专利名称：多功能称重仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种称重仪表，尤其是适合天车实现自动准确称重计量、数据有线/无线传送和超载安全报警的多功能称重仪表，属于仪表制造工业领域。
背景技术：
天车是目前工矿企业应用最普遍的起重设备之一，随着企业管理水平的日益提高，为了降耗增效、加强工艺衔接以及科学合理地组织生产，在天车上安装电子秤已经成为生产企业重要的装备项目。在冶金行业尤其是在炼钢厂，天车是不可或缺的生产设备，为保证及时自动获得天车吊运货物的准确重量以指导生产，运行天车都需要安装电子天车秤。电子天车秤是通过在原有天车的定滑轮组或小车其它特定部位通过技术改造，加装称重传感器和称重仪表等，从而实现了对吊装物件的自动称量，其中称重仪表是电子天车秤的核心部件。炼钢厂电子天车秤选用的称重仪表，实际要求是很高的。第一，它必须是工业级仪表，能够适应恶劣严酷的作业现场环境，包括高温、高粉尘、强噪声、强振动和强电磁干扰以及宽电压变化和噪波扰动等，并保证长期可靠工作。第二，它必须妥善解决在等高静态称重计量方法下因不能实现天车卷筒钢丝绳重量自动补偿而导致的称量不便。由于天车本身结构决定，绝大部分天车电子秤的称重传感器是安装在定滑轮轴轴端的，缠绕在卷筒上钢丝绳的重量是无法采用称重法单独测量的，由于吊运物品的吊钩升降使缠绕在卷筒上的钢丝绳收放存在的附加称重误差通常达到 0. 5% 1. 3%F. S，这很难满足工艺称重的需要，为克服这一局限，通常的做法是采取等高静态称重计量的方法，即选定经常工作的位置和高度进行标校并在该高度称重计量和读取称量数据，这样实施虽然保证了在该高度位置的称重准确，但是让人难以接受的是称量变得极不方便。第三，它需要具备丰富的输入输出接口电路以满足用户多种功能需求，包括能够实现与大屏幕显示器通讯进行称量数据扩展显示、能够驱动打印机进行称量记录和报表打印、能够实现与无线数传电台通讯将称量数据通过射频方式传送到地面控制室进行汇总统计以及用于控制等。第四，它需要集成称重计量功能和起重量超载安全保护功能，以优化天车电气配置、显著降低用户投资。根据GB12602-90《起重机械超载保护装置安全技术规范》的要求， 天车作为特种设备必须安装起重量超载安全保护装置，目前实际使用中的天车起重量限制器是将天车卷筒轴承座改造，在其底部安装一只称重传感器，再配置一台控制仪表组成。如此，天车的称重计量功能和天车的超载安全保护功能是通过两套独立的装置实现的，用户通常需要在起重机小车上进行两次改造才能完成上述功能，由起重机起重量限制器生产厂家和电子秤生产厂家分别承担，这既造成了重复施工，又增大了用户改造成本。实际上我们完全可以共用电子天车秤的称重传感器和秤体结构，只是将称重仪表进行软件和硬件功能拓展，就可以同时实现天车的准确称重计量和天车的超载安全保护，而不用另行单独安装起重量限制器。市场上能够应用于电子天车秤的称重仪表虽然种类繁多，但很难见到一款称重仪表能同时很好地满足了用户需求，大多称重仪表都是功能相对简单，通用性差。我们经常见到的是一个炼钢厂车间内使用的称重仪表生产厂家众多、型号多样，导致用户使用维护很不方便、备件品类多成本高、尤其很难适应炼钢厂天车物流自动管理的需要。
发明内容本实用新型要解决的技术问题为了克服现有的称重仪表型式多样却功能相对简单和通用性差的不足，本实用新型提供一种称重仪表，尤其是适合天车实现自动准确称重计量、数据有线/无线传送和超载安全报警的通用多功能称重仪表。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是仪表整体为盘装型式，仪表壳体为表面喷塑铝合金材质，内部有上、下两道卡槽，下层卡槽安装主板，上层卡槽安装扩展板，主板和扩展板采用排线联接；仪表前面为面板，它通过一长方形固定卡套与壳体固定， 主板通过排线与面板联接；仪表后面为封板，通过螺钉与壳体固定，封板上开有长孔，分别用来安装和标记主板和扩展板上引出的各种输入输出信号接线端子排。主板用来实现称重仪表的基本功能，其上设有单片机、电源输入端口、称重传感器模拟信号输入端口和RS232、 RS485通讯端口 ；扩展板用来实现称重仪表的扩展功能，其上设有隔离电路、模拟量输出端口、超载报警用继电器输出端口、编码器脉冲信号输入端口和开关量输入端口 ；面板上设有按键、LED显示器和指示灯。下面就主要技术措施叙述如下。(1)天车自动准确称重计量的实现。在天车吊钩升降期间，原缠绕在卷筒中的钢丝绳放长或原在空中现要收回至卷筒中时会把钢丝绳重量增加(放出时)或减少(收回时)到被称物的重量中去，因而被安装在定滑轮轴端的称重传感器所检测，这个增加或减少的重量就是附加称重误差。附加称重误差产生的大小与卷筒的转动圈数有关，而钢丝绳作用到被称物上的附加重量是增加还是减少与卷筒的转动方向有关。为从根本上消除这一误差，可以在卷筒轴端中心安装一多圈绝对值旋转编码器(建议量程256圈、每圈分辨率 1/1024)来检测卷筒的转数及方向，将检测信号通过电缆传送给称重仪表进行处理和补偿。 本实用新型软件上具有钢丝绳补偿模式“关闭”或“启动”选项和“内码显示方式”或“编码器显示方式”选项，旋转编码器每码等效为实际多少钢丝绳重量可以通过已经用砝码(或标准替代物)标定过的称重仪表上测得。测量钢丝绳重量时，先关闭钢丝绳补偿模式、选定内码显示方式并取消零点跟踪功能，在吊钩下降或上升前在称重仪表上按“置零”键使显示器显示零，然后让吊钩从最高点往下降，或从最低点往上升(这两个点的位置一定要标记清楚)，称重仪表显示的就是+XXXkg (下降时)或-XXXkg (上升时)的钢丝绳实际测得重量值。再将称重仪表选定编码器显示方式，将吊钩下降或上升在前述同样高度位置上，从称重仪表显示器得到从最高点到最低点的编码值，将测得钢丝绳重量除以这个编码值，就能通过计算得出单个编码重量值，单个编码重量值确定后，在称重仪表上启动编码器补偿模式后就能进行附加误差的补偿当吊钩上升钢丝绳往卷筒中收起卷入时，作用到称重传感器的重量越来越小，为保持称重仪表显示值不变，根据编码器测到的数据经内部运算进行加法补偿；反之当吊钩下降时钢丝绳从卷筒中放出，作用到传感器的重量越来越大，此时为了保持称重仪表示值不变，根据编码器测到的数据经内部运算进行减法补偿。如此经过附加误差补偿的电子天车秤，克服了要求吊钩必须处在等高位置的前提下进行称重计量的局限性，很好地实现了称重计量准确、方便和快捷。(2)天车称量数据有线/无线传送的实现。本实用新型设置两个相互隔离的半双工通讯接口 RS232接口和RS485接口，RS232通讯接口与超高亮大屏幕显示器(通常字高为 10英寸或12英寸，挂装在天车驾驶室外适当位置)联接，以实现就地显示，方便地面生产调度人员记录和指挥，还可以与TP-UP16微型打印机串行通讯实现小型磅单报表打印；RS485 通讯接口与无线发射电台联接，将仪表称量数据以射频方式传送出去，在地面控制室安装有无线接收电台和接收显示器，将射频信号接收解调还原为称量数据显示、输出和控制，本实用新型软件设置有“称重仪表模式”和“接收显示器模式”，通过选择“接收显示器模式”， 可以直接用于适配无线通讯作为接收显示器使用。(3)天车超载安全报警的实现。按照国家质量监督检验检疫总局颁布的 GB12602-90《起重机械超载保护装置安全技术规范》要求，桥式起重机、门式起重机等起重设备必须设计和安装起重量限制器，其主要功能要求是预报警(额定起重量的90%发出声光报警)、延时报警(额定起重量的105%持续发出声光报警，延时1-5秒继电器动作，切断起升电源)和立即报警(额定起重量的130%继电器立即动作，切断起升电源)，起重量限制器的精度要求是显示精度彡5%F. S，动作误差彡3%F. S (满负荷)。本实用新型设置有继电器输出接口电路和相应的软件程序，能够全面确保实现前述起重量限制器的功能要求和精度要求，很好地实现了超载安全报警。(4)天车称量数据模拟变送输出的实现。本实用新型设置有模拟信号输出电路和软件，称量数据能够转换为4 20mA模拟量信号输出便于PLC控制系统应用。本实用新型的主要技术特性* 外形尺寸 160(W)*80(H)*160(L)mm，盘装开口尺寸 152*76mm ；*交流供电，电源范围187VAC 242VAC@48Hz 52Hz ；*整机功耗<9W ； * 6位数码管显示，13个LED指示灯；* 5个轻触按键；*传感器供电DC5V@120mA，可带；350欧称重传感器8只；* 称重精度 0. 05%F. S ；* RS-232通讯接口提供了两路T)(D信号输出；* RS-485 通讯接口 ；* 4 20mA模拟输出精度高达0. 05% F. S ；* 3路开关量输出响应时间达10ms，带载能力强250VAC08A，机械寿命1000万次；*编码器输入接口供电DC5V@100mA，最大输入脉冲频率300Hz ；*工作环境湿度<90%(无结露)，工作环境温度-20°C -55°C ；*防护等级IP65。本实用新型的有益效果它结构简捷、体积小巧、设计可靠、成本低，适于工业生产；它接口丰富、功能齐全、通用性强，充分满足了天车称重可靠、称量准确、称量数据有线 /无线传送和超载安全报警的实际需要。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的纵剖面构造图。图2是本实用新型的封板引出端子排布置图。图3是本实用新型的面板布置图。图4是本实用新型实施例的工作原理图。在图1中，1.固定卡套，2.壳体，3.封板，4.主板，5.扩展板，6.面板。在图2中，下方接线端子排是从主板(4)上引出，对应标记依次为“AC220V电源”、 “RS485通讯”、“RS232通讯”和“称重传感器输入“；上方接线端子排是从扩展板(5)上引出，对应标记依次为“立即报警”、“延时报警”、“预报警”和“4 20mA”、“开关量2”、“编码器输入”和“开关量1”。在图3中，中间是六位LED数码管显示器，显示器左右两侧各有三个指示灯、上部有七个指示灯，显示器下方设置五个轻触薄膜按键。
具体实施方式
在图1中，主板(4)和扩展板(5)分别插装在壳体(2)内部下层和上层卡槽内，封板(3)与壳体(2)通过螺钉固定，固定卡套(1)将面板(6)和壳体(2)通过螺钉固定，主板 (4)和扩展板(5)采用排线连接，主板(4)与面板(6)通过排线连接，主板(4)和扩展板(5) 上设置的各种输入输出端口以接线端子排方式从封板(3)上对应的长孔中引出。在图4中，主板(4)用来实现称重仪表的基本功能，其实现方式是A/D转换器 AD7799接入外部称重传感器模拟信号，送往单片机ATMZGA128，变压器BU3018B接入AC220V 交流电源再经78LXX整流后给各集成电路供电，DCF8563时钟芯片产生控制时序，2M25C160 数据缓存器与单片机进行数据交换和缓存，经过处理的信号分别送往MAX485EEPE芯片和 MAX202EESA芯片以实现仪表与外部通讯，其中RS232通讯接口与大屏幕显示器通讯实现称量数据的就地扩展显示，RS485通讯接口与无线数传电台通讯实现称量数据的远程传输，经过单片机处理的信号同时送往面板(6)上的显示器进行数据显示和扩展板(5)进行再次转换处理。扩展板(5)用来实现称重仪表的扩展功能，其实现方式是其上设有光电隔离电路 TLP521，模拟转换电路DAC7611将称量数据以4 20mA信号输出，三个超载报警用继电器 JQX115F分别用于预报警、延时报警和超载报警，编码器脉冲信号采集电路CD4098将旋转编码器采集的钢丝绳重量附加误差处理后进行自动补偿，开关量1和开关量2可用于联接输入去皮、打印远程操作按钮。面板(6)用来实现称量数据显示、参数设置和操作功能，其实现方式是其上设有CH452控制芯片，中间为六位14mm字高的高亮LED数码管显示器，显示器左右两侧各有三个Φ 3. 5的LED指示灯、上部有七个Φ 3. 5的LED指示灯，显示器下方设置五个轻触薄膜按键。
权利要求1.一种多功能称重仪表，其特征是整体为盘装型式，由固定卡套(1)、壳体(2)、封板 (3)、主板(4)、扩展板(5)和面板(6)组成，主板(4)上设有电源输入端口、称重传感器输入端口和RS485、RS232通讯端口，扩展板(5)上设有模拟量输出端口、超载报警用继电器输出端口、编码器输入端口和开关量输入端口，面板(6 )上设有按键、LED显示器和指示灯。
2.根据权利要求1所述的多功能称重仪表，其特征是壳体(2)内部有下、上两道卡槽，分别用来安装主板(4)和扩展板(5)，主板(4)和扩展板(5)采用排线联接；前面为面板(6)，通过固定卡套(1)与壳体(2)固定，主板(4)通过排线与面板(6)联接；后面为封板 (3)，用来安装和标记各种接线端子排，通过螺钉与壳体(2)固定。
3.根据权利要求1所述的多功能称重仪表，其特征是主板(4)上设有AC220V电源输入端口、称重传感器模拟信号输入端口和RS485、RS232两个相互隔离的半双工通讯端口 ； 扩展板(5)上设有钢丝绳重量自动补偿用旋转编码器输入端口、起重量超载安全报警用三路继电器输出端口、4 20mA模拟量输出端口和远程去皮打印用开关量输入端口 ；面板(6) 上设有六位14mm字高的高亮LED数码管显示器、显示器左右两侧和上部共十三个Φ3. 5的 LED指示灯、显示器下方的五个轻触薄膜按键。
专利摘要本实用新型公开了一种适合天车实现准确称重计量、数据有线/无线传送和超载安全报警的多功能称重仪表。仪表整体为盘装型式，其壳体为铝合金材质，内部有下、上两道卡槽，分别用来安装主板和扩展板，主板和扩展板采用排线联接；其前面为面板，通过卡套与壳体固定，主板通过排线与面板联接；其后面为封板，用来安装和标记各种接线端子排，通过螺钉与壳体固定。主板用来实现仪表的基本功能，其上设有电源输入端口、称重传感器输入端口和RS232、RS485通讯端口；扩展板用来实现仪表的扩展功能，其上设有模拟量输出端口、超载报警用继电器输出端口、钢丝绳重量自动补偿用编码器输入端口和开关量输入端口；面板上设有按键、LED显示器和指示灯。
文档编号B66C15/06GK202226555SQ201120320819
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者高树红 申请人:承德市开发区科维电子有限公司