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1概述

電子皮帶秤的二次儀表經(jīng)歷了機械累計器、晶體管模擬二次儀表、集成元件模擬二次儀表后，從上世紀八十年代起．微機數(shù)字式皮帶秤就開始取代常規(guī)模擬皮帶秤二次儀表了。其特點除了計算精確度遠遠高于常規(guī)模擬皮帶秤二次儀表外．功能豐富也是其主要特點。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)該具有這樣兩個功能——顯示目前這一瞬間的物料瞬時流量和某一段時間內(nèi)的累積流量。為了顯示瞬時流量．只需將代表物料瞬時重量的信號與代表皮帶輸送機皮帶瞬時速度的信號相乘．即可得出瞬時流量值。兩個信號的相乘運算可以利用稱重傳感器或者專門的乘法器。在用稱重傳感器進行相乘運算時，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（即供橋電壓），此時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算，這種運算方式精確度高，目前得到較高的應(yīng)用。為了顯示累積流量．需要對物料瞬時流量進行積分運算或累加運算，以得出某段時間內(nèi)的累積流量值。

在一部分電子皮帶秤里，運算過程正好相反，它先根據(jù)物料瞬時重量與皮帶瞬時速度計算出累積流量，再根據(jù)累積流量的微分運算得出瞬時流量。由于電子技術(shù)和微處理機技術(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、零點標(biāo)定皮帶運行圈數(shù)、模擬標(biāo)定值、實物標(biāo)定值、累計值的分辨率、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：物料瞬時流量顯示；物料累積流量顯示；單位長度皮帶上瞬時重量顯示；皮帶瞬時速度顯示；皮帶負荷率(單位長度皮帶上瞬時重量與皮帶秤額定瞬時重量的比值)顯示；皮帶周長顯示；稱重傳感器原始輸入mV信號顯示；儀表動態(tài)零點顯示；儀表滿值系數(shù)顯示；自動調(diào)零過程燈光顯示；自動量程調(diào)整過程燈光顯示；皮帶秤運行時間顯示；零點調(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運算功能

運算功能除了上面提到的物料瞬時重量信號與皮帶瞬時速度信號的乘法運算、累計運算外，還有秤架特性非線性補償運算、皮帶傾角自動補償運算、水份補償運算等等功能。秤架特性非線性補償運算，即根據(jù)在不同量程范圍(例如20％、40％、60％、80％量程)實物標(biāo)定數(shù)據(jù)輸入二次儀表后進行多段折線補償，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償運算功能。皮帶傾角自動補償運算用于皮帶傾角經(jīng)常變化的堆取料機，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傾角，然后根據(jù)所檢測的角度完成對秤的零點和量程的變化進行補償。水份補償運算則是手動輸入物料水份值，然后在二次儀表中完成物料水份值補償運算。

2.4報警功能

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

2.5調(diào)整功能

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

調(diào)整。半自動調(diào)零是指調(diào)零過程在操作人員給出手動指令后自動進行調(diào)零操作，但也包括只顯示新的零點調(diào)整值，而由操作人員手動送入調(diào)整值這樣的調(diào)整過程。自動調(diào)零是指在皮帶空載運行的條件下，不需操作人員干預(yù)，而調(diào)零裝置可以自動進行的調(diào)整過程，皮帶是否符合空載運行的條件是由二次儀表自動判別的。量程調(diào)整應(yīng)在零點調(diào)整以后進行，它是在加載可用實際物料加載或模擬加載)的情況下，當(dāng)皮帶運行整數(shù)圈時得到重量累積值后，再按手動調(diào)量程或半自動調(diào)量程的方式進行調(diào)整。手動調(diào)量程是指量程調(diào)整過程中由操作人員監(jiān)視并進行調(diào)整。半自動調(diào)量程通常采用模擬加載方式進行，操作人員給出手動指令后，砝碼的重量加到稱重傳感器上，然后自動進行調(diào)量程操作，但也包括只顯示出新的量程調(diào)整值，而由操作人員手動送入調(diào)整值這樣的過程。多個稱重傳感器平衡調(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沿稱量托輥組軸線方向發(fā)生變化時，幾個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算稱重傳感器平衡調(diào)整值并對此進行調(diào)整。稱重傳感器及測速傳感器數(shù)值調(diào)整，可根據(jù)實測值對這兩個參數(shù)進行調(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啟動然后斷開累積計數(shù)器的定時功能。

2.6自動控制功能

對配料用電子皮帶秤．有的二次儀表有PID調(diào)節(jié)功能、給料機控制功能及手動自動切換功能，以組成配料自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。PID調(diào)節(jié)功能中有常規(guī)的按瞬時流量進行PID調(diào)節(jié)功能，有按一段時間的流量累計值進行調(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，PID調(diào)節(jié)輸出值不變，如湖南計算機廠新思維公司的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)定是瞬時流量或者是在瞬時流量、皮帶速度、瞬時荷重中可選擇其中的一個。通常二次儀表可提供遠程累計脈沖輸出信號，其分辨率也可分別設(shè)定。它還可以提供一個繼電器觸點報警輸出，可選擇瞬時流量、皮帶速度、瞬時荷重等參數(shù)值的上限或下限及系統(tǒng)錯誤中的一個作為報警參數(shù)。

2.8診斷功能

通常二次儀表在編程模式及運行模式里均有錯誤診斷標(biāo)志，可以判斷各種參數(shù)設(shè)置錯誤及運行錯誤，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和中國湖南計算毫機廠WPC-DⅡ二次儀表，INTERCONT0的面板上有22個操作鍵、5個指示燈，WPC—DlI有0≥17個指示燈和16個操作鍵，如復(fù)位、標(biāo)定、自檢、校麓0時、校皮、清除、查詢、帶長、設(shè)置、打印、給定、自動、選擇、上翻、下翻、SHIVF。不但操作鍵多，面板尺寸0也大(WPC-DⅡ為309x142mm)。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，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、WPC2000為6個，但均可通過這幾個鍵設(shè)置近百個參數(shù)，可以實現(xiàn)多達數(shù)十項功能。瑞士哈斯勒公司VHRS二次儀表、江蘇天秤計控公司SYSTEM6一XP二次儀表也僅有5個鍵，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，實現(xiàn)產(chǎn)品成本下降、功能強化的目標(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現(xiàn)。早在上世紀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，增強了可靠性，而且像現(xiàn)場總線、與上位機聯(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中完成瞬時流量、累計流量運算和物料瞬時流量的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。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，具有豐富的人機界面，信息全部漢化．用戶使用更簡便，顯示內(nèi)容更詳細。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

通訊功能強化也是智能化儀表的重要標(biāo)志．通過RS232、RS485、MODBUS等方式進行多臺皮帶秤聯(lián)網(wǎng)、集中監(jiān)控或與上位計算機系統(tǒng)通訊是大多數(shù)微機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機或筆記本電腦進行所有參數(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)湖南計算機廠新思維公司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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