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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2019-09-28 09:11:21 |來源:中國知網(wǎng)
工業(yè)電子稱重技術(shù)的出現(xiàn),極大促進(jìn)了工業(yè)制造技術(shù)的發(fā)展。特別是稱重自動配料技術(shù)和產(chǎn)品,在工業(yè)生產(chǎn)過程的應(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)稱重儀表的應(yīng)用越來越多,稱重儀表技術(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)對稱重儀表的要求簡單分析了稱重儀表的未來發(fā)展方向。
一、稱重儀表的沿革與現(xiàn)狀
早期的稱重儀表基于早期單片機(jī)技術(shù),實現(xiàn)對稱重信號的放大和轉(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DIP開關(guān)的位置來確定;多只傳感器需要串連接入儀表,以補(bǔ)償放大電路的不足,但由此帶來的角差調(diào)整問題一直無法解決;到上個世紀(jì)八十年代末九十年代初的時候,電子稱重技術(shù)經(jīng)歷了一次飛速的發(fā)展,現(xiàn)在普遍使用的稱重儀表基木成型:各種參數(shù)通過按鍵即可設(shè)置;通過按鈕即可進(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,多稱重傳感器并聯(lián)接入稱重儀表,有效解決了傳感器角差問題,使得計量更準(zhǔn)確、可靠。
上世紀(jì)九十年代末的時候數(shù)字式稱重傳感器開始逐漸在國外應(yīng)用,出現(xiàn)了相應(yīng)的數(shù)字式稱重儀表:可將多路數(shù)字傳感器的信號同時輸入儀表,在檢測總重量的同時可分別看到各傳感器的資料,帶來了更換傳感器免標(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)字化稱重的出現(xiàn)是稱重儀表產(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)的需求決定了未來稱重儀表的發(fā)展方向
隨著工業(yè)過程稱量工藝的發(fā)展,對稱重儀表的要求也越來越高,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,稱重儀表出現(xiàn)了各種總線、以太網(wǎng)等多種通訊接口,朝著接口豐富、便于與計算機(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、個性化設(shè)計方向發(fā)展。
電子技術(shù)的發(fā)展,無論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,都從各個方而極大促進(jìn)了稱重儀表的發(fā)展。
通訊接口的豐富,極大方便了稱重儀表與PLC和PC等上位機(jī)系統(tǒng)的通訊。為方便數(shù)據(jù)存儲功能,現(xiàn)在新開發(fā)的稱重儀表已經(jīng)開始配備大容量存儲器,如微機(jī)硬盤以及可熱拔插的外置存儲器如CF卡、SD卡等,便于用戶將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)計與分析。
三、國外幾種典型代表產(chǎn)品
目前國外比較典型的代表產(chǎn)品有日木AND的4820,在集成部分PLC功能的同時具備良好的人機(jī)界而和稱重管理功能,另一款是Unipulse的F805系列儀表,是典型的多用途專業(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}。現(xiàn)分別簡介如:2007年為現(xiàn)實,電路噪聲大幅度減小使得進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換模塊的信號更為真實,同時從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,同時采樣速度的大幅提高,從10次//s到4000次//s使單位時間內(nèi)采集到更多數(shù)據(jù),使稱重儀表實現(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,實現(xiàn)更為有效的控制算演例如模型預(yù)測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年代就開始運(yùn)用在計算機(jī),該算法具有自學(xué)習(xí)的能力),使得稱重儀表實現(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)中無法實現(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處理器出來后才可以在儀表上實現(xiàn)。AD4820就是這樣一個基于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重儀表實現(xiàn)多通道、多物理量處理成為可能,如鋼鐵廠普遍需求卻無良好解決辦法的負(fù)壓補(bǔ)償儀表,以及廣泛應(yīng)用在測力分析系統(tǒng)中的高精度力一位移分析儀表等,都使稱重儀表更突出多過程量的處王里了。
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,為儀表的嵌入式開發(fā)提供了強(qiáng)大的工作平臺。有了操作系統(tǒng),就可以使儀表的開發(fā)分工化,可以把軟件和硬件的開發(fā)區(qū)分得更明顯。從而更有利于各方而人才的合作開發(fā),從而可以開發(fā)更加復(fù)雜的儀表系統(tǒng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,不僅使儀表的長期可靠性得到提高,也使得數(shù)據(jù)存儲量加大,在某些場合,稱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)計與分析、歷史數(shù)據(jù)回放等功能。與此同時,現(xiàn)代嵌入式軟件技術(shù)使稱重儀表具有二次開發(fā)的平臺,在儀表上也可以象在PLC或PC上按需進(jìn)行編程,使稱重儀表能滿足各種不同的工藝需求。
網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展,要求稱重儀表的接口越來越豐富,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)在越來越多的Profi- BUS_ MOD- BUS以及工業(yè)以太網(wǎng)
AND4820簡介:
F805簡介:
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)用場合AD4820和F805都是基于ARNI9芯片和嵌入式操作系統(tǒng)之上實現(xiàn)的。如果沒有嵌入式操作系統(tǒng)的輔助,那AD4820和F805的開發(fā)是不可想象的。
四、未來稱重儀表的發(fā)展趨勢
未來稱重儀表從總體上講將根據(jù)稱重工藝的要求,研發(fā)和生產(chǎn)針對性更強(qiáng)的專業(yè)儀表,功能方而朝著實現(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,也是未來稱重儀表的發(fā)展趨勢;除了滿足稱重工藝的不斷發(fā)展需求外,稱重儀表在易用性方而也會有較大的突破夢傻瓜式”儀表在不久的將來將廣泛應(yīng)用在各種稱重場合。
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,從而使人們的同時大大減少了現(xiàn)場的操作人員的數(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)過嚴(yán)格篩選,系統(tǒng)工作幾年來一直運(yùn)行穩(wěn)定,大大減少設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用。
3綠色設(shè)計和人性化設(shè)計得到充分體現(xiàn)
進(jìn)入二十一世紀(jì)后,隨著生活水平的提高,人們對環(huán)保意識明顯增強(qiáng),綠色設(shè)計技術(shù)作為一門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,通過系統(tǒng)設(shè)定好參數(shù)后,生產(chǎn)過程嚴(yán)格采用自動控制,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,并對系統(tǒng)參數(shù)實行最優(yōu)計算,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,平均每臺可節(jié)省功率2.OkW,按300 X24=7200h/年臺算,這樣該系統(tǒng)每年可節(jié)省7200 X2.0 X 1=1.44萬元,同時還減少電機(jī)啟動對電網(wǎng)造成的沖擊。
五、結(jié)束語
通過現(xiàn)場多年的使用情況來看: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??傊撓到y(tǒng)自投產(chǎn)以來不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,同時又克服了環(huán)境污染問題,為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。
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