制造業(yè)稱重計(jì)量網(wǎng)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

姜仲秋

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，淮安 223003）

0 引言

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中有一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)就是物料的稱重和計(jì)量，而這個(gè)物料的稱重又和計(jì)量工具有著非常緊密的聯(lián)系，故同時(shí)也使得用于計(jì)量的工具成為制造業(yè)中不可或缺的一個(gè)組成部分。隨著時(shí)代的變遷與發(fā)展，大量的商品導(dǎo)致流通的需求在逐步地增大，過去沿用下來機(jī)械杠、桿秤等已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的管理和流水線的操作，故對衡量器的設(shè)計(jì)也提出了進(jìn)一步的要求，一直發(fā)展到了六十年代以后，由于傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的出現(xiàn)，成就了一種電子稱重的技術(shù)，并迅速發(fā)展起來，直至微機(jī)電子技術(shù)的出現(xiàn)就形成了現(xiàn)今的電子稱重技術(shù)，這種加入微處理機(jī)的稱重技術(shù)使得稱重的時(shí)間縮短，稱重的效果明顯、淮確，且操作人員操作起來也十分地方便，消除了許多不必要的人工誤差。

從稱重裝置的發(fā)展過程可以看出，在現(xiàn)代制作業(yè)進(jìn)程中，稱重裝置已經(jīng)不再是一種簡單提供某一個(gè)物品的重量數(shù)據(jù)的工具，更是現(xiàn)代制造行業(yè)控制系統(tǒng)中一個(gè)不可或缺的商業(yè)管理系統(tǒng)組成部分，但是從市面上流通和使用的稱重工具可以看出，整個(gè)行業(yè)中間還是各自作業(yè)，沒有完全地實(shí)現(xiàn)信息化的共享，已經(jīng)不符合國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行，針對這個(gè)情況，本文提出了一種網(wǎng)絡(luò)控制稱重計(jì)量的系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)值顯示該研究能夠改善現(xiàn)有稱重裝置，形成一種功能齊全的自動(dòng)稱重系統(tǒng)，幫助制造業(yè)降低作業(yè)的時(shí)間，提高整個(gè)作業(yè)的工作環(huán)境，減低能源地消耗，十分有利地提升了產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的利潤，最終推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化。

1 電子稱重計(jì)量系統(tǒng)

現(xiàn)今的稱重裝置應(yīng)用己遍及到每一個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，而稱重裝置的類型也是相當(dāng)多，在每一個(gè)領(lǐng)域中稱重裝置都顯示出自己獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)地位，幫助整個(gè)生產(chǎn)流程提高了效益，在本文中主要介紹一種現(xiàn)今比較常用的裝置，叫做電子稱重裝置，這種裝置主要由承載器、稱重傳感器和稱重儀表三部分組成，每一個(gè)部分都起著各自非常關(guān)鍵地作用。

其中稱重傳感器是電子稱重的主要核心部件，它的工作原理就是要實(shí)現(xiàn)重力與電壓信號的轉(zhuǎn)化，現(xiàn)今主要的兩種實(shí)現(xiàn)方式分別電阻應(yīng)變式數(shù)字稱重傳感器和新型數(shù)字式稱重傳感器，而近幾年的數(shù)字化發(fā)展使得稱重傳感器實(shí)現(xiàn)了數(shù)字量化地直接輸出，提高了整個(gè)傳輸過程中的抗干擾能力，保證了數(shù)字的準(zhǔn)確性。而稱重儀就是表現(xiàn)物料的重量，是電子衡器的一種，能夠自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)稱重控制和貿(mào)易計(jì)量，由于它是呈現(xiàn)物料重要的最主要依據(jù)，故其涉及到許多方面的技術(shù)要求，一般包含低漂移高增益放大器、高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器、單片微型機(jī)、電可擦存儲(chǔ)器(EEPROM)、非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器(NOVRAM)，Σ-Δ(積分的增量)調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和印刷電路板的表面安裝技術(shù)(SMT)等等，且靈敏度要保證在0.2V/d之上，A/D轉(zhuǎn)換速度要保持在10～30次/秒，從而用于動(dòng)態(tài)稱重可以達(dá)到100次/秒以上。同時(shí)現(xiàn)代稱重儀表都配有各種輸出的串并聯(lián)接口，更加方便了與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。而承載器是一種承載重力的機(jī)械結(jié)構(gòu)，原則上采用的是CAD來進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要兼顧力的傳遞，使得稱重傳感器能夠感受得到。

以上就是一個(gè)電子稱重工具的主要組成部分及各自的功能，通過這個(gè)裝置就能很精確地描述一個(gè)物料的重量來幫助這個(gè)制作行業(yè)上的生產(chǎn)。

2 網(wǎng)絡(luò)控制制造業(yè)的稱重計(jì)量系統(tǒng)

從上面的產(chǎn)生胡可以看到稱重計(jì)量工作關(guān)系到這個(gè)制造業(yè)中各方面的經(jīng)濟(jì)利益，但是一個(gè)簡單的稱重工具并不能夠幫助一個(gè)制作行業(yè)提升的工作高效性與準(zhǔn)確性，故針對這個(gè)現(xiàn)象，在本文中提出了使用網(wǎng)絡(luò)來對稱重計(jì)量工作進(jìn)行管理從而實(shí)現(xiàn)零誤差的流水線生產(chǎn)。本文提出的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理如圖1所示，其工作過程就是將串行口讀到的數(shù)據(jù)存放到下位機(jī)的存儲(chǔ)空間內(nèi)，然后存儲(chǔ)空間再將數(shù)據(jù)存放到服務(wù)其中，服務(wù)器接著再將數(shù)據(jù)送到上位機(jī)中，從圖1的結(jié)構(gòu)中可以看出這個(gè)過程要設(shè)計(jì)到四個(gè)組成部分，分別是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、下位機(jī)運(yùn)算系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

圖1 稱重原理結(jié)構(gòu)圖

其基本的實(shí)現(xiàn)流程如下：第一步先進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，也就是通過電子稱重系統(tǒng)上面裝有的標(biāo)準(zhǔn)的通訊端口來統(tǒng)計(jì)這些稱重系統(tǒng)稱量出的數(shù)據(jù)，這些所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)匯總與保存。第二步就是進(jìn)行通訊，也就是說根據(jù)稱重設(shè)備采集保存匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)特征與系統(tǒng)的需求進(jìn)行相對應(yīng)的通訊，在做這個(gè)工作之前要確保進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)確無誤的數(shù)據(jù)，故先采用循環(huán)檢測的方式來進(jìn)行串口的檢測，一旦有數(shù)據(jù)送達(dá)之后，就會(huì)先進(jìn)入臨時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行校驗(yàn)比對，在確定準(zhǔn)確無誤之后就能給正式的服務(wù)器一個(gè)正確的信號，從而開始準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)，一直到所以的數(shù)據(jù)都接收完成，才發(fā)送一個(gè)結(jié)束的信號。同時(shí)，在這個(gè)過程中會(huì)涉及到兩個(gè)方面，一個(gè)是下位機(jī)與通訊系統(tǒng)的端口聯(lián)系，在這里我們采用到了電話撥號的方式，也就是不經(jīng)過轉(zhuǎn)化就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接，在這個(gè)過程中，通過撥號來選擇下位機(jī)的服務(wù)器端口，從而在兩者之間建立起一條鏈路，在這條鏈路上面，假如存在一個(gè)沒有進(jìn)行傳輸?shù)膽?yīng)答數(shù)據(jù)信號，就會(huì)發(fā)送一個(gè)請求信號給服務(wù)器，服務(wù)器在接收到這個(gè)信號之后就會(huì)反射出一個(gè)應(yīng)答信號傳遞給下機(jī)位，下機(jī)位根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)獨(dú)有的格式進(jìn)行傳輸，同時(shí)在傳輸完成之后，就是在服務(wù)器中反射出一個(gè)已經(jīng)傳送完成的狀態(tài)，按照這種方式來實(shí)現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)傳輸，等這些數(shù)據(jù)傳輸完成之后，就會(huì)斷開鏈路，釋放資源，這種方式就會(huì)充分地保障資源的合理性和傳遞的安全性與準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的通訊。另外一個(gè)是上位機(jī)與服務(wù)器之間的傳輸，在這個(gè)過程中會(huì)形成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)中采用的是sever2003的操作系統(tǒng)，同時(shí)搭建成虛擬的數(shù)據(jù)庫，接著通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的操縱系統(tǒng)來進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作和控制，分析數(shù)據(jù)的傳輸，從整體上管理局域網(wǎng)中的資源，包括每一個(gè)稱重工具中的數(shù)據(jù)，在有限地行使權(quán)范圍內(nèi)來對服務(wù)器進(jìn)行訪問與管理，進(jìn)而就可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)的資源共享。第三步就是優(yōu)化管理，在獲取上述數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過分析就可以通過上位機(jī)對各種稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化式的操作，從而實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)。

根據(jù)上述要求，我們也可以搭建相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在本系統(tǒng)中所采用的標(biāo)準(zhǔn)通訊端口都是RS-232，同時(shí)設(shè)定好傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為7為數(shù)據(jù)位，其中兩位分別為起始位和停止位，傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?600。隨即的抽取一組數(shù)據(jù)進(jìn)入這個(gè)如圖1原理所搭建的工作臺(tái)，最后得到的數(shù)據(jù)與原來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相一致，且用時(shí)時(shí)間短、運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，能夠滿足各個(gè)方面的設(shè)計(jì)要求，對于今后的實(shí)踐生產(chǎn)有著科學(xué)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了稱重系統(tǒng)的各方面地進(jìn)步，現(xiàn)今提高自動(dòng)稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，同時(shí)顯示網(wǎng)絡(luò)共享的功能是今后稱重技術(shù)的發(fā)展和研究重點(diǎn)，本文正是從這個(gè)理念出發(fā)，設(shè)計(jì)出了一種利用網(wǎng)絡(luò)來對稱重系統(tǒng)進(jìn)行控制，這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路十分地簡便，在低成本下面能夠獲取準(zhǔn)確的稱重量信息，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)存儲(chǔ)和顯示的功能，可謂是保證了每一個(gè)客戶和企業(yè)的利用，這種誠信的稱重技術(shù)在市場上有著價(jià)值很高的推廣面。

[1] 金燕. 門式起重機(jī)用電子吊秤系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 2001, 18(5):55～58.

[2] 霍愛清. 基于89C51單片機(jī)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).2001, 18(6): 10～12.

[3] 閻石. 數(shù)字電子枝術(shù)基礎(chǔ). 1995.

[4] 高金峰. 帶通訊接口的電子稱重系統(tǒng). 1998.

[5] 趙茂泰. 智能儀器原理及應(yīng)用(第2版). 電子工業(yè)出版社,2004.