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1概述

電子皮帶秤的二次儀表經(jīng)歷了機(jī)械累計(jì)器、晶體管模擬二次儀表、集成元件模擬二次儀表后，從上世紀(jì)八十年代起．微機(jī)數(shù)字式皮帶秤就開始取代常規(guī)模擬皮帶秤二次儀表了。其特點(diǎn)除了計(jì)算精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)模擬皮帶秤二次儀表外．功能豐富也是其主要特點(diǎn)。本文首先介紹電子皮帶秤二次儀表的功能，然后著重對二次儀表面板的簡化、PLC+HMI構(gòu)成的二次儀表及二次儀表信號傳輸?shù)默F(xiàn)場總線化做一評述。

2二次儀表的功能

一臺最簡單的電子皮帶秤．它的二次儀表應(yīng)該具有這樣兩個(gè)功能——顯示目前這一瞬間的物料瞬時(shí)流量和某一段時(shí)間內(nèi)的累積流量。為了顯示瞬時(shí)流量．只需將代表物料瞬時(shí)重量的信號與代表皮帶輸送機(jī)皮帶瞬時(shí)速度的信號相乘．即可得出瞬時(shí)流量值。兩個(gè)信號的相乘運(yùn)算可以利用稱重傳感器或者專門的乘法器。在用稱重傳感器進(jìn)行相乘運(yùn)算時(shí)，測速傳感器的脈沖信號須經(jīng)頻率電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓信號(通常為0～10VDC），作為稱重傳感器的激勵(lì)（即供橋電壓），此時(shí)稱重傳感器的輸出信號與速度傳感器的輸輸出信號的乘法運(yùn)算，這種運(yùn)算方式精確度高，目前得到較高的應(yīng)用。為了顯示累積流量．需要對物料瞬時(shí)流量進(jìn)行積分運(yùn)算或累加運(yùn)算，以得出某段時(shí)間內(nèi)的累積流量值。

在一部分電子皮帶秤里，運(yùn)算過程正好相反，它先根據(jù)物料瞬時(shí)重量與皮帶瞬時(shí)速度計(jì)算出累積流量，再根據(jù)累積流量的微分運(yùn)算得出瞬時(shí)流量。由于電子技術(shù)和微處理機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，增加電子皮帶秤的功能所需增加的投資不多，所以近年來二次儀表的功能越來越豐富。對這些功能分類，大致有以下8種。

2.1參數(shù)輸入功能

參數(shù)輸入功能包括輸入量程、托輥間距、皮帶傾角、皮帶周長、零點(diǎn)標(biāo)定皮帶運(yùn)行圈數(shù)、模擬標(biāo)定值、實(shí)物標(biāo)定值、累計(jì)值的分辨率、公制英制單位(如t／h、lb／s)選擇等等。

2.2顯示功能

顯示功能包括：物料瞬時(shí)流量顯示；物料累積流量顯示；單位長度皮帶上瞬時(shí)重量顯示；皮帶瞬時(shí)速度顯示；皮帶負(fù)荷率(單位長度皮帶上瞬時(shí)重量與皮帶秤額定瞬時(shí)重量的比值)顯示；皮帶周長顯示；稱重傳感器原始輸入mV信號顯示；儀表動(dòng)態(tài)零點(diǎn)顯示；儀表滿值系數(shù)顯示；自動(dòng)調(diào)零過程燈光顯示；自動(dòng)量程調(diào)整過程燈光顯示；皮帶秤運(yùn)行時(shí)間顯示；零點(diǎn)調(diào)整次數(shù)顯示；量程調(diào)整次數(shù)顯示。目前，各種顯示功能由模擬指針顯示向數(shù)字顯示方向發(fā)展．由單功能顯示器向1至3個(gè)多功能顯示器方向發(fā)展，由文本顯示器向圖形顯示器方向發(fā)展；顯示功能可用切換開關(guān)、按鍵或觸摸屏來選擇。

2.3運(yùn)算功能

運(yùn)算功能除了上面提到的物料瞬時(shí)重量信號與皮帶瞬時(shí)速度信號的乘法運(yùn)算、累計(jì)運(yùn)算外，還有秤架特性非線性補(bǔ)償運(yùn)算、皮帶傾角自動(dòng)補(bǔ)償運(yùn)算、水份補(bǔ)償運(yùn)算等等功能。秤架特性非線性補(bǔ)償運(yùn)算，即根據(jù)在不同量程范圍(例如20％、40％、60％、80％量程)實(shí)物標(biāo)定數(shù)據(jù)輸入二次儀表后進(jìn)行多段折線補(bǔ)償，如瑞士哈斯勒公司的二次儀表、西門子公司BW100二次儀表都可完成這種補(bǔ)償運(yùn)算功能。皮帶傾角自動(dòng)補(bǔ)償運(yùn)算用于皮帶傾角經(jīng)常變化的堆取料機(jī)，如日本大和公司CFC一100、CFC一200二次儀表均針對這種場合加裝了安裝角度檢測器檢測皮帶機(jī)傾角，然后根據(jù)所檢測的角度完成對秤的零點(diǎn)和量程的變化進(jìn)行補(bǔ)償。水份補(bǔ)償運(yùn)算則是手動(dòng)輸入物料水份值，然后在二次儀表中完成物料水份值補(bǔ)償運(yùn)算。

2.4報(bào)警功能

報(bào)警功能包括；物料瞬時(shí)流量超限報(bào)警；單位皮帶上瞬時(shí)重量超限報(bào)警；皮帶負(fù)荷率超限報(bào)警；皮帶瞬時(shí)速度超限報(bào)警；二次儀表故障報(bào)警；累積流量達(dá)到預(yù)置值時(shí)報(bào)警。通常采用燈光報(bào)警或輸出接點(diǎn)報(bào)警，有少數(shù)二次儀表本身帶音響報(bào)警。

2.5調(diào)整功能

調(diào)整功能主要指零點(diǎn)調(diào)整、量程調(diào)整、多個(gè)稱重傳感器平衡調(diào)整、稱重傳感器及測速傳感器數(shù)值調(diào)整等等功能。零點(diǎn)調(diào)整通常是在皮帶空載運(yùn)行整數(shù)圈的情況下得到零點(diǎn)累積值，再按手動(dòng)調(diào)零，半自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)調(diào)零這三種方式中的一種進(jìn)行調(diào)整。手動(dòng)調(diào)零是指調(diào)零過程由操作人員監(jiān)視并進(jìn)行

調(diào)整。半自動(dòng)調(diào)零是指調(diào)零過程在操作人員給出手動(dòng)指令后自動(dòng)進(jìn)行調(diào)零操作，但也包括只顯示新的零點(diǎn)調(diào)整值，而由操作人員手動(dòng)送入調(diào)整值這樣的調(diào)整過程。自動(dòng)調(diào)零是指在皮帶空載運(yùn)行的條件下，不需操作人員干預(yù)，而調(diào)零裝置可以自動(dòng)進(jìn)行的調(diào)整過程，皮帶是否符合空載運(yùn)行的條件是由二次儀表自動(dòng)判別的。量程調(diào)整應(yīng)在零點(diǎn)調(diào)整以后進(jìn)行，它是在加載可用實(shí)際物料加載或模擬加載)的情況下，當(dāng)皮帶運(yùn)行整數(shù)圈時(shí)得到重量累積值后，再按手動(dòng)調(diào)量程或半自動(dòng)調(diào)量程的方式進(jìn)行調(diào)整。手動(dòng)調(diào)量程是指量程調(diào)整過程中由操作人員監(jiān)視并進(jìn)行調(diào)整。半自動(dòng)調(diào)量程通常采用模擬加載方式進(jìn)行，操作人員給出手動(dòng)指令后，砝碼的重量加到稱重傳感器上，然后自動(dòng)進(jìn)行調(diào)量程操作，但也包括只顯示出新的量程調(diào)整值，而由操作人員手動(dòng)送入調(diào)整值這樣的過程。多個(gè)稱重傳感器平衡調(diào)整。所謂平衡調(diào)整，應(yīng)該是使皮帶秤秤體受力值大小不變而只是受力點(diǎn)沿稱量托輥組軸線方向發(fā)生變化時(shí)，幾個(gè)稱重傳感器的總輸出信號不變或變化很小。在西門子公司BWIO0二次儀表中可通過掛砝碼方式計(jì)算稱重傳感器平衡調(diào)整值并對此進(jìn)行調(diào)整。稱重傳感器及測速傳感器數(shù)值調(diào)整，可根據(jù)實(shí)測值對這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整．還可根據(jù)要求對稱重傳感器測量值、測速傳感器測量值進(jìn)行濾波。列人調(diào)整功能的還有模擬稱重傳感器輸出的功能，模擬測速傳感器輸出的功能及定時(shí)啟動(dòng)然后斷開累積計(jì)數(shù)器的定時(shí)功能。

2.6自動(dòng)控制功能

對配料用電子皮帶秤．有的二次儀表有PID調(diào)節(jié)功能、給料機(jī)控制功能及手動(dòng)自動(dòng)切換功能，以組成配料自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。PID調(diào)節(jié)功能中有常規(guī)的按瞬時(shí)流量進(jìn)行PID調(diào)節(jié)功能，有按一段時(shí)間的流量累計(jì)值進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能(如日本大和衡器公司的CFC-200二次儀表)，有帶死區(qū)控制的PID調(diào)節(jié)(即在偏差值小于預(yù)先指定的死區(qū)值時(shí)，PID調(diào)節(jié)輸出值不變，如湖南計(jì)算機(jī)廠新思維公司的WPC2000二次儀表)，有采用模糊控制功能的(如日本大和衡器公司的CFC-200二次儀表)，有采用大小兩檔流量切換以擴(kuò)大流量控制量秤比的調(diào)節(jié)功能(如日本大和衡器公司的CFC-200二次儀表)。

2.7輸出功能

通常二次儀表可提供一組獨(dú)立的模擬輸出(0～20mA或4～20mA，通常選擇4～20mA)；mA信號代表的參數(shù)值規(guī)定是瞬時(shí)流量或者是在瞬時(shí)流量、皮帶速度、瞬時(shí)荷重中可選擇其中的一個(gè)。通常二次儀表可提供遠(yuǎn)程累計(jì)脈沖輸出信號，其分辨率也可分別設(shè)定。它還可以提供一個(gè)繼電器觸點(diǎn)報(bào)警輸出，可選擇瞬時(shí)流量、皮帶速度、瞬時(shí)荷重等參數(shù)值的上限或下限及系統(tǒng)錯(cuò)誤中的一個(gè)作為報(bào)警參數(shù)。

2.8診斷功能

通常二次儀表在編程模式及運(yùn)行模式里均有錯(cuò)誤診斷標(biāo)志，可以判斷各種參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤及運(yùn)行錯(cuò)誤，另外還可通過某些二次儀表中的參數(shù)顯示值，例如稱重傳感器輸出的mV值、電源電壓反饋值等判斷稱重傳感器供電是否正常、稱傳感器是否損壞。

3二次儀表面板的簡化。

以德國申克公司INTERCONT和中國湖南計(jì)算毫機(jī)廠WPC-DⅡ二次儀表，INTERCONT0的面板上有22個(gè)操作鍵、5個(gè)指示燈，WPC—DlI有0≥17個(gè)指示燈和16個(gè)操作鍵，如復(fù)位、標(biāo)定、自檢、校麓0時(shí)、校皮、清除、查詢、帶長、設(shè)置、打印、給定、自動(dòng)、選擇、上翻、下翻、SHIVF。不但操作鍵多，面板尺寸0也大(WPC-DⅡ?yàn)?09x142mm)。而一些較新推出的二次儀表的面板則簡化了許多，它們的面板尺寸減少(WPC2000為80xl60mm，僅相當(dāng)于原WPC-DⅡ尺寸的30％)的同時(shí)，顯示部分的尺寸增大，顯示內(nèi)容更為豐富。而操作鍵BWIO0為4個(gè)、WPC2000為6個(gè)，但均可通過這幾個(gè)鍵設(shè)置近百個(gè)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)數(shù)十項(xiàng)功能。瑞士哈斯勒公司VHRS二次儀表、江蘇天秤計(jì)控公司SYSTEM6一XP二次儀表也僅有5個(gè)鍵，面板外觀非常簡潔。所以建議國產(chǎn)電子皮帶秤用二次儀表走少鍵盤、多參數(shù)、多功能的思路，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本下降、功能強(qiáng)化的目標(biāo)。4PLC+HMI構(gòu)成的二次儀表由于各種智能儀表的出現(xiàn)．電子皮帶秤二次儀表的功能也可以由智能儀表實(shí)現(xiàn)。早在上世紀(jì)八十年代作者就曾采用過可編程序調(diào)節(jié)器(上海調(diào)節(jié)器廠的DTZB-2310A雙回路調(diào)節(jié)器)、可編程序控制器(美國德州儀器公司的PM550)完成電子皮帶秤

4.二次儀表的功能

近年來，許多電子皮帶秤二次儀表的生產(chǎn)廠家也開始采用這一方案。為了使皮帶秤的二次儀表更快的跟上世界儀器儀表的發(fā)展步伐，國內(nèi)一些皮帶秤生產(chǎn)廠干脆放棄自己研制二次儀表的做法，而采用“短平快”方式以通用儀表構(gòu)成皮帶秤的二次儀表．例如為炯草行業(yè)生產(chǎn)專用皮帶秤的昆船電子公司就采用西門子的S7—200Ja／J,型人機(jī)接口HMI(如富士UG320H—CS4)代替原有二次儀表，不僅提高了儀表的檔次，增強(qiáng)了可靠性，而且像現(xiàn)場總線、與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)、今后產(chǎn)品升級之類問題都一一次性的解決了，其價(jià)格也是用戶可以接受的。徐州三原公司SY2000-ZJP配料系統(tǒng)也采用了進(jìn)口PLC直接接受稱重傳感器和測速傳感器信號，并在PLC中完成瞬時(shí)流量、累計(jì)流量運(yùn)算和物料瞬時(shí)流量的PID調(diào)節(jié)及多種物料的配比控制。該公司CJZ-2000稱重管理系統(tǒng)則采用研華公司的ADAM模塊完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，然后通過RS485送至T控機(jī)。北京航天702所生產(chǎn)的c系列輕型電子皮帶秤采用西門子公司PLC加全彩色觸摸屏作為操作顯示單元，具有豐富的人機(jī)界面，信息全部漢化．用戶使用更簡便，顯示內(nèi)容更詳細(xì)。近年來，一部分PLC生產(chǎn)廠家推出PLC+HMI的一體化控制系統(tǒng)，采用通用控制系統(tǒng)的平臺．配以電子皮帶秤所需特殊軟件，就可以構(gòu)成一臺電子皮帶秤的二次儀表，這樣的PLC控制系統(tǒng)如西門子公司的SIMATICC7系列、以色列Unitronics公司M90／M91微型OPLC(帶操作員面板的PLC)、VISION系列OPLC、貝加萊(B&R1公司的PowerPanel系列等等，這種一體化結(jié)構(gòu)與皮帶秤原有二次儀表的結(jié)構(gòu)形式完全一致，制造廠家和用戶都容易接受，國內(nèi)已有廠家正在與國外廠商合作，采用這種方式開發(fā)包括電子皮帶秤的二次儀表在內(nèi)的稱重儀表系列產(chǎn)品。這種一體化控制系統(tǒng)的顯示面板，簡單的可選用文本顯示器．以1～4行文本顯示有關(guān)參數(shù)，也可選用單色或彩色圖形顯示器，顯示內(nèi)容更豐富、更直觀，還可選用觸摸屏操作代替按鍵操作

5.現(xiàn)場總線化二次儀表

通訊功能強(qiáng)化也是智能化儀表的重要標(biāo)志．通過RS232、RS485、MODBUS等方式進(jìn)行多臺皮帶秤聯(lián)網(wǎng)、集中監(jiān)控或與上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊是大多數(shù)微機(jī)皮帶秤已具有的功能，而采用IEC61158中規(guī)定的現(xiàn)場總線則是微機(jī)皮帶秤通訊功能的發(fā)展趨勢。妙聲力公司的BWIO0有三種通訊方式：DolphinPlus、CVCC、BIC-2。DolphinPlus是以Windows為基礎(chǔ)的妙聲力公司軟件接口和紅外ComVeter連接．可通過Pc機(jī)或筆記本電腦進(jìn)行所有參數(shù)的設(shè)定后下載：CVCC是連接到RS-32或RS-485妙聲力公司雙極回路的通訊接口：BIC一2是妙聲力公司連接到RS-232或RS-485雙極回路的緩沖轉(zhuǎn)接器，每臺BIC一2可接最多6臺BW100，電纜長度最大3000m。妙聲力公司更高檔的BW500二次儀表除可帶Modbus總線外，還可帶Profibus-DP、DeviceNET等現(xiàn)場總線，這樣很容易與西門子公司或其它公司的PLC、DCS系統(tǒng)通訊。申克公司DISOCONT二次儀表可帶Modbus、Profibus-DP、DeviceNET、INTERBUS等現(xiàn)場總線。國內(nèi)湖南計(jì)算機(jī)廠新思維公司W(wǎng)PC2000二次儀表可采用多種總線(RS485／RS422/CANLProfibusLonWorks)通訊方式

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