基于現(xiàn)場工業(yè)總線的煤炭裝車稱重信號同步采樣系統(tǒng)

摘 要：稱重精度是煤炭快速定量裝車系統(tǒng)中的重要參數(shù)，目前稱重系統(tǒng)稱重儀表顯示結(jié)果多為求和稱結(jié)果，不能直觀反應(yīng)每個傳感器的應(yīng)力變化，當(dāng)誤差較大時很難分析裝車站結(jié)構(gòu)或調(diào)試問題。本文研究了基于現(xiàn)場工業(yè)總線的稱重信號同步采樣系統(tǒng)，對每個傳感器的采樣，通過軟硬件濾波將結(jié)果記錄下來。這有助于分析稱重系統(tǒng)誤差原因，改善安裝工藝，提高稱重精度。

關(guān)鍵詞：快速定量裝車 稱重 工藝 干擾 稱重精度

中圖分類號：TM855 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0064-01

煤炭裝車系統(tǒng)是煤炭生產(chǎn)到運輸過程中的重要環(huán)節(jié)，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和市場經(jīng)濟的要求，煤礦企業(yè)對煤炭外運裝車速度和煤炭重量精度都提出了更高的要求。目前裝車精度要求通常為0.5%，但由于種種因素，裝車精度達不到預(yù)期的要求，特別是目前的汽車快速定量裝車站，每個汽車裝車重量容量在40噸左右，由稱重精誤差表現(xiàn)的經(jīng)濟損失尤為嚴重。

影響稱重精度的因素有很多，其中最重要的有三類：（1）稱重傳感器一致性不理想，加之現(xiàn)場環(huán)境及安裝手段限制，給多個傳感器并聯(lián)組秤帶來了不平衡問題。（arts63nK8mVSjoW7CAlOrmH6Fk8VfOp5z0x2Xhzcc4U=2）稱重傳感器離稱重儀表距離過遠，信號傳輸中參雜了干擾信號。（3）機械結(jié)構(gòu)存在一定缺陷，稱重倉同其他機械結(jié)構(gòu)存在機械耦合。

本文研究了基于現(xiàn)場工業(yè)總線的稱重信號同步采樣系統(tǒng)，對每個傳感器都設(shè)計了一個精密的采樣與濾波模塊，就近安裝在傳感器最近的地方，每個模塊均具有獨立完成稱重數(shù)據(jù)采集的功能和現(xiàn)場工業(yè)總線接口，將所有的傳感器信息通過總線的方式發(fā)送給遠程儀表。

1 模擬信號硬件采樣電路

本文中設(shè)計的模擬信號采樣芯片為ADS1210，該芯片具有高精度、寬動態(tài)特性的Δ-Σ型模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它的差動輸入端可以直接與傳感器或微小的電壓信號相連。其內(nèi)部的Δ-Σ結(jié)構(gòu)可確保它的寬動態(tài)特性和24位的分辨率。

由于采用了低噪聲的輸入放大器，可以在轉(zhuǎn)換速度為10 Hz時獲得23位的有效分辨率；借助于其內(nèi)部獨特的調(diào)制器加速操作模式，在轉(zhuǎn)換速度為1 kHz時仍可達到20位的有效分辨率。本文中將模擬量轉(zhuǎn)換速度設(shè)定在1 kHz，此時信號具有20位的有效分辨率。本文MCU為STM32F103RBT6，通過SPI總線對ADS1210進行實時數(shù)據(jù)采集。采集數(shù)據(jù)進行在MCU中做軟件濾波后，將最終數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送給模塊網(wǎng)關(guān)。

2 基于CAN總線同步采樣策略

3 實驗結(jié)果

為了驗證系統(tǒng)的效果，本文對系統(tǒng)進行了模擬實驗，實驗方法為用4個模擬器分布接入采樣模塊，上位機空載標(biāo)定后面對話框內(nèi)輸入0，將所有的模擬器刻度旋轉(zhuǎn)至0，點擊空載標(biāo)定按鈕。上位機定點標(biāo)定對話框內(nèi)輸入8000，將所有的模擬器刻度旋轉(zhuǎn)至刻度6，點擊定點標(biāo)定按鈕。

通過實驗可在，這種方法可反應(yīng)每一個傳感器的采樣結(jié)果，通過采樣結(jié)果可以觀察應(yīng)變電橋的應(yīng)力大小變化，可根據(jù)結(jié)果調(diào)節(jié)現(xiàn)場的安裝工藝。

4 結(jié)論

本文研究了基于現(xiàn)場工業(yè)總線的稱重信號同步采樣系統(tǒng)，實驗結(jié)果表明，這種系統(tǒng)有助于反應(yīng)每一個傳感器的應(yīng)力變化，克服了目前稱重儀表只顯示求和稱結(jié)果的弊端。通過每個傳感器的采樣結(jié)果，可以便于我們分析現(xiàn)場傳感器的安裝工藝是否達到要求，有利于我們提高稱重精度。

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