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工業(yè)電子稱(chēng)重技術(shù)的出現(xiàn)，極大促進(jìn)了工業(yè)制造技術(shù)的發(fā)展。特別是稱(chēng)重自動(dòng)配料技術(shù)和產(chǎn)品，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)用，既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率。工業(yè)稱(chēng)重儀表的應(yīng)用越來(lái)越多，稱(chēng)重儀表技術(shù)也得到了較快地發(fā)展，木文結(jié)合相關(guān)電子技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)對(duì)稱(chēng)重儀表的要求簡(jiǎn)單分析了稱(chēng)重儀表的未來(lái)發(fā)展方向。

 

一、稱(chēng)重儀表的沿革與現(xiàn)狀

    早期的稱(chēng)重儀表基于早期單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)重信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)換處理，由于數(shù)字電路和模擬技術(shù)的發(fā)展水平較低，導(dǎo)致儀表非常復(fù)雜而且操作繁瑣:參數(shù)設(shè)置依靠數(shù)十個(gè)DIP開(kāi)關(guān)的位置來(lái)確定;多只傳感器需要串連接入儀表，以補(bǔ)償放大電路的不足，但由此帶來(lái)的角差調(diào)整問(wèn)題一直無(wú)法解決;到上個(gè)世紀(jì)八十年代末九十年代初的時(shí)候，電子稱(chēng)重技術(shù)經(jīng)歷了一次飛速的發(fā)展，現(xiàn)在普遍使用的稱(chēng)重儀表基木成型:各種參數(shù)通過(guò)按鍵即可設(shè)置;通過(guò)按鈕即可進(jìn)行各種操作;由于放大電路和高速高精度A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)的突破，多稱(chēng)重傳感器并聯(lián)接入稱(chēng)重儀表，有效解決了傳感器角差問(wèn)題，使得計(jì)量更準(zhǔn)確、可靠。

    上世紀(jì)九十年代末的時(shí)候數(shù)字式稱(chēng)重傳感器開(kāi)始逐漸在國(guó)外應(yīng)用，出現(xiàn)了相應(yīng)的數(shù)字式稱(chēng)重儀表:可將多路數(shù)字傳感器的信號(hào)同時(shí)輸入儀表，在檢測(cè)總重量的同時(shí)可分別看到各傳感器的資料，帶來(lái)了更換傳感器免標(biāo)定、總量數(shù)據(jù)更穩(wěn)定、傳輸距離更遠(yuǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字化稱(chēng)重的出現(xiàn)是稱(chēng)重儀表產(chǎn)品和應(yīng)用的又一飛躍。

 

二、微電腦處理技術(shù)的高速發(fā)展與現(xiàn)代工業(yè)的需求決定了未來(lái)稱(chēng)重儀表的發(fā)展方向

    隨著工業(yè)過(guò)程稱(chēng)量工藝的發(fā)展，對(duì)稱(chēng)重儀表的要求也越來(lái)越高，其外延也逐漸擴(kuò)大，逐漸兼有PLC,PC的部分功能。從之前的單一物理量發(fā)展到今大的多通道、多物理量發(fā)展;在性能上，向高速率、高靈敏度、高準(zhǔn)確度、高可靠性方向發(fā)展;在結(jié)構(gòu)上，向智能化、模塊化、可二次開(kāi)發(fā)的方向發(fā)展;隨著現(xiàn)代工業(yè)信息化發(fā)展的要求，稱(chēng)重儀表出現(xiàn)了各種總線(xiàn)、以太網(wǎng)等多種通訊接口，朝著接口豐富、便于與計(jì)算機(jī)、PLC連接的方向發(fā)展;外觀和操作界而向更加美觀，更人性化、個(gè)性化設(shè)計(jì)方向發(fā)展。

    電子技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論MCU性能的提升，數(shù)字電路和模擬電路技術(shù)的進(jìn)步，還是嵌入式系統(tǒng)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，都從各個(gè)方而極大促進(jìn)了稱(chēng)重儀表的發(fā)展。

    通訊接口的豐富，極大方便了稱(chēng)重儀表與PLC和PC等上位機(jī)系統(tǒng)的通訊。為方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，現(xiàn)在新開(kāi)發(fā)的稱(chēng)重儀表已經(jīng)開(kāi)始配備大容量存儲(chǔ)器，如微機(jī)硬盤(pán)以及可熱拔插的外置存儲(chǔ)器如CF卡、SD卡等，便于用戶(hù)將PC上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到PC上，或者到PC上進(jìn)行

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

 

三、國(guó)外幾種典型代表產(chǎn)品

    目前國(guó)外比較典型的代表產(chǎn)品有日木AND的4820，在集成部分PLC功能的同時(shí)具備良好的人機(jī)界而和稱(chēng)重管理功能，另一款是Unipulse的F805系列儀表，是典型的多用途專(zhuān)業(yè)儀衣根據(jù)更換軟件和輸入輸出接口配置確定儀表功H}?，F(xiàn)分別簡(jiǎn)介如:2007年為現(xiàn)實(shí)，電路噪聲大幅度減小使得進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)更為真實(shí)，同時(shí)從12位A/D轉(zhuǎn)換到24位的A/D轉(zhuǎn)換模塊使得模數(shù)轉(zhuǎn)換精度大大提高，同時(shí)采樣速度的大幅提高，從10次//s到4000次//s使單位時(shí)間內(nèi)采集到更多數(shù)據(jù)，使稱(chēng)重儀表實(shí)現(xiàn)高速率，高準(zhǔn)確度，高精度成為可能.

    從51系列到高速51系列芯片，發(fā)展到今大的

ARMS芯片，MCU性能的大幅提升，可將A/D采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)更為有效的控制算演例如模型預(yù)測(cè)MPC算法，該算法是一種典型的智能控制算法，它在上世紀(jì)80年代就開(kāi)始運(yùn)用在計(jì)算機(jī)，該算法具有自學(xué)習(xí)的能力)，使得稱(chēng)重儀表實(shí)現(xiàn)更高的準(zhǔn)確性。但這些算法需要大的運(yùn)算量和內(nèi)存，這在以前的嵌入式系統(tǒng)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，直到現(xiàn)在出現(xiàn)運(yùn)算能力達(dá)到200MIPS以上，并支持虛擬內(nèi)存的ARMS處理器出來(lái)后才可以在儀表上實(shí)現(xiàn)。AD4820就是這樣一個(gè)基于ARMS芯片和嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理速度的提高也使得稱(chēng)重儀表實(shí)現(xiàn)多通道、多物理量處理成為可能，如鋼鐵廠(chǎng)普遍需求卻無(wú)良好解決辦法的負(fù)壓補(bǔ)償儀表，以及廣泛應(yīng)用在測(cè)力分析系統(tǒng)中的高精度力一位移分析儀表等，都使稱(chēng)重儀表更突出多過(guò)程量的處王里了。

    近年新的高性能ARMS , ARM11處理器的應(yīng)用，以及嵌入式操作系統(tǒng)如uCOS- II, VXWORKS,linux, WinCE等在其上的移植，為儀表的嵌入式開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)大的工作平臺(tái)。有了操作系統(tǒng)，就可以使儀表的開(kāi)發(fā)分工化，可以把軟件和硬件的開(kāi)發(fā)區(qū)分得更明顯。從而更有利于各方而人才的合作開(kāi)發(fā)，從而可以開(kāi)發(fā)更加復(fù)雜的儀表系統(tǒng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，不僅使儀表的長(zhǎng)期可靠性得到提高，也使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量加大，在某些場(chǎng)合，稱(chēng)重儀表甚至可以替代PC的部分功能。例如配方管理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、歷史數(shù)據(jù)回放等功能。與此同時(shí)，現(xiàn)代嵌入式軟件技術(shù)使稱(chēng)重儀表具有二次開(kāi)發(fā)的平臺(tái)，在儀表上也可以象在PLC或PC上按需進(jìn)行編程，使稱(chēng)重儀表能滿(mǎn)足各種不同的工藝需求。

    網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展，要求稱(chēng)重儀表的接口越來(lái)越豐富，在新型MCU的支持卜，除最為常用的模擬量0 ^-10 V/4 ^-20m八)、串只RS232/RS485)外，現(xiàn)在越來(lái)越多的Profi- BUS_ MOD- BUS以及工業(yè)以太網(wǎng)

AND4820簡(jiǎn)介:

1. 特點(diǎn)可通過(guò)板卡擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)不同功能;
2. 具備可編程順序控制器的功能;
3. 可檢測(cè)和處理重量、流量、溫度、壓力、位移、脈沖速度等;
4. 專(zhuān)用的操作系統(tǒng)可提供便捷的二次開(kāi)發(fā)功能應(yīng)對(duì)不同應(yīng)用;
5. 多個(gè)控制器可工作于卞從模式;
6. 支持復(fù)雜的控制算法;
7. 可通過(guò)板卡擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)控制多臺(tái)秤;
8. 通過(guò)更換軟件可適應(yīng)皮帶秤、失重秤、累加秤等不同的應(yīng)用。
9. 高速、高精度A/D采樣;
10. 可設(shè)定Master/slave工作模式實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)網(wǎng)協(xié)同配料;
11. 靈活多樣的的通訊接口，實(shí)現(xiàn)與各種設(shè)備的通計(jì){。

F805簡(jiǎn)介:

彩色觸摸屏操作，人性化的人機(jī)界而多功能版本可適用多種不同應(yīng)用場(chǎng)合AD4820和F805都是基于ARNI9芯片和嵌入式操作系統(tǒng)之上實(shí)現(xiàn)的。如果沒(méi)有嵌入式操作系統(tǒng)的輔助，那AD4820和F805的開(kāi)發(fā)是不可想象的。

 

四、未來(lái)稱(chēng)重儀表的發(fā)展趨勢(shì)

    未來(lái)稱(chēng)重儀表從總體上講將根據(jù)稱(chēng)重工藝的要求，研發(fā)和生產(chǎn)針對(duì)性更強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)儀表，功能方而朝著實(shí)現(xiàn)多物理量，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力方向發(fā)展，可靠性、智能化、功能多樣化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化，也是未來(lái)稱(chēng)重儀表的發(fā)展趨勢(shì);除了滿(mǎn)足稱(chēng)重工藝的不斷發(fā)展需求外，稱(chēng)重儀表在易用性方而也會(huì)有較大的突破夢(mèng)傻瓜式”儀表在不久的將來(lái)將廣泛應(yīng)用在各種稱(chēng)重場(chǎng)合。

1.智能化

    隨著嵌入式系統(tǒng)運(yùn)算能力的大幅提升，以及嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用，使得許多優(yōu)秀的高級(jí)控制算法可以應(yīng)用到儀表上，例如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、迭代控制等等。使得儀表具有對(duì)各種工控環(huán)境自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，從而使人們的同時(shí)大大減少了現(xiàn)場(chǎng)的操作人員的數(shù)量。

2系統(tǒng)可靠性大大提高

    由于系統(tǒng)PLC、變頻器等均采用進(jìn)口器件，并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選，系統(tǒng)工作幾年來(lái)一直運(yùn)行穩(wěn)定，大大減少設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用。

3綠色設(shè)計(jì)和人性化設(shè)計(jì)得到充分體現(xiàn)

    進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)保意識(shí)明顯增強(qiáng)，綠色設(shè)計(jì)技術(shù)作為一門(mén)新興課題正在各行各業(yè)快速應(yīng)用。正是由于該系統(tǒng)充分利用綠色設(shè)計(jì)這一先進(jìn)思想，使得系統(tǒng)投入運(yùn)行后取得許多事前人們意想不到的效果。

4產(chǎn)品質(zhì)量和合格率明顯提高

    應(yīng)生產(chǎn)工藝需要，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定好參數(shù)后，生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)格采用自動(dòng)控制，避免了人為因素的干擾，從而大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率。

5工藝控制平穩(wěn)、穩(wěn)定

    系統(tǒng)中采用變頻控制，并對(duì)系統(tǒng)參數(shù)實(shí)行最優(yōu)計(jì)算，焊接誤差控制在士1%范圍內(nèi)，并能平穩(wěn)地工作。

6節(jié)能效果顯著

節(jié)能效果顯著，經(jīng)核算，系統(tǒng)中電機(jī)功率為S.SkW，實(shí)際工作中，采用變頻調(diào)速功率只達(dá)到55%^-60%之間，平均每臺(tái)可節(jié)省功率2.OkW，按300 X24=7200h/年臺(tái)算，這樣該系統(tǒng)每年可節(jié)省7200 X2.0 X 1=1.44萬(wàn)元，同時(shí)還減少電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊。

 

五、結(jié)束語(yǔ)

    通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多年的使用情況來(lái)看:其一，系統(tǒng)的可靠性好，解決了以前立焊的難題;其二，系統(tǒng)的焊接精度高，有效地保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量;其二，大大提高工作效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，維護(hù)了工人的身心健康;其四，節(jié)能效果顯著;其五，環(huán)境污染程度低。總之，該系統(tǒng)自投產(chǎn)以來(lái)不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，同時(shí)又克服了環(huán)境污染問(wèn)題，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

  

 

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