当前位置: 仪表板 >> 仪表板介绍 >> 浅谈微电脑处理技术与称重仪表的发展前景
称重仪表行业背景:
近十年来,随着国内生产力的发展,中国的衡器仪表行业产生了巨大的变化。从十几年前国内稀少及良莠不齐,发展到目前上百家具有一定规模,能设计、制造符合国家对称重仪表精度、稳定性、抗干扰能力等要求的称重仪表厂商。深圳市卓禾仪器是其中一家可以设计、制造外观、性能能与发达国家同行相媲美的称重仪表,且在成本上能达到合理控制,性价比较高,得到国内外客户一致好评,具体代表产品JY系列称重仪表随着国内称重仪表市场的迅速发展,传统台秤仪表、汽车衡仪表的竞争已经达到白热化程度,许多客户也对称重仪表及其系统提出了更高的要求。其中数据集中管理、远程监控等需求尤为突出。本文主要讨论了通过使用普通RF无线传输、Zigbee无线传输、GSM/GPRS无线传输等方式,将称重仪表、秤台、数据处理服务器,以及大屏幕显示等附件远程紧密连接的方案。
称重仪表的构成:
称重仪表结构原理:
数字显示式宁波辰邦智能衡器仪表的品种很多,图1所示是其中的一种。数显器接受处理的是称重传感器输出的电信号。电信号有模拟量也有数字量,最常见的是几至几十毫伏的模拟电压。数显器的电路原理如图2所示。激励电源供给称重传感器工作电源,同时供给A/D(模/数)转换单元基准电压,其稳定度一般在0.1%以上。放大单元通常采用测量放大器结构,接受、放大称重传感器的信号。放大倍数一般为数百倍。滤波单元滤掉从机外混入的和放大器自身产生的电噪声。A/D转换单元把模拟量转换成数字量,转换位数通常取二进制数14位以上。数据处理单元是以微处理器为核心,使用外围支持芯片组成的,它在程序的控制下完成采集数据、运算、存贮等一系列操作,处理结果送到相应接口上。显示单元以数字或文字、图表等形式显示出称量值和称量状态,并可通过接口与外部设备联络。
称重仪表性能特点:
宁波辰邦智能数显衡器仪表的性能包括计量性能、功能、环境适应能力、安全性和可靠性5个方面。与通用的数字衡器称重仪表相比,数显器具有5个特点:
①自带传感器激励电源,使用方便;
②采用比率型A/D转换和倍频技术,计量性能中的长期稳定性好;
③软件能真切地仿真振动、空秤变动、物料落差等称量特征,显示快、准、稳;
④机内有空秤置零、零点跟踪、定标、最大秤量、分度位等参数的设定单元,改定方便,通用性强;
⑤带输出接口,能够联接多种外部设备,方便地实现系统控制。
准确度等级国际法制计量组织(OIML)3号建议规定,非自动衡器按准确度级别划分为4个等级。按配用衡器的级别,中国将电子衡器仪表也划分为4个等级,并分别冠以与电子衡器对应的级别代号:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。每个级别的衡器仪表的计量最大允许误差为对应级别衡器允许误差的0.7倍。
称重仪表架构其实很简单,一个电源为全部器件供电,一个AD部分负责将传感器的模拟信号放大,模数转换到数字信号,一个中央处理器,也就是常说的单片机(MCU),来处理AD部分读取到的重量信号,进行一系列的换算处理,最好译码为可显示阅读的信号。
微电脑处理技术的髙速发展趋势与工业化的要求决定了将来称重仪表的发展前景:
伴随着工业生产全过程称重加工工艺的发展趋势,对称重仪表的规定也愈来愈高,其外延性也慢慢扩张,慢慢兼具PLC、PC的一部分作用。从以前的单一标量发展趋势到今日的多路、多标量发展趋势;在特性上,向高速传输、高灵敏、高精确度、很高的可靠性方位发展趋势;结构类型,向智能化系统、模块化设计、可二次开发的方位发展趋势;伴随着当代工业信息化发展趋势的规定,称重仪表出現了各种各样系统总线、以太网接口等多种多样通信插口,向着插口丰富多彩、便于与电子计算机、PLC联接的方位发展趋势;外型和操作面板向更为美观大方,更个性化、人性化设计方案方位发展趋势。
电子信息技术的发展趋势,不管MCU特性的提高,数字电路设计和数字集成电路技术性的发展,還是嵌入式操作系统硬件软件技术性的发展趋势,都从各个领域巨大推动了称重仪表的发展趋势。
数字集成电路的发展趋势促使平稳靠谱外置运算放大器变成实际,电源电路噪音大幅减少促使进到A/D变换控制模块的数据信号更加真正,另外从12位A/D变换到24位的A/D变换控制模块促使AD转换精密度进一步提高,另外取样速率的大幅度提高,从10次/s到4000次/s使单位时间内收集到大量数据信息,使称重仪表完成高速传输,高精确度,高精密变成很有可能。
从51系列产品到髙速51系列产品处理芯片,发展趋势到今日的ARM9处理芯片,MCU特性的大幅度提高,可将A/D收集到的很多数据信息开展剖析解决,完成更加合理的控制系统(比如模型预测MPC优化算法,该优化算法是一种典型性的智能化控制系统,它在上世纪80时代就刚开始应用在电子计算机,该优化算法具备自学习培训的工作能力),促使称重仪表完成更高的精确性。但这种优化算法必须大的算法复杂度和运行内存,这在之前的嵌入式操作系统中没法完成,直到如今出現计算工作能力做到200MIPS之上,并适用虚拟内存设置的ARM9CPU出去后才能够在仪表盘上完成。AD4820就这样一个根据ARM9处理芯片和嵌入式操作系统的嵌入式操作系统。数据处理方法速率的提升也促使称重仪表完成多路、多标量解决变成很有可能,如冶炼厂广泛要求却无优良解决方案的负压力赔偿仪表盘,及其广泛运用在测力数据分析系统中的高精密力-偏移分析仪表等,都使称重仪表更突显多过程量的解决了。
近年来新的性能卓越ARM9、ARM11CPU的运用,及其嵌入式操作系统如uCOS-II、VXWORKS、linux、WinCE等在其上的移殖,为仪表盘的嵌入式开发出示了强劲的作业平台。拥有电脑操作系统,就可以使仪表盘的开发设计职责分工化,能够把手机软件和硬件配置的经济开发区分到更显著。进而更有益于各层面优秀人才的联合开发,进而能够开发设计更为繁杂的仪表盘系统软件。伴随着嵌入式操作系统的发展趋势,不但使仪表盘的长期性可信性获得提升,也促使数据信息储存量增加,在一些场所,称重仪表乃至能够取代PC的一部分作用。比如秘方管理方法,数据分析与剖析、历史记录回看等作用。此外,当代嵌入式软件技术使称重仪表具备二次开发的服务平台,在仪表盘上还可以象在PLC或PC上按需开展程序编写,使称重仪表能考虑各种各样不一样的加工工艺要求,更为个性化(图1为AND-4820的页面图)。互联网信息化管理的发展趋势,规定称重仪表的接口愈来愈丰富多彩,在新式MCU的适用下,除更为常见的模拟量输入(0~10V/4~20mA)、串口通信(RS232/RS485)外,如今愈来愈多的Profi-BUS,MOD-BUS,及其工业以太网等通信接口均已在称重仪表上完成。
通信插口的丰富多彩,极大便捷了称重仪表与PLC和PC等上位机软件系统软件的通信。为便捷数据储存作用,如今新开发设计的称重仪表早已开始配置大容量存储器器,如微型机电脑硬盘及其可热拔插的外接储存器如CF卡、SD卡等,便于客户将PC上的数据信息拷贝到到PC上,或是到PC上开展数据分析与剖析。