地磅稱重計量的數(shù)字改造及應(yīng)用——以中石化南陽石蠟精細(xì)化工廠為例

本文主要介紹了地磅的改造及改造后的結(jié)構(gòu)與原理，說明數(shù)字傳感器具有優(yōu)越性，在解決計量誤差方面值得推廣與應(yīng)用。

衡器作為一種法定的計量器具，它的應(yīng)用不僅與人民的生活密切相關(guān)，而且廣泛滲透到國民經(jīng)濟(jì)各個部門、各個行業(yè)，對維護(hù)市場經(jīng)濟(jì)秩序和國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展起到十分重要的作用。南陽石蠟精細(xì)化工廠銷售部有2臺地磅，型號分別為SCS-100，SCS-120，額定載重量分別為100噸，120噸。他們擔(dān)負(fù)著全廠的汽油、柴油、液化氣、丙烯等諸多產(chǎn)品的銷售計量任務(wù)。地磅計量的準(zhǔn)確性直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營和成本核算，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益影響巨大，可在使用過程中，兩臺衡器卻出現(xiàn)了計量誤差大的問題，已經(jīng)越來越多的受到了領(lǐng)導(dǎo)和員工的關(guān)注。

1、改造方案

該兩臺地磅因承擔(dān)著眾多產(chǎn)品銷售計量任務(wù)，使用率高，時間長，設(shè)備老化嚴(yán)重、故障頻繁，造成計量不準(zhǔn)和維修成本大的問題，這說明他已經(jīng)不能適應(yīng)新的計量需求了。廠技術(shù)人員現(xiàn)場查看，查閱汽車衡的相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)地磅秤體鋼板完好、無變形現(xiàn)象，而儀表線卻出現(xiàn)老化，橋式傳感器有銹蝕并屬模擬傳感器。管理技術(shù)人員果斷決定對汽車衡進(jìn)行改造。我們的改造要本著既要節(jié)約成本，又要能夠滿足日益增長的新的計量需求，又要夠適應(yīng)微電子和計算機(jī)的發(fā)展方向，決定把稱重傳感器由模擬型更換為數(shù)字型。為了能夠與改造后的地磅相匹配，原有的稱重儀表需重新更換。因地磅鋼板勿需更換，但必須對其防腐刷漆。改造仍由廠家現(xiàn)場安裝調(diào)試。2013年3月改造完畢，調(diào)試正常，并按規(guī)定校驗(yàn)，投入使用。

2、地磅新系統(tǒng)

2.1衡器結(jié)構(gòu)：改造后的地磅主要由稱重傳感器、顯示儀表、秤體等三大部分構(gòu)成。秤體是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械傳力復(fù)位系統(tǒng),包括接受被稱物體載荷的承載器、傳力復(fù)位機(jī)構(gòu)、限位裝置等,它是地磅的主要承載部件,起到了承受物體重量的作用。秤臺和傳力機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將物體的重量準(zhǔn)確的傳遞給稱重傳感器。稱重傳感器(一次儀表)位于秤臺和基礎(chǔ)之間,將被稱物體的重量按一定的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的毫伏級電信號,通過接線盒信號電纜輸出到稱重顯示儀表(二次儀表)。稱重

圖一 地磅結(jié)構(gòu)示意圖顯示儀表，用于測量一次轉(zhuǎn)換原件輸出的電信號值，并以數(shù)字方式把重物的量值顯示出來。為提高測量的準(zhǔn)確度，加快稱量速度，在顯示儀表已廣泛采用微處理機(jī)和小型電子計算機(jī)，提高了電子衡器的自動化程度（見圖一）。

2.2衡器工作原理：承載貨車進(jìn)入秤臺，在物體重力作用下，使稱重傳感器彈性體產(chǎn)生形變，粘貼于彈性體上的應(yīng)變計橋路阻抗失去平衡，輸出與重量數(shù)值成比例的電信號，經(jīng)傳感器內(nèi)部的放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器等電子元器件進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，輸出數(shù)字信號，各傳感器數(shù)字信號經(jīng)接線盒進(jìn)入稱重顯示儀表直接顯示出重量等數(shù)據(jù)。如果顯示儀表與計算機(jī)、打印機(jī)連接，儀表可同時把重量信號輸給計算機(jī)等設(shè)備組成稱重管理系統(tǒng)（見圖二）。

2.3數(shù)字傳感器：選用CZL-YB-40SP傳感器，是地磅的核心部件，起著將重量值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的可測電信號的作用，它的優(yōu)劣性直接關(guān)系到整臺衡器的品質(zhì)。

2.3.1數(shù)字傳感器的獨(dú)特處：（1）數(shù)字變換及補(bǔ)償技術(shù)。稱重傳感器內(nèi)部含有模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置及CPU處理單元，傳感器的性能采用數(shù)字化誤差補(bǔ)償技術(shù)和高度集成化電子元件，用軟件實(shí)現(xiàn)傳感器的線性、零點(diǎn)、溫漂、蠕變等性能參數(shù)的綜合補(bǔ)償，消除了人為因素對補(bǔ)償?shù)挠绊憽＃?/span>2）橋式技術(shù)。采用柱式技術(shù)，不倒翁結(jié)構(gòu)，抗側(cè)向力好、自動調(diào)心復(fù)位，現(xiàn)場安裝方便快捷。（3）智能化技術(shù)。可根據(jù)指令更改傳感器特性參數(shù)和不同的應(yīng)用環(huán)境采用不同的濾波方式。（4）數(shù)字通訊技術(shù)。采用RS485接口，實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸距離不小于1000米。輸出信號可達(dá)３～4Ｖ，抗干擾能力和系統(tǒng)防雷擊能力均很強(qiáng)。（5）完全杜絕遙控裝置作弊。數(shù)字傳感器特有的傳輸方式可以完全防止利用簡單電路改變信號的大小，避免用戶的損失。

2.3.2數(shù)字傳感器的優(yōu)越性。（1）數(shù)字式稱重儀表直接處理數(shù)字信號，擺脫了模擬式稱重儀表存在“敏感區(qū)”的缺陷，儀表的抗干擾和現(xiàn)場適應(yīng)能力得到很大的提高，所以精度高。（2）一致性好，便于互換：傳感器經(jīng)過A/D數(shù)字補(bǔ)償過后，各個傳感器的線性內(nèi)碼控制在三萬分之一以內(nèi)。傳感器互換性得到明顯提高。（3）智能化：數(shù)字式汽車衡儀表在故障檢測，現(xiàn)場準(zhǔn)確判定故障傳感器、安裝調(diào)試中自動數(shù)字化角差修正、數(shù)字化線性修正和獨(dú)立傳感器測量值檢測等方面更加簡潔、方便和人性化。（4）抗干擾強(qiáng)：由于A/D轉(zhuǎn)換直接在傳感器內(nèi)部完成，傳感器直接輸出數(shù)字信號，克服了以往模擬傳感器微小模擬信號傳輸中易于受干擾的特點(diǎn)，增強(qiáng)了抗干擾能力，提高了信號的分辨率和穩(wěn)定性。（5）傳輸距離遠(yuǎn)：數(shù)字式汽車衡配數(shù)字傳感器和數(shù)字儀表之間的連接采用RS485通訊接口。信號傳輸距離遠(yuǎn)，可以達(dá)到至少1.0公里傳輸距離。（6）測量適應(yīng)性強(qiáng)：數(shù)字儀表對汽車衡現(xiàn)場的使用環(huán)境、傳感器靈敏度的要求比模擬汽車衡低，信號處理范圍要比模擬汽車衡大等。（7）防止作弊，有報警提示：防作弊：純數(shù)字信號的傳輸和處理，杜絕了當(dāng)前通過改變模擬信號實(shí)現(xiàn)計量作弊的可能，增強(qiáng)了地磅計量安全性和真實(shí)準(zhǔn)確性。

3、稱重儀表

（1）工作方式。通過測量稱重傳感器的信號變化，測量出稱臺上被稱重物的重量，并以數(shù)字形式顯示出來。根據(jù)不同的需要通過人機(jī)對話選擇不同的稱重和打印方式，可分段自動量程選擇，具有較強(qiáng)的故障自診斷功能。它與相配對的計算機(jī)，打印機(jī)等設(shè)備組成稱重管理系統(tǒng)。（2）儀表特點(diǎn)。去皮功能：包括手動去皮、數(shù)字去皮、自動去皮；累加、累減功能：總和值最大8位，累加次數(shù)值最大8位，并且有50個分類累加；車輛存儲功能：可存儲8位數(shù)字的200輛車號和皮重；代碼功能：有50組代碼，可分別設(shè)定皮重、下限、欠量、超量、上限；記錄功能：可記錄800組稱重數(shù)據(jù)；查詢功能：可進(jìn)行車號/皮重、代碼、記錄等的查詢；四角調(diào)整：可以進(jìn)行自動及手動四角校準(zhǔn)；時鐘顯示功能及打印功能；還有豐富的接口功能：RS-232C/RS-485一個、20mA電流環(huán)一個、打印接口一個。

4、應(yīng)用價值

兩臺地磅改造后，抗干擾能力強(qiáng)、智能化程度高，故障率小，易于操作。地磅較強(qiáng)的防作弊功能，及稱重計量準(zhǔn)確度大大地提高，減少了我廠企業(yè)的損失。這說明數(shù)字汽車衡與傳統(tǒng)的模擬地磅相比，具有很明顯的優(yōu)越性，很值得推廣應(yīng)用。