一种基于虚拟仪器的电子皮带秤电气参数测试方法

本发明涉及皮带秤的技术领域，尤其涉及一种基于虚拟仪器的电子皮带秤电气参数测试方法。

背景技术：

电子皮带秤是一种能连续称量散状颗粒物料重量的装置，它不但可以对某一瞬间在输送带上的输送物料重量进行称重，而且还可以在某段时间内对输送的物料总重进行累计称重。因此，电子皮带秤在煤矿、水泥、化工和粮仓、码头等场合中得到了普遍的应用。

电子皮带秤的主要组成部分有测量传感器(称重、测速)，承载装置(秤架)，信号处理装置(放大积分装置)、显示等组成。传感器将参数检测出来，转变成电信号，需要进行信号处理，最终显示测量值。现有的皮带秤电气检测部分，大多由放大器、乘法器、积分器、频率/电压转换器，显示仪表，或单片机、led或lcd显示等硬件构成，如图1-2所示，可以看到通过传感器测量得到的两路信号先通过信号放大器放大之后，送入乘法器、积分器，再送入显示仪表显示；另一种如图2所示，采用单片机组成测试电路，传感器采集的信号经过运算放大器等电路放大后再经过模数转换芯片进行a/d转换，然后再将转换后的结果送入单片机，再通过驱动显示，在led或lcd上面显示出来。每一步，都需要硬件电路去实现各种功能。

整个测量过程所需硬件设备较多，因此存在灵活性差，精度低，可靠性差、人-机交互界面不够友好等缺点。

技术实现要素：

针对背景技术中的不足，采用虚拟仪器，侧重用软件编程来替代部分硬件设备，以解决皮带秤电气参数的测量与显示，达到测量精度高，可靠性强，性能稳定，优良的人-机交互界面的目的，为此，本发明提出了一种基于虚拟仪器的电子皮带秤电气参数测试方法，具体方案如下：

一种基于虚拟仪器的电子皮带秤电气参数测试方法，包括以下步骤：

s1、连接系统，测速传感器设置在从动轮的滚轴上，重力传感器用于检测托辊的压力，采用两个数据采集卡分别与重力传感器和测速传感器相连，数据采集卡并入机箱，通过usb接口，接入pc机，使用pc中安装的labview软件；

s2、扣除皮带及秤架的自重，采用称重桥架与电阻应变式传感器下测量重量；

s3、把在t时间间隔内的物料累计流量m。

具体地说，步骤s2的具体步骤如下：

s21、当皮带上物料通过秤架上方时，扣除自重情况下，电子皮带秤在某一称量区间l的物料重量w(t)为：

w(t)＝(g-z)×l

式中，g表示皮带单位长度上物料毛重，千克/米；z表示皮带和秤架的重量的零点值，l表示区间长度；

s22、获得重力传感器的输出电压信号u1、测速传感器经频率或电压转换输出的电压信号u2，电压信号u1和电压信号u2经乘法器相乘，输出到pc，pc获得皮带在单位时间内的瞬时重量q(t)，为：

q(t)＝l×(g-z)×v(t)

式中，q(t)表示单位时间里的输送物料的重量，千克/秒；v(t)表示皮带速度，米/秒。

具体地说，步骤s3具体为：

对q(t)对时间积分，把在t时间间隔内的物料累计流量m，为：

其中k为量程系数，在积分公式中z为动态零点值,即皮带和秤架的动态皮重。

具体地说，步骤s21中皮带和秤架的重量z的求取方法为：包括零点值采用空皮带运转一周的平均值,动态零点值的求取过程叫调零，调零由设计的“前面板”上模拟图标按键“调零”键按下，由调零子程序实现运算。

具体地说，步骤s22中量程系数值k的求取方法为：首先使标准物料或标准砝码通过皮带秤，然后在前面板“校零”处输入通过的标准物料重量值，再由软件计算出量程系数k。

本发明的有益效果在于：本发明采用虚拟仪器软件编程技术进行数据的显示、积算，使其既具有传统仪器的基本功能，又充分利用了labview图形化语言编程的优点，开发出良好的人机界面。“前面板”模拟真实的仪表面板，与用户交互，“程序框图”实现逻辑功能，进行数据采集、运算、存储等操作，相当于仪器箱内的功能部件。开发的电气检测方法，相对于现有技术中使用硬件电路，本方法以图形化软件为核心。本申请提供一种软件化的测量方法。相对于现有技术中依靠硬件电路和众多分立仪表实现测量的缺点，本申请以labview软件为核心，辅以少量硬件，在pc机显示屏上设计出虚拟操作界面，并且软件维护简单、产品更新周期短，是一种以软件代替仪器的测试方法。

附图说明

图1为现有技术中仪表组成测试电路框图；

图2为现有技术中单片机组成测试电路框图；

图3为本方法中系统组成原理图；

图4为系统软件模块化流程图。

图中：1、测速传感器；2、重力传感器；3、托辊；4、物料；5、皮带

具体实施方式

参照图3-4，一种基于虚拟仪器的电子皮带秤电气参数测试方法，包括以下步骤：

s1、连接系统，测速传感器1设置在从动轮的滚轴上，重力传感器用于检测托辊3的压力，采用两个数据采集卡分别与重力传感器2和测速传感器1相连，数据采集卡并入机箱，通过usb接口，接入pc机，使用pc中安装的labview软件；。

s2、扣除皮带5及秤架的自重，采用称重桥架与电阻应变式传感器下测量重量；具体步骤为：

s21、当皮带5上物料4通过秤架上方时，扣除自重情况下，电子皮带5秤在某一称量区间l的物料4重量w(t)为：

w(t)＝(g-z)×l

式中，g表示皮带5单位长度上物料4毛重，千克/米；z表示皮带5和秤架的重量的零点值，l表示区间长度；

具体地说，重量的零点值采用空皮带运转一周的平均值,动态零点值的求取过程为调零，调零由变换“调零”键状态，并将变换后的状态上传到pc。该步骤的求取方法均用labview软件实现,labview编制子程序，每个子程序均包括前面板、程序框图和图标。

s22、获得重力传感器2的输出电压信号u1、测速传感器1经频率或电压转换输出的电压信号u2，经数据采集卡，经过a/d转换，转变成数字量，输入pc，对应的电压信号u1和电压信号u2经labview中数学运算工具的乘法器相乘，获得皮带5在单位时间内的瞬时重量q(t)，为：

q(t)＝l×(g-z)×v(t)

式中，q(t)表示单位时间里的输送物料4的重量，千克/秒；v(t)表示皮带5速度，米/秒；

s3、对q(t)对时间积分，把在t时间间隔内的物料4累计流量m，为：

其中k为量程系数，在积分公式中z为动态零点值,即皮带5和秤架的动态皮重。

步骤s21中皮带5和秤架的重量z的求取方法为：重量的零点值采用空皮带5运转一周的平均值,动态零点值的求取过程为调零，调零由变换“调零”键状态，并将变换后的状态上传到pc。

步骤s22中量程系数值k的求取方法为：首先使标准物料4或标准砝码通过皮带5秤，然后在前面板“校零”处输入通过的标准物料4重量值，再计算出量程系数k。

以上整个运算均由labview软件自带的“数学”运算工具实现。

本申请采用pc安装的labview软件，采用其结构化和模块化的编程特点，对每一个模块进行编程，称之为子程序，使用步骤如下：

编制“登录”子程序，成功后，进入系统“主菜单”模块，主菜单采用“while循环”结构，循环内包括参数设置(有“报警阈值”、“校零标准值”、“开停”设定和输入控件)子程序、“数据采集”子程序、“报警”子程序等，其中，数据采集包括“称重瞬时采集”、“称重累计”子程序及“显示”，“校零”、“数据存储”子程序：

(1)实时采集称重参数、皮带5转速等各项参数，同时创建仪表前面板；

(2)利用labview图形化的编程方式，调用前面板“控件”中的“数值”→“显示控件”、“波形”→“波形图表”、“表格”控件，即可以数字、图形和表格等多种方式进行实时显示和记录测量信息，并且将实际值与设定值“减法”运算，输出调用“布尔”→“指示灯”控件，使之具有超限报警功能；

(3)对测试数据进行存储，方便以后读取。

所有的参数检测后，传至数据采集卡，送计算机、通过labview软件的图形化编程，在电脑显示屏上显示实时参数，并控制皮带5电机运转、启停。电气测量系统稳定性好、准确性高，便于安装调试。利用labview软件结构化和模块化编程特点，对上述模块逐一编程，随时调用，软件流程图见图4。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。