基于LabVIEW的動態稱重系統的設計

魏　麗

(唐山學院 唐山市機電一體化重點實驗室，河北 唐山 063000)

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基于LabVIEW的動態稱重系統的設計

魏麗

(唐山學院 唐山市機電一體化重點實驗室，河北 唐山 063000)

摘要：為測量單托輥傳送帶在傳輸狀態下固體散料的動態重量，采用稱重傳感器連續采樣計量區段傳輸帶托輥所受到的壓力，用電渦流傳感器測量放大后的輥軸瞬時速度，將采集的兩路電壓信號調理后，用測速法計算物料的瞬時重量和累積重量。動態稱重系統采用虛擬儀器技術完成信號的采集和調理，上位機采用LabVIEW軟件實現計算和顯示，原理簡單，精度高，易實現，具有較高的實用性。關鍵詞：單托輥傳送帶；動態稱重；LabVIEW

隨著經濟的發展，貿易流通量不斷擴大，散裝物料的動態稱重在工業生產和貿易流通中變得越來越重要。傳統的動態稱重計量工具已不能滿足現代化管理和自動化生產的需要，應用先進的計算機技術和傳感器技術，開發新型智能的動態稱重儀表勢在必行[1-3]。虛擬儀器技術以通用的計算機為載體進行自動化測量與控制，測量精度高[4]，因此，為測量單托輥傳送帶在傳輸狀態下固體散料的動態重量，本研究應用虛擬儀器技術設計了一種動態稱重系統，此系統的上位機采用LabVIEW軟件編寫，可實時采集、顯示、保存和管理相關數據。

1系統構建

1.1測量原理

系統采用測速法[5]計量傳送帶上物料的瞬時重量和累積重量。由于實際中傳送帶物料鋪放不均勻，所以為降低測量誤差，選取有效長度的均勻重量進行累積測量，如圖1所示。設皮帶上物料作用在測量輥上的有效稱量段為L=(L1+L2)/2，G(t)為作用于稱重框架上的瞬時物料重量，q(t)為單位長度上的瞬時重量，則

q(t)=G(t)/L，

(1)

(2)

式中，w(t)為皮帶機的瞬時輸送量；v(t)為瞬時線速度。

根據測量原理，只要測出皮帶的瞬時線速度和瞬時物料重量，即可計算出散料的累積重量。

1.2系統硬件結構

傳統的傳感器電子儀表皮帶秤，一般由光電脈沖或磁脈沖變送器測速，采用模擬積分放大電路或數字系統積分電路來實現動態稱重過程的累積計算[6]。電路結構采用分立模擬電路，結構體積較大，集成化較差。

動態稱重系統采用單托輥秤架、梁式稱重傳感器和電渦流測速傳感器進行測量。系統硬件結構示意圖如圖2所示。稱重傳感器的輸出信號由變送器放大后輸入到數據采集卡模擬通道。在傳送帶上設置一個金屬標記，通過電渦流傳感器檢測金屬標記的方式輸出計數信號進行測速。上位機將放大的重量數據和速度數據進行相應的處理、計算和顯示。

圖2　系統硬件結構示意圖

1.3系統軟件結構

圖3　系統軟件結構圖

圖4　系統程序流程圖

系統軟件結構圖如圖3所示。用戶注冊登錄后進入系統；測量模塊采集壓力和轉速信號，獲取瞬時重量和傳送帶傳輸速度；計算模塊根據重量和速度計算累積重量及貨物價格。系統程序流程圖如圖4所示。2系統測試

動態稱重系統實物如圖5所示。

圖5　動態稱重系統實物

點擊上位機程序進入登錄界面，如圖6所示。可在該界面進行用戶的注冊、修改密碼和登錄，保證用戶的權限。登錄后可單獨選擇測量瞬時重量和轉速，也可以直接點擊“啟動傳送帶，進入動態稱重主程序…”按鈕開始累積重量的測量。例如點擊“采集瞬時重量”進入稱重界面，可以設置傳感器參數，獲取瞬時重量，如圖7所示。

當傳送帶速度較低時，為保證測量精度，可將輥軸的轉速放大6倍，即傳感器在輥軸轉1圈可獲得6個脈沖，通過對脈沖計數，并根據輥軸的周長即可計算出傳送帶的運行速度。點擊“啟動傳送帶，進入動態稱重主程序…”按鈕進入累積重量積分法算出的結果，如圖8所示。

圖6　用戶登錄界面

圖7　稱重界面

測試過程中，采用加砝碼的方式進行試驗，每個砝碼質量400 g，連續放置2個砝碼進行稱重，顯示測試結果正確。但隨著砝碼數量的增加，測量結果誤差逐漸增加。

3結論

基于LabVIEW的動態稱重系統采用電渦流傳感器和懸臂梁式稱重傳感器很好地完成了單托輥秤架上固體散料的瞬時重量和線速度測量，通過測速法完成累積重量的計算。系統測量原理簡單，軟件易于操作，系統穩定性好，滿足測量要求，為動態稱重工作帶來了便利。對于測量結果出現的誤差，在以后工作中將對其進行深入研究。

參考文獻：

[1]初琦.帶式輸送機動態稱重檢測理論與試驗研究[D].北京：中國礦業大學，2014.

[2]高艷雯.輸送帶在線動態實時稱重系統的研究[D].蘭州：蘭州理工大學，2007.

[3]李秉榮，劉夫云，程雄，等.自動稱重系統的設計與實現[J].電子器件，2010，33(2)：245-248.

[4]肖成勇，雷振山，魏麗，等.LabVIEW2010基礎教程[M].北京：中國鐵道出版社，2012：170-175.

[5]施文康.檢測技術[M].北京：機械工業出版社，2010：210-225.

[6]趙朝陽.基于嵌入式系統的電子皮帶秤設計[D].武漢：武漢理工大學，2008.

(責任編校：李秀榮)

The Design of LabVIEW-Based Dynamic Weighing System

WEI Li

(Tangshan Key Laboratory of Mechatronics， Tangshan University， Tangshan 063000， China)

Abstract：The author of this paper has designed a LabVIEW-based dynamic weighing system to measure the dynamic weight of solid bulk materials on a working single-roller conveyor belt， in which weighing sensors are used to continuously sample the pressure on the roller of the conveyor belt and eddy current sensor to measure the instantaneous speed of the roller shaft. On the basis of these two voltage signals the instantaneous weight and cumulative weight of the material can be calculated with the speed method. In this system， virtual instrument technology is applied to achieve the acquisition and conditioning of the signal， and LabVIEW is employed for calculation and display. This system is characterized by simple working principle， great precision， easy operation and high practical value.

Key Words：single-roller conveyor belt； dynamic weighing； LabVIEW

作者簡介：魏麗(1981-)，女，河北衡水人，講師，碩士，主要從事現代測試技術研究。

中圖分類號：TH82；TP23

文獻標志碼：A

文章編號：1672-349X(2016)03-0013-02

DOI：10.16160/j.cnki.tsxyxb.2016.03.004