制造業(yè)稱重計量網(wǎng)控系統(tǒng)設(shè)計研究

姜仲秋

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學院，淮安 223003）

0 引言

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中有一個非常重要的環(huán)節(jié)就是物料的稱重和計量，而這個物料的稱重又和計量工具有著非常緊密的聯(lián)系，故同時也使得用于計量的工具成為制造業(yè)中不可或缺的一個組成部分。隨著時代的變遷與發(fā)展，大量的商品導致流通的需求在逐步地增大，過去沿用下來機械杠、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)計也提出了進一步的要求，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)，這種加入微處理機的稱重技術(shù)使得稱重的時間縮短，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)進程中，稱重裝置已經(jīng)不再是一種簡單提供某一個物品的重量數(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，整個行業(yè)中間還是各自作業(yè)，沒有完全地實現(xiàn)信息化的共享，已經(jīng)不符合國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的發(fā)展進行，針對這個情況，本文提出了一種網(wǎng)絡(luò)控制稱重計量的系統(tǒng)，通過實驗數(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稱重系統(tǒng)，幫助制造業(yè)降低作業(yè)的時間，提高整個作業(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，最終推進了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化。

1 電子稱重計量系統(tǒng)

現(xiàn)今的稱重裝置應(yīng)用己遍及到每一個經(jīng)濟領(lǐng)域，而稱重裝置的類型也是相當多，在每一個領(lǐng)域中稱重裝置都顯示出自己獨特的經(jīng)濟地位，幫助整個生產(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現(xiàn)重力與電壓信號的轉(zhuǎn)化，現(xiàn)今主要的兩種實現(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現(xiàn)了數(shù)字量化地直接輸出，提高了整個傳輸過程中的抗干擾能力，保證了數(shù)字的準確性。而稱重儀就是表現(xiàn)物料的重量，是電子衡器的一種，能夠自動地實現(xiàn)稱重控制和貿(mào)易計量，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、電可擦存儲器(EEPROM)、非易失性隨機存儲器(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，從而用于動態(tài)稱重可以達到100次/秒以上。同時現(xiàn)代稱重儀表都配有各種輸出的串并聯(lián)接口，更加方便了與計算機之間的數(shù)據(jù)通信。而承載器是一種承載重力的機械結(jié)構(gòu)，原則上采用的是CAD來進行設(shè)計，同時還要兼顧力的傳遞，使得稱重傳感器能夠感受得到。

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

2 網(wǎng)絡(luò)控制制造業(yè)的稱重計量系統(tǒng)

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

圖1 稱重原理結(jié)構(gòu)圖

其基本的實現(xiàn)流程如下：第一步先進行數(shù)據(jù)的采集，也就是通過電子稱重系統(tǒng)上面裝有的標準的通訊端口來統(tǒng)計這些稱重系統(tǒng)稱量出的數(shù)據(jù)，這些所得的數(shù)據(jù)進行一個匯總與保存。第二步就是進行通訊，也就是說根據(jù)稱重設(shè)備采集保存匯總的數(shù)據(jù)進行分類，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)特征與系統(tǒng)的需求進行相對應(yīng)的通訊，在做這個工作之前要確保進入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都是準確無誤的數(shù)據(jù)，故先采用循環(huán)檢測的方式來進行串口的檢測，一旦有數(shù)據(jù)送達之后，就會先進入臨時數(shù)據(jù)庫進行校驗比對，在確定準確無誤之后就能給正式的服務(wù)器一個正確的信號，從而開始準備接收下一個數(shù)據(jù)，一直到所以的數(shù)據(jù)都接收完成，才發(fā)送一個結(jié)束的信號。同時，在這個過程中會涉及到兩個方面，一個是下位機與通訊系統(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)化就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，從而實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接，在這個過程中，通過撥號來選擇下位機的服務(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，假如存在一個沒有進行傳輸?shù)膽?yīng)答數(shù)據(jù)信號，就會發(fā)送一個請求信號給服務(wù)器，服務(wù)器在接收到這個信號之后就會反射出一個應(yīng)答信號傳遞給下機位，下機位根據(jù)這個數(shù)據(jù)獨有的格式進行傳輸，同時在傳輸完成之后，就是在服務(wù)器中反射出一個已經(jīng)傳送完成的狀態(tài)，按照這種方式來實現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)傳輸，等這些數(shù)據(jù)傳輸完成之后，就會斷開鏈路，釋放資源，這種方式就會充分地保障資源的合理性和傳遞的安全性與準確性，實現(xiàn)點到點的通訊。另外一個是上位機與服務(wù)器之間的傳輸，在這個過程中會形成一個局域網(wǎng)絡(luò)，在這個局域網(wǎng)絡(luò)中采用的是sever2003的操作系統(tǒng)，同時搭建成虛擬的數(shù)據(jù)庫，接著通過這個網(wǎng)絡(luò)中的操縱系統(tǒng)來進行遠程的操作和控制，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)器進行訪問與管理，進而就可以實現(xiàn)在短時間內(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對各種稱重數(shù)據(jù)進行優(yōu)化式的操作，從而實現(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)的實驗平臺，在本系統(tǒng)中所采用的標準通訊端口都是RS-232，同時設(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)進入這個如圖1原理所搭建的工作臺，最后得到的數(shù)據(jù)與原來的實驗數(shù)據(jù)相一致，且用時時間短、運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，能夠滿足各個方面的設(shè)計要求，對于今后的實踐生產(chǎn)有著科學的實驗依據(jù)。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，帶動了稱重系統(tǒng)的各方面地進步，現(xiàn)今提高自動稱重系統(tǒng)的準確性，同時顯示網(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，本文正是從這個理念出發(fā)，設(shè)計出了一種利用網(wǎng)絡(luò)來對稱重系統(tǒng)進行控制，這種系統(tǒng)設(shè)計電路十分地簡便，在低成本下面能夠獲取準確的稱重量信息，同時又實現(xiàn)了自動存儲和顯示的功能，可謂是保證了每一個客戶和企業(yè)的利用，這種誠信的稱重技術(shù)在市場上有著價值很高的推廣面。

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

[2] 霍愛清. 基于89C51單片機的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計.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.