电子秤物料自动称重系统研发应用

摘　要：摘要：在钛冶炼生产现场，存在大量大吨位的生产物资需要用电子地上衡称重计量，再进入生产环节。传统的手动计量方式存在诸多问题。将手动计量模式改造为自动称重流程，基于动态、快速、准确等环境因素进行系统研发，自动保存称重相关数据，对解决物资计量的准确性，加快生产进度，降低劳动强度，节省人力成本及优化信息管理等方面，具有重要意义。

关键词：关键词：电子地上衡；物资计量；自动称重系统；手动计量模式；动态数据称重

中图分类号：TP302    文献标识码：A     文章编号：

    1．应用背景
    随着计算机、信号处理等技术快速发展，以及企业生产经营迅速成长，对物资计量、成本数据的及时、准确、完整性有了更高标准要求。电子地上衡称重作业在企业计量管理、信息化应用等方面不断得到提升和加强，原来完全依靠人工手动称重的作业方式效率低下，误差大，信息传递慢，人力物力浪费严重。随着市场竞争加剧，成本意识提升，物料自动称重系统的实施推上建设日程。以遵义钛业为例，2010年始就对多台生产现场物料（10t/15t电子地上衡）手动作业方式作了自动流程改造，企业技术人员自行设计开发了物料自动称重系统，投入到生产计量现场，取得了良好的应用效果。
    2．问题分析
    在遵钛的生产冶炼现场，需要用天车吊运吨位较大（重量在几百公斤到十多吨不等）的台包、斗子、氯化镁、粗镁、镁锭、海绵钛等生产物资或产品在电子地上衡上称量，传统的手工作业存在计量不准确、信息沟通迟缓、劳动强度大、人力资源紧张等问题。
    电子秤物料自动称重系统的关键在“快速、准确、自动取数”并保存，向生产现场发送声光控制信号提醒天车工离开，这种方式有别于汽车衡的静态称重和轨道衡的动态称重两种情况，如下述：
    快速：天车工处于高空作业状态，出于安全操作考虑，要求吊运称重过程能够在最短时间（一般在10秒，理想状态为5秒左右）内完成。
    准确：称重物资涉及液体，天车工在作物资吊运时会产生摇晃或撞击，在结合快速完成作业的条件下准确取值，是一种动态数据称重类型。
    自动：在准确采样、方差统计、经验值逻辑综合运算基础上自动取数，从真正意义上摒弃手工作业方式，“自动准确取数”成为系统实施的关键。
    软件系统要求：
    （1）秤体信号经称重仪表进入计算机，软件用语音提示管理人员。
    （2）经过系统采样及综合运算后，计算机自动读取重量值，并保存。
    （3）自动取数后，计算机向生产现场发出声光控制信号提示天车作业人员吊运物资离开秤体。
    （4）、系统归零，物资离开秤体5秒后，准备下一次称重作业过程。
    3． 解决方案
    3.1系统设计方案
    3.1.1 系统工作原理
    如图1所示，天车工吊运称重物资到电子地上衡，四路称重传感器产生物理应变，信号桥路输出与重量信号成正比的mV级电信号，信号汇总后进入现场称重显示仪表，经放大、滤波等处理，通过RS232通信端口传输到自动称重系统计算机，计算机在短时间内多次采集信号，经分析计算判断信号是否稳定到最大允许误差（5kg）范围内，基于快速与准确条件自动取值并保存重量、时间到数据库文件，操作成功后送灯光或铃声信号提示吊运物资离开，该次称重过程完成，仪表进入清零准备状态，清零持续稳定5秒后，进入下一次称重作业过程。
 
    为适应企业应用需求，系统另设计有如下功能：
    a、 手动取值：当称量大吨位海绵钛产品时需要操作工站上秤台协助，此时重量显示不真实，需手动取重量数据。
    b、 称重阀值：设定为100kg，在秤体有一人通过、清理卫生、维修时放置小工具的等情况下不取值，防止产生虚假信息。
    c、 统计报表：灵活多样，功能强大的统计报表极大方便了企业应用。
    d、 称重日志：称重物资一旦接触秤台，系统根据采样周期保存临时数据到当天日志，以方便计量溯源管理，如图2示。
 
    3.1.2 串口通信线路
   RS232口通信各种资料论述较多，在此不赘述，其端口应用列表如下：

 
                                                                                                                                                                              3.1.3 软件读取设计
    通信链路建立后，关键是如何利用程序语言从仪表中将数据读取到计算机并显示出来，程序建立一个先进先出的队列用以存放一定数量的采样数据，判断该队列数值是否符合统计规律，若误差在统计经验值内则取值，否则继续采样计算，以待后续稳定数据。以下是部分delphi代码用以说明。
 //（1）、端口设置，准备工作……
  rt := 1;                  //通信端口com1;
   gs := '9600,n,8,1';       //通信速率设置;
   ode := 0 ;                //传输方式
   erCount := 0;             //缓冲区清空;
    ……
   if not en then
     en := True;         //打开端口进行通信
//（2）、数据读取、处理、显示
readata := ;              //数据读取;
ExecuteData(readata);                 //数据处理;
    DisplayScreen(readata);               //数据显示;
   ……
//(3)、手自动作业模式、开关量卡工作设置、外围指示控制等
if (ZT8408_OpenDevice(m_cardNO) <> 0) then   //开关量卡功能检测
      MessageBox(,'打开硬件卡功能失败','',MB_OK);
workMode := 'AutoWork';            //自动、手动模式设置 
PlayRing();                          //灯光或铃声提示现场;

    经过持续改进，不断调整采样统计经验值（dvCount）作为取值的依据,根据现场多次测试与观察，最终确定统计经验值dvCount值与现行仪表分度值5kg设定相等，即允许天车在作业过程中对物资称重有正负5kg的误差。
    
 if dv <= dvCount  then          //dvCount = 5 Kg; dv是采样统计值
      begin
        ……                       //符合取值，相关处理。
      end
    这个设定一方面满足仪表误差要求，另一方面符合现场称重作业快速准确要求，对天车工也提出更好的作业技能标准，对精确物资计量工作起到重要保证（如果称重过程中天车放下物资晃动太大，会导致采样记录集误差大而不予取值，直至3-5秒稳定后再取），对秤体设备的维护保养工作也有相当意义。
    3.1.4 开关量卡应用
    (1) 当自动计量计算机从串口接收到称重信号，经软件系统自动取值后，软件接通开关量卡件输出通道虚拟开关，向外围24VDC继电器送出24V线圈控制信号，直流继电器接通交流电源，现场声光设备工作，如图3所示。
    （2）设置手动按钮指示开关以方便“手动取值”操作完毕时接通现场声光指示装置。
 

    3.1.5系统软件流程图：
                                                                                                                                                                 

                                                                                                                                                            3.2电子地上衡参数：
    电子地上衡：10t15t缓冲式电子秤。
    检定分度值：e = 5kg
    准确度等级：OIML III
    3.3仪表参数：
    托利多金鸟（ xk3130）、托利多xk3127（8142Pro+）
    准确度等级：OIML III
    3.4自动称重系统软硬件概况
    开关量卡件：中泰PCI-8408
    程序设计语言：Delphi 7
    现场控制柜： 24V直流（S-50-24 ）电源为开关量卡、声光报警继电器供电。

    4．结束语
    本项目在自企业实施后，在现场应用良好，降低了计量管理人员劳动强度，计量数据能够快速、准确、自动采集，并辅助功能齐全的统计报表，对企业基础计量信息系统的建设有一定的推广应用价值。

                       
                      
                   

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