专利名称：自动定位称重计量无线数传收发器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集电子秤称重技术、光电定位自动检测技术和无线数传技术为一体的能够自动定位采集传送数据信号的一点对多点的无线通信装置，主要适用于冶金行业的天车自动定位称重计量管理，它是实现炼钢数据采集和天车自动计量物流管理系统的硬件基础。
背景技术：
在炼钢厂，科学有效的生产管理和生产考核不但需要获取天车吊运物料的重量，采集混铁炉铁水的入炉量、出炉量并按班、日、月进行统计汇总，采集转炉每炉钢的入铁量、废钢放入量、产钢量，按炉号存储每炉钢的炉前温度、炉后温度、连铸到站温度、大包温度、中包温度和连铸拉速信息，按炉号存储每炉钢的吹氧时间、吹氧量、吹氩时间及吹氩量等，按炉号存储每炉钢的硅铁、硅锰等贵重金属配入量以及散装料的配料量，按炉号存储C、S分析质量信息(包括化验时间、数值)等，还需要将所有采集到的生产数据有效整合进而自动生成各种统计报表，生成现场工作模拟画面，自动与该企业的工业以太网接入以实现数据资源共享。炼钢数据采集和天车自动计量物流管理系统就是根据炼钢厂的工艺流程，借助计算机技术及网络工程技术对采集到的数据进行理解、推理、认知和自学习，然后对天车运行过程中的重量信息和位置信息，对炼钢过程中的重量信息、温度信息、压力信息，对连铸过程中的重量信息、温度信息、拉速信息等进行自动跟踪、智能分析，从而实现数据综合管理(如建立炼钢明细台帐、数据分类统计、数据查询及报表生成等)。该系统代替了抄表员的繁重工作并可杜绝因人为因素而造成的数据误报、虚报和漏报等现象，可以指导建立科学高效的生产调度指挥系统和最优化的能源消耗指标，可以加强工艺衔接提高生产效率和产品质量，为生产调度和监控管理奠定可靠的技术基础。该系统可自动接入该企业的工业以太网或企业的ERP系统，企业管理者坐在办公室里就可以从监测画面上看到现场的模拟运行图，随时了解现场工况，随时查询以往冶炼记录和有关历史数据。随着我国冶金工业的快速发展，炼钢数据采集和天车自动计量物流管理系统正成为相当多的钢铁生产企业实现炼钢自动化的必然选择。
实际上，在整个炼钢生产过程中，天车作为物流的主要运载设备，它具有举足轻重的地位，天车吊运货物的位置变化和重量变化与工艺流程的设计和实施紧密关联。因此天车自动定位称重计量管理系统就成为炼钢数据采集和天车自动计量物流管理系统中的基础和核心的环节，而正确翔实的炼钢工艺流程分析和逻辑推理是实现天车自动定位称重计量管理的基本前提。通过工艺流程分析我们知道，炼钢过程是一个时效性非常强的过程，有其内在严格的规律可寻，而且其流程也是固定的铁水(来自混铁炉或倒窑站)、废钢、合金料(硅铁或锰铁等)和回炉钢(来自回炉线)等先加入转炉，经吹炼后出钢，出钢后上连铸(或模铸)，然后下连铸；其次天车也不是混用的，根据天车的作业内容和作业对象可以将天车分为向转炉兑铁水天车、向转炉加废钢天车、向混铁炉加铁水天车、连铸吊运钢水天车等；再者天车吊运物料重量变化也有其特定含义，比如向转炉加铁水天车在转炉位置，若进入该位置时“满包重”而离开该位置时“空包重”，则表明天车在该位置进行了“翻铁”操作，应记录兑入铁水量，若天车进入和离开该位置时重量无变化，则表明天车在该位置为“路过”，不作记录，等等。为此，我们将炼钢厂作业场景中与天车关联度较强且与测量有关的明晰驻在物(包括混铁炉、炼钢炉、废钢堆、回炉线、连铸机、出钢马道等)作为定位点并加装位置标识，安装有称重检测装置(即称重传感器)、位置检测装置(即光电开关组合)和分站的天车运行到这些定位点后，分站内的单片机能够自动把此时的重量数据、位置编码和分站编号等数据采集处理并打包存储，根据主站的呼叫需要，随时将数据包传送到主站。而天车运行到某定位点时到底完成某项功能与否还要根据其进出该位置的称量数据变化(即差值重量)进行逻辑判断，我们设定进入该位置天车的称量数据为入点重量，离开该位置时天车的称量数据为出点重量，二者之间的差值称之为差值重量(既差值重量＝出点重量-入点重量)。判据如下A)若差值重量＞正零重量(如1吨)则认为出点重量大于入点重量，这种情况一般为入点重量为“零”，吊起状态入点重量不为“零”，加入状态B)若差值重量＜正零重量(如1吨)则认为出点重量小于入点重量，这种情况一般为出点重量为“零”，放下状态出点重量不为“零”，倒出状态C)若差值重量＝正零重量(如1吨)则认为出点重量等于入点重量，这种情况是路过，非特殊情况一般不予考虑。
基于上述，如果能够得到天车的位置信息和重量信息，再充分结合炼钢厂的工艺流程，我们就可以根据重量逻辑、位置逻辑和时序逻辑来定性定量判断天车都进行了何种作业，从而自动计量出兑入铁水量、加入废钢量、出钢量和连铸消耗等。如果借助无线数传通信技术，再充分利用计算机网络技术和数据库技术，我们不但能够实现数据无线远传、自动识别物料种类同时自动记录称量数据，还可以将生产过程中的信息进行实时采集和存储，经过处理汇总得到整个生产现场的当前状况信息和历史数据，对生产调度人员掌握整个厂区的生产状况、管理人员了解当前产耗情况都会起到非常重要的作用。
当然，实现上述的天车自动定位称重计量管理系统必须具有完备的硬件基础，即所有现场中与天车关联度较强且与测量有关的明晰驻在物(即定位点)都必须安装位置标识、参与计量管理的每部天车都必须安装重量检测装置和位置检测装置、参与计量管理的每部天车都必须安装能够自动定位采集传送数据信号的分站、在现场调度室安装主站和上位计算机。
然而目前大部分钢铁厂的现状和存在的问题突出表现在如下两个方面第一，现场运行的天车虽然很多已经配置了电子秤，但数据传输大多局限于有线传输，即重量传感器的输出信号经二次仪表(即称重显示器)采集处理后显示，二次仪表的RS-232接口输出称量数据传送给大屏幕显示器进行显示，所有数据处理和显示都在天车上进行，现场调度人员站在地面通过观看天车上的大屏幕显示器所显示的称重数据来指导天车工操作；有的虽然也配置了无线传输电子秤，其通常做法是重量传感器的输出信号经二次仪表(即称重显示器)采集处理后显示，二次仪表的RS-232接口输出称量数据一路传送给大屏幕显示器进行显示，另一路传送到无线发射机通过它发送称重数据，接收端仪表通过无线接收机接收显示称重数据，但是上述实施方案因为没有安装位置标识和自动定位检测装置而无法自动形成有效的重量逻辑和位置逻辑，因而也无法实时准确判断现场天车的作业内容并真实模拟现场天车作业场景，有关位置信息只能靠人工判断，人工参与程度大，管理效率十分低下。第二，转炉或电炉、连铸机基本都自成系统配置了PLC设备和上位计算机系统，实现了自动化控制，很多与炼钢或连铸有关的检测仪表也基本配置齐全，各种检测信息包括温度、压力、流量等已经采集到上位计算机，但是由于技术发展的局限性和管理者认识的不足，现场很多上位计算机基本处于各自独立状态，数据分布比较凌乱，没有形成统一的网络，数据不能共享，致使炼钢数据采集和统计还基本处于半手工状态，主要靠现场各工段记录员人工录入表格进而汇总上报，从而导致工艺控制不流畅、产耗水平低和生产管理效率不高。上述两个问题中，后者的解决因为涉及多计算机组网，现场硬件设施基本齐全，主要工作集中在软件环节，比较容易实现；前者因为目前人们的认知所限，在硬件环节还存在难点和障碍，本实用新型主要就是着重解决这一问题的。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题为了克服现有的天车电子秤借助二次仪表(即称重显示器)只是单纯完成称重计量而不能实现自动定位检测的不足，本实用新型充分整合了电子秤称重技术、光电定位自动检测技术和无线数传技术，发明了自动定位称重计量无线数传收发器，从而在实现炼钢厂天车自动定位称重计量管理的硬件基础方面取得了突破。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是自动定位称重计量无线数传收发器是一种一点对多点的无线通信装置，由多部分站和一部主站构成。其中，分站是一种新型复合称重控制仪表，每个分站硬件构成和工作原理完全相同，分别设在现场运行的天车上(分站编号与所在天车编号相对应)，分站为无人值守检测站，分站能够直接将安装在每部天车上的称重传感器输出的毫伏级电压信号和安装在现场定位点的光电开关输出的开关量信号自动采集、运算和处理，形成吊运物料的重量数据和运行天车的位置编码，然后将重量数据和位置编码分组打包形成报文，通过无线数传电台发送给主站；主站是一种无线接收显示控制器，通常设在调度室，主站主要接受上位计算机控制指令而分时查询并接收目标分站发送来的报文进而解析，然后通过主站预留的RS232串行通信接口将有效数据信息传送给上位计算机；主站与各分站之间的无线通信采用查询方式进行。
下面分别就分站和主站的具体技术方案进行描述。
分站分站是在传统的称重显示器的基础上，将称重显示器、光电定位检测装置和无线数传电台集成在一起而发明的一种新型复合称重控制仪表。分站的硬件组成包括外置供电电源、主机和吸盘天线，分站主机由机箱、主板、无线数传电台、键盘、显示器、输入和输出接口组成，主板由称重传感器信号采集处理单元、光电开关信号采集处理和位置编码单元、数据分组打包单元构成。分站具有两路模拟信号输入通道，可以同时接收两路称重传感器信号；分站具有四路开关量信号输入通道，可以同时接收四路光电开关信号并自动进行位置编码；分站设置的键盘操作区可以进行两路称重信号的单独标定和设置，可以进行分站编号设置、时钟调整、无线数传频点和功率设置；分站采用中文LCD宽屏液晶显示器，可以显示分站编号、称重数据、位置编码、时钟、故障报警信息和相关参数；分站具有RS232串行输出接口，可以与大屏幕显示器通信；分站采用大功率无线数传电台，可以接受指令和发送数据。
分站硬件构成的具体技术措施分述如下(1)分站采用线性集成一体化电源供电。线性集成一体化电源由于采用传导冷却方式的AC/DC线性模块，因而具有输出稳定可靠、抗高频干扰能力强、纹波小、过热过流过压保护并有足够的带载能力及连续工作能力等优点，非常适用于各种模拟电路、A/D转换器、各类放大器及高精度测量仪器设备的供电。由于分站的无线数传电台工作电压是直流8.5V～13.8V，分站的主机主板输入电压为直流12V，称重传感器和光电传感器的激励电压是直流9V～15V，而整个分站消耗的电流最大为1.6A，再考虑到线性电源的效率为60％，我们采用朝阳电源公司生产的4NIC-X48/12V4A线性一体化电源。为了适应炼钢场合的恶劣环境和电网电压的剧烈波动和冲击，我们选用的电源为工业级产品，宽电压输入范围AC165V～265V/47～63Hz，工作环境温度范围-25℃～+65℃。分站的主机主板上设计有NR12S5-1200C的DC/DC电源模块，4NIC-X48/12V4A线性一体化电源的输出端与NR12S5-1200C的DC/DC电源模块的输入端相连，该电源模块输出直流5V，可满足主板上的各种模拟电路、A/D转换器、各类放大器等的供电和LCD液晶显示器的供电要求。
(2)分站设计有两路称重传感器信号采集通道。为了适应天车主钩和副钩单独或者同时参与称重计量的需要，传统做法是采用两台单独的称重显示器分别采集处理主钩和副钩称重传感器信号然后分别输出显示，当需要合成计量时再通过累加器将主钩显示重量和副钩显示重量合成累加。本实用新型的分站在一块主板设计有两路称重传感器信号采集通道，主钩秤体安装的电阻应变式称重传感器和副钩秤体安装的电阻应变式称重传感器输出信号分别送入分站主板上的相应称重传感器信号采集通道，该信号经过放大、整流、滤波再由MC14052模拟开关切换然后送往CS553224位∑-Δ模/数转换器进行模/数转换，转换数据既可以分别送往显示器单独显示，也可以送入CPU进行合成处理。这样既能实现天车主钩单独称量，也能实现天车主钩和副钩同时合成称量，此方案优化了设计，节约了硬件成本。
(3)分站采用由四只红外光电开关组成的位置传感器和现场定位点的位置标识组合进行自动定位检测和位置编码。天车吊运货物的称重计量只有在作业现场的某些特定位置(即定位点)才具有实际意义。为此，我们在现场每个定位点的特定高度安装了位置标识，位置标识是用角钢焊制的框架，在每个框架上按照特定距离依序预先固定由长度为3米宽度为50毫米的一至四块不锈钢钢板，相邻两块不锈钢钢板中心距离为可能为120毫米、240毫米或者360毫米。为了自动识别这些位置标识，在天车上对应位置标识的高度安装四个反射型红外光电开关组成位置传感器，四个光电开关依序安置在一个盒体内，相邻两个光电开关中心距离为120毫米，当安装有位置传感器的天车运行到现场某个定位点时，位置传感器距离位置标识在可靠检测范围之内(5-20厘米)，位置传感器中的每个光电开关有两个可能的输出状态即接通(当被测目标在其感光范围内时，此时输出高电平视为逻辑“1”)或者断开(当被测目标在其感光范围以外时，此时输出低电平视为逻辑“0”)，决定某个光电开关在该定位点时的实际输出状态取决于位置标识中对应是否安装不锈钢钢板。这样，4个光电开关就可以组合为0000，0001，0010，…，1111共计16个二进制编码，我们可以提前将现场定位点的位置编码设定好，从而预先确定位置标识中角钢框架上的不锈钢钢板的布置。为了避免因外界干扰而误判，在现场每个定位点时的位置传感器中四个光电开关至少有两个应同时接通；现场位置标识延长距离设计为3米，可以保证天车在定位点处作业时有足够的活动空间而定位称重计量仍然有效。可见，分站保证了天车运行到定位点处自动识别出该位置编码进而实现有效称重计量。
(4)分站采用三CPU结构。分站的主板电路核心单元由三个CPU芯片构成，即一个AT89C51采集单片机、一个C8051F020主单片机和一个AT89C2051监测单片机。其中，AT89C51采集单片机主要完成两路称重传感器信号采集、四路光电开关信号采集和位置编码以及数据分组打包，然后发送给主单片机；C8051F020主单片机主要完成数据的显示、I/O接口的管理、分站与主站数据的传送；AT89C2051监测单片机主要监测另两个单片机的运行状况，若出现死机情况，可自行复位另两个单片机，也可接收上位机指令复位另两个单片机。
(5)分站采用原装进口大功率具有″长发″保护功能的收发一体的工业级无线数传电台。无线数传电台是系统能否稳定工作的关键部件，其可靠性直接关系到分站与主站通信的成败。为此，我们采用日本日精公司生产的ND250A数传电台，该电台专用频段223～235MHz，16个半双工频道可编程设置，功率1-10W可调，传输距离可达10公里。通过采用温度补偿电路，工作温度范围-30℃～+60℃，频率稳定度达1.5PPM；通过采用目前最先进的低噪声、宽频带、高效率场效应管功率放大器，功耗低、杂波小、发热少、可靠性远比常规的晶体管功效高，非常适应严酷的工作环境；而通过铝壳封装，屏蔽好，散热性好，可保证发射机连续工作。在数传电台使用过程中，考虑到无线数传分站的电台发射频度会很高，工作负荷较重，可以将功率调小后使用，并充分利用数传电台的″长发″保护功能，在对数传电台编程时巧妙设定最长的连续发射时限，以此增强发射机的连续工作能力，确保整个系统的稳定运行。为确保信号传输质量和达到较远的传输距离，数传电台都配有优质高增益吸盘天线。
(6)分站采用轻触薄膜按键和中文宽屏液晶显示器。分站键盘设置有22个轻触薄膜按键，包括10个数字键“0”～“9”、2个符号键“.”和“-”、10个功能键(去皮键、清零键、清除键、打印键、输入键、上查键、下查键、返回键、功能切换键和时钟键)，可以进行称重参数设置和标定、时钟设置、分站编号设置，可以浏览查询相关参数和故障报警信息，可以进行频点和功率设置。分站倡导绿色节能新概念，采用南京国显公司生产的GXM16032型带汉字库带背光的LCD液晶显示器，耗电很低，该显示器可同时显示两排共20个汉字信息或者40个字母符号信息，比如可以显示分站编号、重量数据、位置编码、时钟日历、故障报警信息以及设定参数、标定数据。分站机箱显示面板还设置有5个指示灯，可以作为电源、分站接收主站请求发送信号、分站响应主站呼叫后发送数据、采集重量信号、采集位置信号的状态指示。
(7)分站设置有五个外径相同的航空插座作为输入和输出接口端子。分站的五个航空插座中有2个为七芯插座，可以分别接入两路六线制或四线制称重传感器；有1个为九芯插座，可以接入四路光电开关；有1个为两芯插座，可以接入直流12V电源；还有一个为三芯插座，为RS-232C串行输出接口，可以与大屏幕显示器或计算机实现通信。
(8)分站采用专用喷塑铝合金机箱。分站机箱由于采用金属材质，因此具有很强的抗电磁干扰能力；分站机箱总体尺寸长28厘米、高9厘米、深20厘米，为盘装(柜式安装)结构，内腔分为上下两层布置，上层为主机主板，下层为无线数传电台；分站机箱前面窗口用于安装键盘和显示面板，机箱后面封板除了用于安装五个航空插座的Φ16圆孔外，还有一个Φ14的圆孔作为无线数传电台天线过孔；整个组配完毕的分站机箱密封良好。
主站主站实际上是一台无线接收显示控制器，它受控于上位计算机而完成无线接收显示各分站传送的数据信息并上传计算机。主站的硬件组成包括外置供电电源、主机和吸盘天线，主站主机由机箱、主板、无线数传电台、键盘、显示器、输入和输出接口组成。
主站硬件构成的具体技术措施分述如下(1)主站也采用朝阳电源公司生产的4NIC-X48/12V4A工业级线性一体化电源，为主机提供12V直流工作电压。主站的主机主板上设计有NR12S5-1200C的DC/DC电源模块，4NIC-X48/12V4A线性一体化电源的输出端与NR12S5-1200C的DC/DC电源模块的输入端相连，该电源模块输出直流5V，可满足主机主板上的各种模拟电路、转换器、各类放大器等的供电和LCD液晶显示器的供电要求。
(2)主站也采用日本日精公司生产的收发一体的ND250A型数传电台，用于无线接收各分站发送的数据信息。
(3)主站的键盘和显示器与分站设置相同，也采用轻触薄膜按键和中文宽屏液晶显示器。主站的键盘主要是为设置时钟和信息查询而用，主站的显示器主要是为显示分站编号、重量数据、位置编码、时钟、故障报警信息等而用。主站机箱显示面板设置有5个指示灯，可以作为电源、主站接收上位机指令、主站呼叫分站请求发送、主站接收分站送来的数据、主站将收到数据上传上位机的状态指示。
(4)主站设置有两个外径相同的航空插座作为输入和输出接线端子。主站的两个航空插座中有一个为两芯插座，可以接入直流12V电源；另外一个三芯插座为RS-232C串行输出接口，可以与上位计算机实现通信。
(5)主站的机箱也采用与分站相同的铝合金机箱，内腔分为上下两层布置，上层为主机主板，下层为无线数传电台；主站机箱前面窗孔用于安装键盘和显示面板，机箱后面封板除了用于安装两个航空插座的Φ16圆孔外，还有一个Φ14的圆孔作为无线数传电台天线过孔。
自动定位称重计量无线数传收发器的分站和主站在数据处理和通信方面主要采用的软件技术措施分述如下(1)分站采用独特的数据分组打包技术来提高数据传输的准确性和可靠性。经过采集处理的重量数据和位置编码以及分站编号在无线发送之前需要进行数据分组打包并形成报文以便于传输控制，报文也可以理解为有着特定协议格式的数据帧，分站的数据分组打包技术就是通过协议将主要数据分割成一定格式并增加一些额外用于标识和纠检错误的信息从而形成报文，经过数据分组打包而形成的报文包括如下数据起始字符、分站编号、称重数据、位置编码、校验码和结束字符。为了保证通信的可靠性，校验码的采用是错误验测和噪声滤除最常用的措施之一，分站采用异或校验，即将每一帧中的第一个字符(不包括起始字符)到该帧中正文的最后一个字符作异或运算，并将异或的结果(异或校验码)也作为报文的一部分；考虑到报文的起始字符和结束字符只有8位，接收到的报文数据区内出现与起始字符或结束字符相同的数据字符的机率很大，这可能会引起字符混淆，为此可以在发送前对数据做相应处理，选择起始字符和结束字符为某些特殊的值，而将数据字符转化为BCD码或ASCII码后再发送，这样可以避免出现起始字符、结束字符与数字字符互相混淆的情况发生。
(2)主站采用检验差错控制技术来保证主站接收到的数据准确可靠。分站响应主站请求并将报文传送到主站时，主站首先计算出所接收到的数据的异或校验码，然后与发送方传过来的校验码比较，如果不同，可以判断通信有误，可要求分站重发数据；如果相同，则判断通信正确，主站将接收到的报文解析，并将经过校验的正确数据(主要是分站编号、重量数据、位置编码)一方面送往LCD显示器显示，另一方面送往上位计算机进行处理。
(3)主站和分站的数传电台采用延时滤波技术来“过滤”和剔除可能出现的乱码。由于ND250A数传电台为无线半双工电台，存在着收发转换时间，即无线电台的发射机起动(从功率为0W上升到最大功率叫做发射机起动时间)及接收机的静噪开启都需要一定的时间(大约100毫秒左右)，在发送数据时如果在打开发射机的同时(即RTS有效)，即向空中送出数据，这样由于此时发射机尚未稳定工作、接收方的静噪也未打开，前面一段数据就会丢失。为了避免无线数传电台在传输的头(发射机起动至稳定)和尾(接收机静噪关闭一刹那)可能产生的乱码，在打开发射机(分站的数传电台)后，需要等待200ms后再送出数据，而当数据发送完毕后，需要拖延50ms后再关闭发射机；接收机(主站的数传电台)在数据接收完毕后也不立即起动发射机返回数据，而是等到过了收发转换时间后再起动发射机。
(4)主站与分站采用查询方式进行通信可以提高响应速度。从上位计算机开始发送指令给主站，然后主站向相应分站请求发送报文，分站响应主站发来的请求向主站发送报文，主站接收到正确的报文，一直到上位计算机收到主站传送来的报文并存入数据库，这是一个工作循环，该工作循环需要耗时800毫秒。由于主站和各分站共用一个频点，而一般作业现场中一个主站要与十个左右分站进行通信，为了避免通信中的各分站争用通信线路导致串扰，主站与各分站应错开时间进行通信，如果主站与各分站进行分时轮询，主站依次接收完所有分站的数据需要耗时较多，有时达到十几秒钟，这样的通信响应速度有时是不能满足实际需要的，一般可接受的响应速度是主站依次接收完所有分站的数据耗时不超过十秒钟。为此主站与分站采用查询方式通信，即主站根据上位计算机的需要接受其指令向某个分站主动发送请求，对应的分站收到主站发来的请求后响应发送报文给主站，如此主站不必每个时间段都依次逐个与每个分站进行通信，从而可以提高通信响应速度，增强实时性。
本实用新型的有益效果是自动定位称重计量无线数传收发器结构简捷、设计可靠、效率高、成本低，它突破了传统的单纯称重技术，通过充分整合电子秤称重技术、光电定位自动检测技术和无线数传技术，既满足了每部天车称重计量显示的基本要求，又实现了多部天车运动过程中自动定位称重计量显示、数据无线远传和智能化管理，为冶金企业实现炼钢数据采集和天车自动计量物流管理系统提供了可靠的硬件基础。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是现有的天车电子秤工作原理框图。天车主钩和副钩的称重传感器信号分别接入各自的二次仪表(即称重显示器)进行处理然后送显示器，称重数据还通过各自称重显示器的RS232接口送往累加器进行数据合成，合成之后的数据一方面可以送往大屏幕显示器显示，一方面可以送往无线数传模块进行发射转换，远端的接收显示器通过无线数传模块接收，经过接收转换进行显示或者通过RS232接口实现与计算机的通信。这是一点对一点的通信模式。
图2是本实用新型工作原理框图。两路称重传感器和四路光电开关信号分别进入分站主机各自的信号采集通道，经过信号调理送往C8051F020主单片机进行数据处理，然后送往显示器显示，同时送往数传电台进行无线发送，分站还可以将主钩和副钩的重量数据合成后送往大屏幕显示器显示；主站主机通过数传电台无线接收分站发送的数据再送往C8051F020主单片机进行数据处理，然后送往显示器显示，同时将数据上传上位计算机。一部主站可以通过查询方式与多部分站进行通信，这是一点对多点的通信模式。
图3是本实用新型分站的结构框图。
图4是本实用新型主站的结构框图。
图5是本实用新型查询方式通信下分站发送数据子程序流程图。主站接受上位机计算机指令向分站发出呼叫请求，目标分站响应该呼叫请求而发送数据给主站。
图6是本实用新型查询方式通信下主站接收数据子程序流程图。主站接收并校验目标分站发送的数据。
具体实施方式
在图2所示的实施例中，自动定位称重计量无线数传收发器是由一台主站和多台分站组成。分站是新型复合称重控制仪表，由线性电源14、分站主机20和天线12构成，分站主机20由C8051 F020主单片机200、DC12V电源201、称重信号采集电路202、位置信号采集电路203、数传电台204、输入输出接口电路205、键盘206和显示器207组成并安装在密闭的铝合金机箱内，外置线性电源14通过与分站主机20的DC12V电源201相连接为其供电，主钩秤体称重传感器2、副钩秤体称重传感器5和由四路光电开关组成的位置传感器15分别与分站主机20的称重信号采集电路202和位置信号采集电路203相连接完成称重数据的自动定位采集，C8051 F020主单片机200进而将重量和位置信息等分组打包形成报文一路送往数传电台204并通过天线12实现报文无线传送，一路送往显示器207显示，同时还将整理的数据通过输入输出接口电路205与大屏幕显示器16相连进行扩展显示，通过键盘206可以实现分站编号设定、频点设定和时钟设定等；主站是无线接收显示控制器，由由线性电源17、主站主机30和天线11构成，主站主机30由C8051 F020主单片机300、DC12V电源301、数传电台304、输入输出接口电路305、键盘306和显示器307组成并安装在密闭的铝合金机箱内，外置线性电源17通过与主站主机30的DC12V电源301相连接为其供电，数传电台304并通过天线11无线接收各分站传送的报文给C8051 F020主单片机300经处理后送往显示器307显示，同时还将处理的数据通过输入输出接口电路305与上位计算机10相连进行数据上传和通讯控制，通过键盘306可以实现频点设定和时钟设定等。
在图3中，分站与主钩秤体称重传感器2、副钩秤体称重传感器5和由四路光电开关组成的位置传感器15分别连接，分站的主机主板具有的两路模拟信号输入通道和四路开关量信号输入通道能够直接将称重传感器输出的电压信号和光电开关输出的信号自动采集、运算和处理，从而得到重量数据和位置编码，然后将重量数据和位置编码分组打包形成报文，当主站请求发送时响应该请求并通过无线数传电台发送给主站。分站采用三CPU硬件电路，一个AT89C51单片机主要完成两路称重传感器信号和四路开关量信号的采集处理，一个C8051F020主单片机主要完成数据分组打包、报文形成、I/O接口管理、分站与主站数据的传送，一个AT89C2051单片机监测前两个单片机的运行状况，若出现干扰死机情况，可断电复位前两个单片机，大屏幕显示器18与分站的RS232输出接口相连，可以显示主钩称重记录、副钩称重记录和主副钩合成累加称重记录。
在图4中，主站的天线11接收各分站发送的报文经处理送往上位计算机10，主站采用双CPU硬件电路，一个C8051F020主单片机主要完成数据报文解码、I/O接口管理、主站与分站数据的传送，一个AT89C2051单片机监测主单片机的运行状况，若出现干扰死机情况，可断电复位主单片机，上位计算机10与主站的RS232输出接口相连。
权利要求1.一种自动定位称重计量无线数传收发器，是一点对多点的无线通信装置，它包括一台主站和多台分站，其特征是分站是新型复合称重控制仪表，由线性电源、分站主机和天线构成，分站主机由C8051 F020主单片机、DC12V电源、称重信号采集电路、位置信号采集电路、数传电台、输入输出接口电路、键盘和显示器组成并安装在密闭的铝合金机箱内，外置线性电源通过与分站主机的DC12V电源相连接为其供电，主钩秤体称重传感器、副钩秤体称重传感器和由四路光电开关组成的位置传感器分别与分站主机的称重信号采集电路和位置信号采集电路相连接完成称重数据的自动定位采集，C8051 F020主单片机进而将重量和位置信息等分组打包形成报文一路送往数传电台并通过天线实现报文无线传送，一路送往显示器显示，同时还将整理的数据通过输入输出接口电路与大屏幕显示器相连进行扩展显示，通过键盘可以实现分站编号设定、频点设定和时钟设定等；主站是无线接收显示控制器，由由线性电源、主站主机和天线构成，主站主机由C8051 F020主单片机、DC12V电源、数传电台、输入输出接口电路、键盘和显示器组成并安装在密闭的铝合金机箱内，外置线性电源通过与主站主机的DC12V电源相连接为其供电，数传电台并通过天线无线接收各分站传送的报文给C8051 F020主单片机经处理后送往显示器显示，同时还将处理的数据通过输入输出接口电路与上位计算机相连进行数据上传和通讯控制，通过键盘可以实现频点设定和时钟设定等；主站受控于上位计算机与各分站之间采用查询方式进行无线通信。
2.根据权利要求1所述的自动定位称重计量无线数传收发器，其特征是分站的主机主板具有的两路模拟信号输入通道分别与主钩秤体称重传感器、副钩秤体称重传感器相连，分站的主机主板具有的四路开关量信号输入通道与四路光电开关组成的位置传感器连接，经过运算处理得到重量数据和位置编码进而形成报文，当主站请求发送时响应该请求并通过无线数传电台发送给主站。
3.根据权利要求1所述的自动定位称重计量无线数传收发器，其特征是分站的主机主板采用三CPU硬件电路，一个AT89C51单片机主要完成两路称重传感器信号和四路开关量信号的采集处理，一个C8051F020主单片机主要完成数据分组打包、报文形成、I/O接口管理、分站与主站数据的传送，一个AT89C2051单片机监测前两个单片机的运行状况，若出现干扰死机情况，可断电复位前两个单片机。
4.根据权利要求1所述的自动定位称重计量无线数传收发器，其特征是主站的主机主板采用双CPU硬件电路，一个C8051F020主单片机主要完成数据报文解码、I/O接口管理、主站与分站数据的传送，一个AT89C2051单片机监测主单片机的运行状况，若出现干扰死机情况，可断电复位主单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种自动定位称重计量无线数传收发器，是一点对多点的无线通信装置，它包括一台主站和多台分站。其中特别设计的分站是新型复合称重控制仪表，由电源、分站主机和天线构成，分站主机由机箱、称重信号采集电路、位置信号采集电路、主单片机、数传电台、键盘、显示器、输入输出接口组成，分站与称重传感器和位置传感器连接主要完成称重数据的自动定位采集、数据分组打包和报文无线传送；主站是无线接收显示控制器，由电源、主站主机和天线构成，主要完成无线接收显示各分站传送的报文并上传计算机。主站受控于上位计算机与各分站之间采用查询方式进行无线通信。本实用新型主要适用于冶金行业多部天车自动定位称重计量管理。
文档编号G01G23/18GK2879305SQ20052013202
公开日2007年3月14日 申请日期2005年10月28日 优先权日2005年10月28日
发明者高树红 申请人:承德市开发区科维电子有限公司