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称重模块电子秤称重技术
发布于:2017-02-13 14:07:40 点击量:

称重模块电子秤的三组计量值称重技术,简称“三计称重技术”。该技术解决了多称重模块电子秤中某一称重模块出现故障或异常不能及时发现,称重系统不能计量的难题,提高了多称重模块电子秤称重的可靠性及准确性。

一、三计称重技术原理

1. 称重技术发展回顾

称重技术从早期的纯机械秤开始,利用杠杆原理进行称重,重物通过传力机构施压在杠杆上,B 处作为杠杆力点,用机械形式指示检测重物的重量值。随着电子技术的发展,称重模块及数字[称重仪表]1的出现,纯机械秤变为机电结合秤。如图2 所示,A 处作为杠杆支点,重物通过传力机构施压在杠杆上,处作为杠杆力点,称重模块把受力后的机械变形转变为电子信号输出给数字仪表,数字称重仪表用电子形式显示检测重物的重量值。

近年来随着称重模块及称重仪表的技术进步和价格的降低,机电结合秤发展为全电子结构形式的电子秤。杠杆A、B 处均作力点且装有称重模块,通过力点上的称重模块把受力后的机械变形转变为电子信号输出给基于微处理器控制的称重仪表,称重仪表用数字形式显示检测重物的重量值。

2. 互为虚拟绞支理论

从上述称重技术发展的三个阶段可以看出,通过杠杆原理检测重物的重量值是可靠的、准确的。三个阶段的发展其主要区别是机械结构愈来愈简化。进入本世纪以来,电子秤绝大部分变为全电子结构形式。

通过研究发现在全电子结构的电子秤中,仍内含杠杆式检测重量的虚拟杠杆结构存在,由此虚拟杠杆结构也可以获得测量重量值。

这样,我们在全电子结构的电子秤中找到了互为虚拟绞支的二组杠杆。通过互为虚拟绞支的二组杠杆产生的二组计量值,加之全电子结构产生的一组计量值,三组计量值由此获得。

3. 自动识别技术

在发现获得三组计量值后,通常把全电子结构产生的一组计量值作为称重仪表的主计量显示,用于正常计量显示;把互为虚拟绞支的二组杠杆产生的二组计量值作为辅计量。

由于二组辅计量在校准时是与主计量一并进行校准的,因此正常情况下,三组计量值应是相等的,二组辅计量在称重时进行实时在线进行比对,如果二者超过设定误差,则判断出其中一组辅计量所用称重模块可能出现故障或异常,异常产生的原因主要有:称重传感器自身故障、称重模块受力处机械变形、物料堵塞影响称重模块正常受力、外界恶意干扰称重模块的输出等。

如果辅计量秤的称重单元是由二个及二个以上称重模块构成的,称重仪表则再逐个比较判断每个称重传感器输出是否正常;如果辅计量秤的称重单元是由一个称重模块构成的,称重仪表则再比较此称重模块皮重时的输出;经过比较找出有故障的或异常的称重模块。

称重仪表软件自动识别剔出有故障或异常的称重模块产生的辅计量,把无故障称重模块的辅计量作为正确计量值,用辅计量的正确计量值自动替代主计量显示。此时,保证了称重系统即使某一称重模块出现异常或故障,称重工作仍可以继续进行,确保称重的可靠性和准确性。

4. 偏载补偿技术

对有受偏载影响的电子秤,采用了偏载补偿技术。为了减少偏载对计量精度的影响,仪表软件设计有一记录器,该记录器将记录一定时间内二辅计量的偏载比例系数,受力均匀时,二辅计量偏载比例系数是1:1,受力偏载时,二辅计量偏载比例系数可能是1.1:0.99 或其它。

如果某一称重模块损坏时,称重仪表将把记录器记录的比例系数对其中一辅计量进行补偿,使其偏载对计量的精度影响降到最低。

5. 分路A/D 转换技术

传统的模拟称重模块组成的电子秤,通常把电子秤中的N 个称重模块并联为1 路,经1 路A/D转换通道进入数字称重仪表。此种连接形式的不足是:如果某一称重模块出现故障或异常,不易及时发现,导致影响计量的准确性,造成经济损失。三计称重技术采用的是N 个称重模块经过N 路A/D 转换通道进入称重仪表,也就是每1 路称重模块对应1 路A/D 转换,通过每1 路称重模块的不同组合,形成三组计量。其优点是及时发现称重模块的故障或异常,避免经济损失。

二、三计称重技术应用———皮带秤

基于三计称重技术研发的三计皮带秤使一台皮带秤具有三组累计量:一组主累计量和两组辅累计量。两组辅累计量进行实时在线比对,如发现辅累计量超差,则分别对每个称重传感器进行比对判别,确定称重模块是否有故障或异常(秤架卡料、支撑变形、结构变化、螺栓松动等),将有故障或异常称重模块的一组辅累计量加以隔离,采用另外一组正常的辅累计量自动替代主累计量。此时,皮带秤称量工作不中断,系统继续运行。从而保证在皮带秤的某一称重模块有故障或异常时,系统仍可以进行可靠的计量。大大的提高了皮带秤运行的可靠性和计量精度的准确性,从而避免由于称重模块发生故障或异常造成计量不准,产生严重的经济损失。

三计皮带秤工作原理:

以四个称重模块支撑全悬浮秤架的皮带秤为例,三计皮带秤是将四个称重模块分成四路独立信号进入现场数字转换器,数字转换器将称重模拟信号就地转换为数字信号传送到称重仪表,称重仪表通过将四路独立称重信号分别组合并结合速度称重模块的信号计算得到三组输送物料的累计量及瞬时流量,即一组主累计量和二组辅累计量。

主累计量由四个称重模块支撑形成的全悬浮式秤架组合产生,另外两组辅累计量分别由A、B 称重模块支撑形式单杠杆秤架(此时C、D 称重模块作为支点) 及C、D 称重模块支撑形成的单杠杆秤架(此时A、B 称重模块作为支点)产生的。

称重仪表正常显示主累计量,同时二组辅累计量实时在线比对,如果二组辅累计量相差过大,超过设定范围,则对构成二组辅累计量的称重传感器输出信号分别进行对比,误差超过设定范围的称重模块即为有故障的一组辅助计量。

同时,选择无故障的一组辅累计量替代主累计显示,从而保证皮带秤在某一称重模块有故障或异常时仍然可以进行称重,提高了皮带秤运行的可靠性和计量精度的准确性。

三、三计称重技术应用———料斗秤

三计称重技术应用到料斗秤的容量可以从几公斤到几百吨,称重模块数量可以2、3、4、6只。一台三计料斗秤具有三组计量值:一组主计量值和两组辅计量值。两组辅计量值进行实时在线比对,如发现辅计量值超差,则对称重模块进行比对判别,确定称重模块是否有故障,将有故障称重模块的一组辅计量值加以隔离,采用另外一组正常的辅计量值自动替代主计量值。

此时,料斗秤称量工作不中断,系统继续运行。从而保证在料斗秤的某一称重模块发生故障时,系统仍可以进行可靠的计量。

三计料斗秤工作原理:

料斗秤是由四个称重模块直接支撑,称重模块分成四路独立信号进入现场数字转换器,数字转换器将称重模拟信号就地转换为数字信号传送到称重仪表,称重仪表通过将四路独立称重信号分别组合运算形成三组计量值:一组主计量值和二组辅计量值。

主计量值由四个称重模块的测量输出信号组合产生,另外两组辅计量值分别由A、B 称重传感器的测量输出信号(此时C、D 称重模块作为支点),C、D 称重模块的测量输出信号(此时A、B 称重模块作为支点) 产生的。

称重仪表正常显示主计量值,同时二组辅计量值实时在线比对,如果二组辅计量值相差过大,不在设定范围内,则对二组辅计量值产生的称重模块输出信号分别进行对比,判断出有故障的称重模块;同时选择二组辅计量值中无故障的一组辅计量值替代主计量值显示,从而保证料斗秤在某一称重模块有故障时仍可靠的进行称重。

而此时系统不需要停机,设备仍可以继续运行,待整个运行工作结束停机后,再进行故障称重模块的更换,从而避免了由于工作中更换称重模块需要对料斗秤重新标定所带来的各种损失,提高了电子料斗秤工作的可靠性。

为称重显示器的工作界面,称重仪表正常工作,显示主计量值及二组辅计量值,此时三组计量值相同,均为20kg;7- 2 界面为当其中一个辅助计量秤的一个称重传感器发生故障时显示,[称重显示器]2自动判别并识别出另一个正确的辅计量用于主显示,同时显示“系统报警”;7- 3 界面为按下“系统报警”按键,称重显示器将显示报警明细,告知哪一个称重模块出故障,非常方便故障称重模块的排查。

总之,三计称重技术不仅适用于皮带秤、料斗秤,而且还适用于地磅、电子秤、检重秤、平台秤和灌装秤等其它多称重模块电子秤。正是由于电子技术等高科技的发展,才使得三计技术得以突破传统的电子秤理念,它不仅提供了一种电子秤实时在线故障自诊断的方法,更是使得电子秤在故障状态下能够继续正常准确地运行,极大地提高了系统的可靠性。而当三计技术成为电子秤的基本理念之后,也必然为电子秤的发展开拓了新的广阔前景。



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