在工業生產自動化設備設計和改造中，如何將電子科技的發展與企業生產要求相結合？本文總結了電子稱重設備和工業網絡通信係統的工作方式以及DCS的集成方法。分析研究了依據企業現有條件如何改造成具有集中管理控製的工業網絡通信係統。在實際工程應用中成本低，見效快，具有可行性。

一、引言

在工業生產中電子稱重係統是常見的自動化計量檢測控製設備。電子稱重設備是帶有電子裝置的重量測量儀表。它是由：稱重傳感器、運算放大器、A/D轉換電路、微處理機、顯示電路、鍵盤電路、多功能接口電路、交、直流穩壓電路等組成。如何將電子秤與生產過程控製統一地管理起來，則需要選擇一套通信係統，即工業網絡。DCS即分布式控製係統，是相對於集中式控製係統而言的一種計算機控製係統，亦稱之為集散控製係統。目前廣泛應用於化工、製藥、電力、石油、冶金、建材等大型企業的控製係統中。DCS是建立在網絡的基礎之上的，網絡是DCS的命脈。網絡的高速性、可靠性、實用性和標準化是實現DCS的關鍵。DCS發展的初期，網絡大多是專用的，性能也不高。因此為了某個生產裝置或某個生產過程而建立的DCS成了一個與外界無法溝通的孤島。

隨著網絡技術的發展，采用符合標準，性能好，價格低，互聯性強的通用網絡結構，成為生產過程控製的發展方向。不僅僅是傳統意義上的計算機，各種各樣的儀器、儀表、設備，都可以聯網，在微控製器上就可集成網絡控製器。可將過程控製和生產管理集成到一起。二、電子稱重係統的數據采集與控製方案

電子稱重係統在工業生產的上料自動控製中普遍會用到。以啤酒廠糖化車間為例，大米和麥芽都需要以噸計的料罐進行按比例稱重。其設計方案和改造過程如下：1、采用電阻應變片式的壓力傳感器，以橋式連接采集其阻值

在料罐的下方均分三個點，安放三個力傳感器。力傳感器的機械結構設計製作成球支撐的特殊稱重結構。經過三對導線接在現場的模擬數顯表上，經過數據采集和換算顯示其料罐的重量。手動上料，觀察稱重儀表的噸位數，手動停止。此方法簡單易實現。人為的誤差大，生產效率低。2、傳感器部分不變，采用智能儀表進行過程控製其工作過程如下：係統開始工作時，首先由控製係統發出上料控製信號，開始上料，力傳感器將物料重量信號經電壓放大器放大後送入A/D轉換電路進行A/D轉換，當物料重量達到設定值時，微處理器控製上料機停止工作。還可設定一段延時，然後由下料機以一定的速度將物料送出。然後，下料機停止工作。按照係統的慣性進行PID調節，可提高控製精度。此方法獨立於整個生產過程，不需要較遠距離的數據傳送，成本低，便於控製。但難以和車間的生產聯動，更不便於實現整體的生產管理。

3、目前隨著DCS的不斷普及，我們對過去的集中控製進行了改造

稱重控製的現場仍保留數顯的智能儀表，並將數據采集的信號通過智能儀表的串行通信線纜上傳到上位管理計算機。由上位機集中管理，幾個稱重係統由下位機分散控製，並且上位機將整個生產控製信息甚至管理信息集中到了一起，與整個生產工藝過程相統一，並可記錄管理操作數據。上位機的顯示器作為生產控製的操作屏，在上位機修改控製參數，並可觀察控製過程。

三、方案分析與數據通信的研究

1、傳感器的選擇

量程選擇可依據稱重的最大值、選用傳感器的個數、秤體自重、可產生的偏載以及動載因素綜合評價來決定。一般來講，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準確度就越高。但是在實際的使用當中，由於加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、偏載及振動衝擊等載荷，因此選用傳感器時，要考慮諸多方麵的因素，保證傳感器的安全和壽命。

2、現場采用智能儀表的優點

由於三點支撐，采用三個傳感器采集重量的電信號，在標定時，現場智能儀表通過軟件很容易實現三點不均衡的補償。現場距上位機距離較遠，現場智能儀表可將采集的信號轉成RS-485標準進行可長達1200米的通信。維修時，現場也可獨立於上位機進行工作。

3、網絡通信的改造方案

工業網絡通信方式很多，根據控製點的數量和現場條件，可采用RS-485、CAN總線、工業以太網、Zigbee協議的無線網絡等。CAN，全稱為“ControllerAreaNetwork”，即控製器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。CAN已經在汽車工業、樓宇自動化、工業控製等領域中得到了廣泛應用。可實現≤10KM的遠距離傳輸，工作速率可調（1Mbps≥通訊速率≥5Kbps），可升級原有的RS-485網絡。工業以太網，它使用有源星形拓撲結構，可以將10Mbps和100Mbps產品混合使用。該協議在TCP/UDP/IP之上附加控製和信息協議（CIP），提供一個公共的應用層。CIP的控製部分用於實時I/O報文，其信息部分用於報文交換。ZigBee協議的無線網絡，是以IEEE802.15.4標準2.4GHz頻段的RF無線收發機形成多節點的星型通信網絡。適合於短距離、低功耗、不便於布線的場合。以上幾種方案都需要在通信協議層對微機進行初始化編程，甚至要更換或添加控製器。

USB端口已成為微機主板的標準端口，利用USB總線技術，取代傳統計算機控製係統中采用的串行RS232、並行接口以及PCI總線，可使計算機控製係統更加高效、方便靈活，而且可靠性高、成本低。利用市場上出售的RS-485轉USB的轉換接口，可以很方便地與上位計算機連接。利用USB總線很方便地對原有的控製係統進行改造。四、設計安裝注意事項

1、為了防止秤底有異物抵住稱重傳感器，導致稱重不準。在三點支撐的三個稱重傳感器上，設計製作不鏽鋼防護罩，同時起到抗幹擾作用。引線通過蛇皮管埋入地槽，送至現場智能數顯儀表。

2、工作現場安放智能儀表，一般應選擇清潔、幹燥、通風、溫度適宜的環境。並且便於觀測和臨時現場操作。還要保證下位機智能儀表的220V供電電源的電壓穩定和浪湧幹擾的淨化。以保證儀表的測量精度和工作的可靠性。3、5類24AWG雙絞線是RS-485係統最常用的電纜，屏蔽電纜可大大增強噪聲抑製能力，提高一定距離下的數據傳輸率。長電纜可看作傳輸線，電纜上應接阻值等於電纜特性阻抗的終端匹配電阻，可以降低信號反射，並提高數據速率。

五、結束語

在工業生產自動控製中，傳感器是完成生產檢測任務的基礎部件。依照原有的設備和工作方式進行技術改造，是大多企業節約成本提高生產效率的途徑。形形色色的工業網絡將廣泛地應用到過程控製之中，將工藝過程控製和生產管理統一集中起來。通過對過程控製係統進行一些必要的修改，將現場總線技術引入到DCS中，將會給用戶帶來極大的收益。此外，應該把無線通信看成是現有有線通信係統的一種發展和重要補充，在需要的場合合理利用。

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