰,从而大大地提高了产品的质量和合格率。

              5工艺控制平稳、稳定

                  系统中采用变频控制,并对系统参数实行最优计算,焊接误差控制在士1%范围内,并能平稳地工作。

              6节能效果显著

              节能效果显著,经核算,系统中电机功率为S.SkW,实际工作中,采用变频调速功率只达到55%^-60%之间,平均每台可节省功率2.OkW,按300 X24=7200h/年台算,这样该系统每年可节省7200 X2.0 X 1=1.44万元,同时还减少电机启动对电网造成的冲击。

               

              五、结束语

                  通过现场多年的使用情况来看:其一,系统的可靠性好,解决了以前立焊的难题;其二,系统的焊接精度高,有效地保证产品的焊接质量;其二,大大提高工作效率,减轻工人的劳动强度,维护了工人的身心健康;其四,节能效果显著;其五,环境污染程度低。总之,该系统自投产以来不但保证了产品的质量和产量,同时又克服了环境污染问题,为企业创造良好的经济效益。

                

              作者:彭邦远

              摘于中国知网,如有侵权请联系删除

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