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本文介紹幾種秤架結(jié)構(gòu)在進行掛碼校秤時的計算方法。
    一、概述
    任何一個企業(yè)的管理層，均應(yīng)該準確地掌握生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力、設(shè)備運行效率等原始數(shù)據(jù)，從而依據(jù)這些原始數(shù)據(jù)，科學(xué)、合理的調(diào)控生產(chǎn)。作為電解鋁生產(chǎn)企業(yè)，其最基本的設(shè)備就是電解槽，最初級的產(chǎn)品就是原鋁，電解槽運行期間，單個電解槽的出鋁量是直接反映生產(chǎn)效率的主要技術(shù)指標。管理人員也通過調(diào)整單槽的出鋁量來保持鋁電解槽在生產(chǎn)過程中的能量平衡、物料平衡及物理場平衡。但由于工藝條件限制，長期以來，卻始終無法準確地掌握單槽原鋁日產(chǎn)量。目前的出鋁生產(chǎn)管理，大部分采用人工計數(shù)、結(jié)合鑄造車間稱量抬包總重，來統(tǒng)計單個電解槽和單個鋁包的出鋁量。受生產(chǎn)現(xiàn)場電磁場干擾和人工操作的影響，無法準確控制單槽出鋁精度，單個電解槽的吸出數(shù)量與吸出精度始終是鋁電解生產(chǎn)管理中的一個盲區(qū)，導(dǎo)致管理人員無法根據(jù)出鋁量得到電解槽運行狀態(tài)。對鋁電解槽的均衡穩(wěn)定生產(chǎn)帶來不利影響。
    本系統(tǒng)在用于鋁電解車間出鋁（TAP） 系統(tǒng)的監(jiān)測與控制，包括監(jiān)測空包重量、TAP 作業(yè)的出鋁開始時刻、出鋁結(jié)束時刻、單槽凈出鋁量、每一抬包的總重和凈重、出鋁指示量等。在動態(tài)監(jiān)測單槽出鋁量的同時，根據(jù)出鋁指導(dǎo)值控制出鋁完成動作，最終達到控制并報告單槽出鋁量的功能，從而為生產(chǎn)管理提供準確的原始數(shù)據(jù)。本改造采用計算機集中監(jiān)控，通過無線數(shù)傳技術(shù)和手工U 盤導(dǎo)數(shù)技術(shù)實現(xiàn)TAP 現(xiàn)場測控裝置與監(jiān)控微機的資料互傳，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)上傳數(shù)據(jù)的存儲和管理；通過應(yīng)用軟件實時顯示、記錄單槽的TAP 作業(yè)資料，可以根據(jù)生產(chǎn)管理部門設(shè)置的計劃出鋁量，對單個電解槽進行實際出鋁量計量、出鋁精度控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與報表等；還可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)將出鋁指示量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過整理，接入全廠ERP 系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)信息共享。
    二、系統(tǒng)方案
    1. 傳統(tǒng)單槽原鋁日產(chǎn)量計量過程及不足
    目前很多公司都是由出鋁工依據(jù)出鋁計劃任務(wù)單掌握電解槽原鋁日產(chǎn)量，每三或四槽為一計量臺包，再將臺包通過鑄造車間吊秤進行計量。由于是三或四槽原鋁統(tǒng)一計量，依據(jù)出鋁計劃任務(wù)量來分配單槽原鋁產(chǎn)量。如301、302、303 槽出鋁量為一個計量臺包，假如該臺包凈重為4.720t，出鋁計劃任務(wù)分別為301 槽1.600t、302槽1.600t、303 槽1.600t，按如下公式計算單槽原鋁產(chǎn)量。
    單槽產(chǎn)量=該槽計劃出鋁量/計劃出鋁量總和×計量臺包凈重
    依據(jù)上述公式可計算出上例中單槽原鋁的產(chǎn)量分別為：1.573t，1.573t，1.574t。
    在這個計量過程中，存在如下缺陷：
    1） 出鋁工在工作時，雖然能掌握單槽原鋁產(chǎn)量，但該計量數(shù)據(jù)并不被記錄，只是作為控制出鋁量的一個參考數(shù)據(jù)。
    2） 如果出鋁工不能嚴格按照計劃任務(wù)量控制出鋁量，那么按公式分配的單槽原鋁產(chǎn)量并不準確，也就失去了參考意義。
    3） 分配的單槽原鋁產(chǎn)量還須手動錄入計算機進行數(shù)據(jù)處理，費時費力。
    由于傳統(tǒng)單槽原鋁日產(chǎn)量的計量存在上述的不完整性，故我們提出如下計量系統(tǒng)。
    2. 機械改造方案
    把原有的吊鉤組件去掉，根據(jù)現(xiàn)場的尺寸做一個新的吊耳，下面直接懸掛ORS 吊鉤秤。當?shù)蹉^秤吊起貨物時，此時所稱重量為貨物的凈重量。由于該產(chǎn)品技術(shù)成熟，計量精度高，且在強磁場環(huán)境中工作性能穩(wěn)定，故此方案為最佳方案。
    通過以上機械部分的改造，可以完成鋁水包的重量數(shù)據(jù)采集，為后續(xù)的計算處理提供依據(jù)。
    3. 電氣控制方案
    本系統(tǒng)采用即將成為工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)核心的工業(yè)平板電腦作為中央控制器，主要完成原始計量數(shù)據(jù)的采集、包號槽號的采集、遙控器的接收與發(fā)送、無線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送、大屏幕的顯示與控制、風(fēng)機的控制、數(shù)據(jù)的存儲等。該款平板電腦具備智能儀表的功能，接口豐富，功能完善，穩(wěn)定可靠，是非常適合電解鋁精確出鋁控制系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的一款專用平板電腦。
    1） 原始計量數(shù)據(jù)采集
    數(shù)據(jù)采集采用工業(yè)平板電腦，該產(chǎn)品主要針對工業(yè)現(xiàn)場控制，技術(shù)先進，穩(wěn)定性可靠性高，適合工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。帶有安裝支架，可置于現(xiàn)場駕駛室，便于與地面控制調(diào)度中心的聯(lián)系，同時可拖動大屏幕顯示器、無線數(shù)傳發(fā)射機；在稱重控制器和大屏幕顯示數(shù)據(jù)的同時，稱重數(shù)據(jù)經(jīng)由編碼無線發(fā)射；管理站（調(diào)度室）放置管理微機，無線數(shù)傳接收機接收稱重數(shù)據(jù)并解碼后，輸入微機，根據(jù)用戶需求進行稱重數(shù)據(jù)的集中管理、打印等。同時配有多個輸入輸出控制口，如超載報警、聲光報警、切斷電源等。
    2） 包號槽號的采集
    包號的識別采用無線射頻卡，在每個鋁水包的合適位置固定一個射頻卡，當鋁水包掛上行車之后，行車上的無線射頻卡讀入器偵測到該鋁水包的射頻卡編號，就會將該編號發(fā)送給工業(yè)平板電腦。為了避免多個鋁水包在一起出現(xiàn)包號讀入錯誤的情況，每個鋁水包的射頻卡編號是唯一不變的，并且只能在一定的距離內(nèi)讀取，同時具有多種判斷方式，防止包號誤讀情況的發(fā)生。槽號的識別與包號的識別不同，槽號的識別采用紅外編碼的方式，通過事先對每個鋁水槽進行編號，并在每個鋁水槽的邊上安裝位置編碼板WZB- 06，在天車上安裝位置識別器WZQ- 06。當天車?？吭诿總€鋁水槽旁邊時，位置識別器WZQ- 06 可以準確識別出位置編碼板WZB- 06 的編號，位置識別器WZQ- 06 將識別出來的編號也發(fā)送給工業(yè)平板電腦。這樣，就可以完成對包號、槽號的識別。
    3） 遙控器的接收與發(fā)送
    遙控器的接收與發(fā)送考慮到現(xiàn)場使用的要求，我們采用成熟的紅外遙控技術(shù)，主要完成包號、槽號的查詢、確認及手動輸入，出鋁任務(wù)單的查詢，開/ 關(guān)風(fēng)的控制，單次出鋁重量、鋁水包總重的查詢等。
    4） 無線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送
    無線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，采用無線定位數(shù)傳發(fā)射機采集到的信號，進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換變換為數(shù)字信號，再經(jīng)過編碼，以無線電波的方式發(fā)送出去。管理站放置無線定位數(shù)傳接收機，通過無線方式接收信號并經(jīng)過解碼、運算處理，送給控制計算機。
    5） 大屏幕的顯示與控制
    漢顯中文大屏幕與微機同步、實時顯示，可實現(xiàn)256 級灰度脫機工作。亦可與微機脫離，直接顯示存儲內(nèi)容，工作時不占用微機資源。通過大屏幕方便出鋁工控制出鋁量。
    6） 風(fēng)機的控制
    工業(yè)平板電腦同時具有輸入輸出控制通道，通過電磁閥和控制線來控制關(guān)風(fēng)開風(fēng)，當采用自動出鋁時，系統(tǒng)會根據(jù)算法計算提前“關(guān)風(fēng)”時刻，達到“關(guān)風(fēng)”時刻系統(tǒng)自動停止出鋁。7） 數(shù)據(jù)的存儲
    系統(tǒng)在正常工作情況下，數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳機保存在管理計算機上，工業(yè)平板電腦內(nèi)只保存當天或幾天內(nèi)的數(shù)據(jù)。當系統(tǒng)的通信出現(xiàn)異常，數(shù)據(jù)都保存在儀表內(nèi)，將出鋁數(shù)據(jù)至少保存一個月，在系統(tǒng)通信修復(fù)之前，可以采用人工U 盤導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)，系統(tǒng)修復(fù)后，自動上傳保存數(shù)據(jù)。
    4. 系統(tǒng)工作原理及過程
    根據(jù)現(xiàn)場工作示意圖，簡述該系統(tǒng)的工作原理及過程如下：
    首先根據(jù)電解槽的運行情況，在（控制室）工業(yè)控制機上設(shè)置好各槽（槽號）出鋁指示量及出鋁天車號，然后由計算機將下達的出鋁任務(wù)單通過無線數(shù)傳機發(fā)送到指定天車的工業(yè)平板電腦中，工業(yè)平板電腦再將此任務(wù)單在中文顯示大屏上顯示出來，出鋁工根據(jù)出鋁任務(wù)單開始出鋁。出鋁工首先將天車移動到相應(yīng)的電解槽上方，對應(yīng)的槽號是否正確可以通過觀察天車上的信號指示燈，信號燈為綠色則表示槽號正確，紅色表示位置不正確。在天車的移動過程中，包號識別器就可以將包號識別出來。在天車到達正確位置后，中文顯示大屏上就將識別出來的槽號包號分別顯示出來，出鋁工可以觀察并判定包號槽號是否正確，如果不正確，出鋁工可以通過操作遙控器手工輸入槽號、包號、出鋁指示量等。如果都正確并且準備就緒后，出鋁工通過操作遙控器“啟動”出鋁作業(yè)，系統(tǒng)根據(jù)算法計算提前“關(guān)風(fēng)”時刻，達到“關(guān)風(fēng)”時刻系統(tǒng)自動停止出鋁；實際出鋁量、出鋁時間、槽號、包號、空包重量等信息通過大屏幕顯示并存入工業(yè)平板電腦，同時通過無線數(shù)傳機發(fā)送至（控制室）工業(yè)控制機中，由工控機的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自動生成統(tǒng)計報表，實現(xiàn)出鋁過程的自動化實時管理。本系統(tǒng)同時具備U 盤導(dǎo)入導(dǎo)出功能，若無線設(shè)備不能正常工作時，可通過U 盤導(dǎo)入導(dǎo)出來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。
    5. 上位機管理軟件系統(tǒng)
    上位機管理軟件采用Microsoft Visual C++6.0編寫，后臺數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL Server 或ORACLE，該數(shù)據(jù)庫為開放式，非常方便第三方應(yīng)用軟件調(diào)用、瀏覽數(shù)據(jù)，便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
三、系統(tǒng)的主要功能及性能指標通過在煉鋁車間安裝完本套系統(tǒng)后，可以達到以下主要性能：
    1. 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性
    整個TAP 精準出鋁控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)鋁電解生產(chǎn)的惡劣環(huán)境，安全穩(wěn)定可靠，具有抗震動、抗強電磁干擾，可在高粉塵環(huán)境中長期工作。
2. 控制系統(tǒng)精度
    單槽出鋁精度誤差控制在設(shè)定值+20KG/- 20KG的范圍內(nèi)。并且該系統(tǒng)能實現(xiàn)按預(yù)先設(shè)定的出鋁指示量進行自動控制出鋁，以減小出鋁工勞動強度。
    3. 控制系統(tǒng)設(shè)備
    現(xiàn)場出鋁操作具有線傳輸操作手柄和無線遙控器兩種方式，兩種方式互為冗余，該操作手柄和遙控器大小適中、美觀耐用。
    1） 操作手柄和遙控器能夠適應(yīng)現(xiàn)場生產(chǎn)的惡劣環(huán)境，操作要穩(wěn)定可靠。
    2） 操作手柄和遙控器能夠防強磁場、防高溫、防灰塵、防水以及防摔打。
    3） 操作手柄和遙控器能夠輸入臺包號、槽號、出鋁指示值以及操作時的確認鍵和數(shù)據(jù)查詢等功能。
    4） 操作手柄和遙控器同時具有自動出鋁/ 人工出鋁方式的選擇。
    5） 無線傳輸操作盒的電池經(jīng)久耐用。
    現(xiàn)場中文大屏幕能夠適應(yīng)現(xiàn)場生產(chǎn)的惡劣環(huán)境，顯示穩(wěn)定可靠、清晰明亮，沒有亂碼和抖動的情況出現(xiàn)。
    1） 每個字符的顯示尺寸可以根據(jù)現(xiàn)場情況定。
    2） 能即時顯示出鋁槽號、出鋁包號、計劃出鋁量、本槽出鋁實際量和本臺包累計出鋁量。各種設(shè)備不需要電池（遙控器除外）供電，交流220V 供電方式。同時系統(tǒng)具有自動檢驗顯示故障及提示，具有安全報警等功能。具有防停電數(shù)據(jù)丟失功能。
    4. 控制系統(tǒng)格式顯示
    1） 單槽出鋁數(shù)據(jù)格式有惟一ID 標志。能識別年、月、日、時、分、秒，臺包號、槽號、出鋁指示量、實際出鋁量。
    2） 有單個臺包的一次出鋁量的累計值。
    3） 出鋁數(shù)據(jù)能夠保存較長時間（一個月）。
    4） 出鋁數(shù)據(jù)能夠用U 盤自動導(dǎo)入與導(dǎo)出（具有選擇性的數(shù)據(jù)輸入和輸出，例如，可根據(jù)日期進行數(shù)據(jù)導(dǎo)出），帶自動數(shù)據(jù)校驗和操作過程提示功能。數(shù)據(jù)導(dǎo)入是指將計算機上單槽出鋁指示量成批地導(dǎo)入稱重控制儀表，數(shù)據(jù)導(dǎo)出是將稱重儀表上保存的出鋁數(shù)據(jù)導(dǎo)出到計算機上。
    5. 出鋁控制裝置
    具有現(xiàn)場出鋁過程監(jiān)控、出鋁過程自動控制等功能，本系統(tǒng)選擇人工出鋁方式時，無需出鋁指示量，完成出鋁數(shù)據(jù)記錄。選擇自動出鋁方式時，需出鋁指示量指導(dǎo)下出鋁，完成出鋁控制。當電解槽出鋁過程中出現(xiàn)陽極效應(yīng)或堵管等特殊情況需要中斷出鋁，具有手動停止出鋁，系統(tǒng)會自動計量未出鋁數(shù)據(jù)，在需要繼續(xù)完成電解槽出鋁時可以按照上次未出鋁數(shù)量自動操作，防止電解槽出鋁數(shù)據(jù)的錯亂和丟失，確保正確出鋁。具有防止由于各種原因的停電、空壓風(fēng)斷風(fēng)（由于空壓機跳閘等造成）等突發(fā)事故緊急處理的安全措施。
    四、系統(tǒng)故障自我診斷及應(yīng)急方案
    1. 當稱重系統(tǒng)出現(xiàn)問題，計算機顯示信息并報警。
    2. 當計算機出現(xiàn)問題，稱重系統(tǒng)顯示信息并報警。
    3. 當無線通訊出現(xiàn)問題，稱重控制器和計算機都顯示信息并報警。
    4. 當秤出現(xiàn)問題，稱重控制器和計算機都顯示信息并報警。
    5. 當計算機或無線通訊出現(xiàn)問題，稱重控制器進行報警，但系統(tǒng)仍自動運行，計量信息自動儲存在稱重控制器中，問題解決后，自動把信息上傳到微機中。

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