| 多稱重模塊防爆電子秤稱重技術 | 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轉換技術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故障或異常造成計量不準，同時又不容易發現的難題，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，簡稱“三計稱重技術”。該技術解決了多稱重模塊防爆電子秤中某一稱重模塊出現故障或異常不能及時發現，稱重自動配料系統不能計量的難題，提高了多稱重模塊防爆電子秤稱重的可靠性及準確性。 一、三計稱重技術原理 1.稱重技術發展回顧 稱重技術從早期的純機械秤開始，利用杠桿原理進行稱重，如圖1所示，A處作為杠桿支點，重物通過傳力機構施壓在杠桿上，B處作為杠桿力點，用機械形式指示檢測重物的重量值。 隨著電子技術的發展，稱重模塊及數字儀表的出現，純機械秤變為機電結合秤。如圖2所示，A處作為杠桿支點，重物通過傳力機構施壓在杠桿上，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變為電子信號輸出給數字儀表，數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進步和價格的降低，機電結合秤發展為全電子結構形式的電子秤。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變為電子信號輸出給基于微處理器控制的稱重儀表，稱重儀表用數字形式顯示檢測重物的重量值。 年2.互為虛擬絞支理論 第從上述稱重技術發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、準確 卷的。三個階段的發展其主要區別是機械結構愈來愈簡化。進入本世紀以來，防爆電子秤絕大部分變為全 第電子結構形式。 期通過研究發現在全電子結構的防爆電子秤中，仍內含杠桿式檢測重量的虛擬杠桿結構存在，由此虛擬杠桿結構也可以獲得測量重量值。 這樣，我們在全電子結構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生的二組計量值，加之全電子結構產生的一組計量值，三組計量值由此獲得。 3.自動識別技術 在發現獲得三組計量值后，通常把全電子結構產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生的二組計量值作為輔計量。 由于二組輔計量在校準時是與主計量一并進行校準的，因此正常情況下，三組計量值應是相等的，二組輔計量在稱重時進行實時在線進行比對，如果二者超過設定誤差，則判斷出其中一組輔計量所用稱重模塊可能出現故障或異常，異常產生的原因主要有：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成的，稱重儀表則再比較此稱重模塊皮重時的輸出；經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即使某一稱重模塊出現異常或故障，稱重工作仍可以繼續進行，確保稱重的可靠性和準確性。 4.偏載補償技術 對有受偏載影響的防爆電子秤，采用了偏載補償技術。為了減少偏載對計量精度的影響，儀表軟件設計有一記錄器，該記錄器將記錄一定時間內二輔計量的偏載比例系數，受力均勻時，二輔計量偏載比例系數是1：1，受力偏載時，二輔計量偏載比例系數可能是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對其中一輔計量進行補償，使其偏載對計量的精度影響降到。 5.分路A/D轉換技術 傳統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個稱重模塊并聯為1路，經1路A/D轉換通道進入數字儀表。此種連接形式的不足是：如果某一稱重模塊出現故障或異常，不易及時發現，導致影響計量的準確性，造成經濟損失。 三計稱重技術采用的是N個稱重模塊經過N路A/D轉換通道進入稱重儀表，也就是每1路稱重模塊對應1路A/D轉換，通過每1路稱重模塊的不同組合，形成三組計量。其優點是及時發現稱重模塊的故障或異常，避免經濟損失。二、三計稱重技術應用——皮帶秤 基于三計稱重技術研發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。兩組輔累計量進行實時在線比對，如發現輔累計量超差，則分別對每個稱重模塊進行比對判別，確定稱重模塊是否有故障或異常 （秤架、支撐變形、結構變化、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，自動配料系統繼續運行。從而保證在皮帶秤的某一稱重模塊有故障或異常時，自動配料系統仍可以進行可靠的計量。大大的提高了皮帶秤運行的可靠性和計量精度的準確性，從而避免由于稱重模塊發生故障或異常造成計量不準，產生嚴重的經濟損失。 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入現場數字轉換器，數字轉換器將稱重模擬信號就地轉換為數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，超過設定范圍，則對構成二組輔累計量的稱重模塊輸出信號分別進行對比，誤差超過設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行稱重，提高了皮帶秤運行的可靠性和計量精度的準確性。 三、三計稱重技術應用——料斗秤 三計稱重技術應用到料斗秤的容量可以從幾公斤到幾百噸，稱重模塊數量可以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。兩組輔計量值進行實時在線比對，如發現輔計量值超差，則對稱重模塊 進行比對判別，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，自動配料系統繼續運卷 行。從而保證在料斗秤的某一稱重模塊發生故 障時，自動配料系統仍可以進行可靠的計量。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入現場數字轉換器，數字轉換器將稱重模擬信號就地轉換為數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，不在設定范圍內，則對二組輔計量值產生的稱重模塊輸出信號分別進行對比，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行稱重。而此時自動配料系統不需要停機，設備仍可以繼續運行，待整個運行工作結束停機后，再進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界面為當第其中一個輔助計量秤的一個稱重模塊發生故障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“自動配料系統報警”；第7-3界面為按下“自動配料系統報警”按鍵，稱重顯示器將顯示報警明細，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。正是由于電子技術等高科技的發展，才使得三計技術得以突破傳統的防爆電子秤理念，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下能夠繼續正常準確地運行，極大地提高了自動配料系統的可靠性。而當三計技術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展開拓了新的廣闊前景。 | |
