分選秤在對該行業有著廣泛的應用範圍，此文章將以橡膠行業使用的分選稱為例, 著重介紹用於分選秤的稱重控製儀表的主要性能和軟件設計。

一、分選秤用稱重控製儀表的組成及性能參數

分選秤是一種應用廣泛的在線動態稱重設備,主要由載荷輸送機、承載器、分選裝置、稱重控製儀表、重量設定裝置等組成,具有自動判別、動態計量等特點。工作時,無需人工幹預,載荷輸送機將自動地把被稱物料送到承載器上,根據秤台兩端的兩個光電檢測元件來判斷被稱物料的位置,按設定裝置預先設定好的重量範圍進行分選。為了使被稱物料按輸送線匹配速度在秤上連續通過,要求稱重控製儀表應快速、準確、可靠。

稱重控製儀表用於橡膠行業胎麵壓出線上對胎麵分選秤進行控製。它主要由材〔萬一單片機構成的控製係統、前置重量變送器、設定裝置、分選結果指示燈、計數器、打印機、電源等組成。前置變送器將壓力傳感器輸出的毫伏級信號進行放大,並轉換成脈衝信號,送至何一單片機控製係統進行數據處理,處理結果送顯示器顯示,同時與預先設置的重量範圍進行比較,比較結果通過開出口送指示燈顯示、計數器計數,並啟動打印機對產量數據進行記錄。

稱重控製儀表有運行校驗兩種工作方式可供選擇。當選用校驗方式時,則進入靜態正常顯示。此時,將被稱物放在秤台上,控製器將顯示出被稱物的重量,可對秤進行標定。當選用運行方式時,稱重控製儀將進入動態稱重分選控製狀態。這時,稱重控製儀表將根據秤台兩端檢測被稱物位置的光電信號,確定胎麵位置,進行動態稱重分選控製。

我國用於分選秤的稱重控製儀表多為進口稱重儀表產品,而國內開發的產品大多都是從通用稱重顯示器演變過來的,沒有專用的設定裝置,多由顯示器上的小鍵盤鍵入重量的分選範圍,正常工作時,操作人員看不到設定值,直觀性差,並且調整不方便。我們開發的稱重控製儀借鑒了國外樣機,在控製器的麵板上設置了四個四位撥碼開關,用於對重量分選範圍進行設定。這四個撥碼開關可按工藝要求細分成五段重量範圍見圖。四位數字的前兩位代表整數,後兩位則代表小數。在動態稱重分選過程中,設定值可隨時調整。在麵板上設有每段重量相對應的指示燈和記數器。操作人員可根據上偏差和下偏差提供的重量變化趨勢,及時調整胎麵擠出口的壓力,以控製胎麵的重量。這樣,就非常直觀、方便。

六個六位記數器分別記憶稱量良好、上偏差、下偏差、上超差、下超差、產量包括良好、上偏差、下偏差等數據。配有打印機,打印出產量等數據,方便於車間管理。

對上超差和下超差的不合格品,分選裝置將自動啟動予以剔除,並聲音報警,提示操作人員注意。

該稱重控製儀表不僅具有完善的動態稱重分選控製功能,而且還具有零點自動跟蹤、去皮、清零等功能,是一種高精度的通用顯示儀表。

二、軟件設計

整個係統的軟件分為後台程序和前台程序。對於打印、數據處理、重量分選判別等實時性不是很高的內容,安排在後台工作而對於采集、定時等實時性要求較高的內容,則安排在前台。

軟件設計采用模塊化結構,按完成的任務分成多個功能模塊,便於調試、擴充和移植。主程序簡化框圖如圖所示。為完成靜態稱量和動態分選稱量,本程序著重進行了功能設計和抗幹擾設計。下麵分別予以敘述。

功能設計

軟件的功能設計主要是設計各種不同的功能模塊,通過這些功能稱重模塊,完成各種實質隆的任務。

這些功能模塊在係統監控程序管理下,按預定的工作方案完成靜態稱量或動態分選稱量。

抗幹擾設計

由於分選秤工作在工業環境下,現場有著各種幹擾,影響秤的正常工作。所以,除采取硬件抗幹擾措施外,軟件抗幹擾措施作為第二條防線也是非常重要的,並且是必不可少的。一個完善的軟件係統,不僅要進行功能設計,而且也要進行抗幹擾設計,以提高係統的可靠性。本係統采用了如下兩種軟件抗幹擾措施

數字信號輸入輸出通道抗幹擾

幹擾信號多呈毛刺狀,且作用時間短。根據這一特點,在采集重量信號時,可連續采集幾次,直到連續兩次采集的結果完全一樣,這個信號才有效。若經幾次采集,信號總是不一致,那麽將放棄此次的信號采集。每次采集的最高次數限額和連續相同次數,可按實際需要調整。本程序中采集的最高限額次,兩次連續相同即為有效采集。

對於輸出通道,即使單片機給出正確的輸出數據,但由於外部幹擾,將使輸出裝置有可能得到錯誤的數據。在軟件上,最為有效的抗幹擾措施就是重複輸出同一個數據。重複周期盡可能短些,使外部設備在接收到一個被幹擾的錯誤信息後,還來不及作出有效的反應,一個正確的輸出信息又來到了。這樣,就可及時防止錯動作。在本程序中,將輸出放在定時中斷中,可有效地防止輸出誤動作。

數字濾波對於采集到的重量信號,其內常含有隨機幹擾量,因此必須從數據係列中提取出逼近點實值的數據,得到一個可信度較高的結果。在軟件中,常用的方法就是數字濾波。本程序分靜態稱量和動態分選稱量。因稱量方式不同,所采用的數字濾波方式也不一樣。下麵就兩種稱量方法所采取的不同的數字濾波方法分別予以說明。

①靜態稱量靜態稱量主要考慮的是係統的穩定性和精度。既要考慮穩定狀態下的顯示相對穩定,又要考慮加載時的快速響應。因此,對采集到的數據先要進行穩定性判別,然後才進行數字濾波處理。在數字濾波程序中,采用了滑動平均濾波技術,以提高濾波效果。其具體做法是每采樣一次,頂掉一個最老的數據,再將這次的采樣值和過去若幹次的采樣值一起求平均,所得的有效采樣值即可投入使用。因此,這就提高了係統的實時性。采樣次數的選取,對濾波效果影響很大。越大,效果越好,但卻影響係統的動態響應。在本稱重控製儀表中,為提高係統的穩定性和快速響應能力,穩定時取,不穩定時取。由於采用了有效的濾波方法,使係統的穩定性和精度以及加載響應速度都得到了大大提高。

②動態分選稱量在動態稱重分選稱量時,胎麵是以快速通過秤台的。胎麵在秤台上的時間在秒以內,所以采樣必須在秒鍾內完成。這樣,采樣的次數受到了限製。另外,由於胎麵快速通過秤台時會產生一定的振動,將對采樣值造成幹擾。因此,必須考慮選取哪些數據合理,以及采用何種數字濾波技術,來抑製幹擾信號對稱重的影響是非常重要的。

通過實際觀測,分選秤的稱重信號的動態數據是被稱物處於秤台山位置時的數據。對於所采集到的個數據,均含有不同的幹擾成分,因此就必須采用有效的濾波方法,以得到胎麵重量的真值。

本程序采用的是複合濾波技術,即把兩種以上的數字濾波方法結合起來使用,互補不足,提高濾波效果,以達到僅用單一濾波方法所不能達到的效果。這裏采用的是去極值濾波法和算術平均值濾波法相結合的濾波方法。去極值濾波先將明顯的脈衝幹擾值剔除,不參加平均值計算,從而使平均濾波的輸出值更接近於真實值。算法原理如下連續采樣次,將其累加求和,同時找出其中的最大值和最小值,再從累加和中減去最大值和最小值,按一個采樣值求平均,即得出有效的采樣值。

從胎麵到達秤台直至其離開分為三個階段第一階段即時間,段,是胎麵從到達秤台直至其完全在秤台上的過程,重量信號在此期間逐漸上升第二階段即時間九段,胎麵完全在秤台上,這期間是稱量段第三階段即時間。段,是胎麵離開秤台的過程,重量信號在此期間逐漸下降到零。在九稱量段的開始與結束,稱重信號受到的幹擾相對重些。而在山段,即胎麵在秤台的中間位置時,稱重信號相對平穩。因此,選取△時間段的數據比較理想。利用置於秤台前端的光電開關啟動稱重控製儀表接收動態采樣數據,並在山時間內完成采樣。采樣次數與采樣速度有關,采樣速度快,所采集的次數就高。光電開關的安裝必須保證所采集到式中而一次采樣值的算術平均值

為方便計算,采樣次數一般選為、、之類的的整數冪加,以便用移位來代替除法。在本程序中,采用了邊采樣邊處理,因此就不必在尺中開辟數據暫存區。經過數字濾波得到值,再進行去皮、標度變換等數據處理,得到可供顯示,判別、打印的胎麵重量值。

在第二個光電開關檢測到胎麵完全離開秤台後,啟動零點跟蹤子程序,采用大樣本采樣滑動平均值濾波技術,自動除皮重,為下個胎麵的到來做好接收準備。

三、結束語

該稱重控製儀表功能齊全,抗幹擾能力強,不僅適用於橡膠行業的胎麵分選控製,也適用於禽蛋、硬幣、家禽、工業生產線等各種分選秤的控製。目前,我國一些廠家引進的分選秤,經過十幾年的使用,有些稱重控製儀已不能正常工作,急需更換。此外,還有一些廠家現仍使用著機械式分選秤,其速度和精度都不能滿足生產需要,急需改造為電子分選秤。所以,該稱重控製顯示儀表在當今具有極為實用的推廣價值。

本文源於網絡轉載，如有侵權，請聯係刪除