專利名稱：多功能稱重儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種稱重儀表，尤其是適合天車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)確稱重計(jì)量、數(shù)據(jù)有線/無(wú)線傳送和超載安全報(bào)警的多功能稱重儀表，屬于儀表制造工業(yè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天車是目前工礦企業(yè)應(yīng)用最普遍的起重設(shè)備之一，隨著企業(yè)管理水平的日益提高，為了降耗增效、加強(qiáng)工藝銜接以及科學(xué)合理地組織生產(chǎn)，在天車上安裝電子秤已經(jīng)成為生產(chǎn)企業(yè)重要的裝備項(xiàng)目。在冶金行業(yè)尤其是在煉鋼廠，天車是不可或缺的生產(chǎn)設(shè)備，為保證及時(shí)自動(dòng)獲得天車吊運(yùn)貨物的準(zhǔn)確重量以指導(dǎo)生產(chǎn)，運(yùn)行天車都需要安裝電子天車秤。電子天車秤是通過(guò)在原有天車的定滑輪組或小車其它特定部位通過(guò)技術(shù)改造，加裝稱重傳感器和稱重儀表等，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)吊裝物件的自動(dòng)稱量，其中稱重儀表是電子天車秤的核心部件。煉鋼廠電子天車秤選用的稱重儀表，實(shí)際要求是很高的。第一，它必須是工業(yè)級(jí)儀表，能夠適應(yīng)惡劣嚴(yán)酷的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，包括高溫、高粉塵、強(qiáng)噪聲、強(qiáng)振動(dòng)和強(qiáng)電磁干擾以及寬電壓變化和噪波擾動(dòng)等，并保證長(zhǎng)期可靠工作。第二，它必須妥善解決在等高靜態(tài)稱重計(jì)量方法下因不能實(shí)現(xiàn)天車卷筒鋼絲繩重量自動(dòng)補(bǔ)償而導(dǎo)致的稱量不便。由于天車本身結(jié)構(gòu)決定，絕大部分天車電子秤的稱重傳感器是安裝在定滑輪軸軸端的，纏繞在卷筒上鋼絲繩的重量是無(wú)法采用稱重法單獨(dú)測(cè)量的，由于吊運(yùn)物品的吊鉤升降使纏繞在卷筒上的鋼絲繩收放存在的附加稱重誤差通常達(dá)到 0. 5% 1. 3%F. S，這很難滿足工藝稱重的需要，為克服這一局限，通常的做法是采取等高靜態(tài)稱重計(jì)量的方法，即選定經(jīng)常工作的位置和高度進(jìn)行標(biāo)校并在該高度稱重計(jì)量和讀取稱量數(shù)據(jù)，這樣實(shí)施雖然保證了在該高度位置的稱重準(zhǔn)確，但是讓人難以接受的是稱量變得極不方便。第三，它需要具備豐富的輸入輸出接口電路以滿足用戶多種功能需求，包括能夠?qū)崿F(xiàn)與大屏幕顯示器通訊進(jìn)行稱量數(shù)據(jù)擴(kuò)展顯示、能夠驅(qū)動(dòng)打印機(jī)進(jìn)行稱量記錄和報(bào)表打印、能夠?qū)崿F(xiàn)與無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)通訊將稱量數(shù)據(jù)通過(guò)射頻方式傳送到地面控制室進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)以及用于控制等。第四，它需要集成稱重計(jì)量功能和起重量超載安全保護(hù)功能，以優(yōu)化天車電氣配置、顯著降低用戶投資。根據(jù)GB12602-90《起重機(jī)械超載保護(hù)裝置安全技術(shù)規(guī)范》的要求， 天車作為特種設(shè)備必須安裝起重量超載安全保護(hù)裝置，目前實(shí)際使用中的天車起重量限制器是將天車卷筒軸承座改造，在其底部安裝一只稱重傳感器，再配置一臺(tái)控制儀表組成。如此，天車的稱重計(jì)量功能和天車的超載安全保護(hù)功能是通過(guò)兩套獨(dú)立的裝置實(shí)現(xiàn)的，用戶通常需要在起重機(jī)小車上進(jìn)行兩次改造才能完成上述功能，由起重機(jī)起重量限制器生產(chǎn)廠家和電子秤生產(chǎn)廠家分別承擔(dān)，這既造成了重復(fù)施工，又增大了用戶改造成本。實(shí)際上我們完全可以共用電子天車秤的稱重傳感器和秤體結(jié)構(gòu)，只是將稱重儀表進(jìn)行軟件和硬件功能拓展，就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)天車的準(zhǔn)確稱重計(jì)量和天車的超載安全保護(hù)，而不用另行單獨(dú)安裝起重量限制器。市場(chǎng)上能夠應(yīng)用于電子天車秤的稱重儀表雖然種類繁多，但很難見(jiàn)到一款稱重儀表能同時(shí)很好地滿足了用戶需求，大多稱重儀表都是功能相對(duì)簡(jiǎn)單，通用性差。我們經(jīng)常見(jiàn)到的是一個(gè)煉鋼廠車間內(nèi)使用的稱重儀表生產(chǎn)廠家眾多、型號(hào)多樣，導(dǎo)致用戶使用維護(hù)很不方便、備件品類多成本高、尤其很難適應(yīng)煉鋼廠天車物流自動(dòng)管理的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題為了克服現(xiàn)有的稱重儀表型式多樣卻功能相對(duì)簡(jiǎn)單和通用性差的不足，本實(shí)用新型提供一種稱重儀表，尤其是適合天車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)確稱重計(jì)量、數(shù)據(jù)有線/無(wú)線傳送和超載安全報(bào)警的通用多功能稱重儀表。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是儀表整體為盤(pán)裝型式，儀表殼體為表面噴塑鋁合金材質(zhì)，內(nèi)部有上、下兩道卡槽，下層卡槽安裝主板，上層卡槽安裝擴(kuò)展板，主板和擴(kuò)展板采用排線聯(lián)接；儀表前面為面板，它通過(guò)一長(zhǎng)方形固定卡套與殼體固定， 主板通過(guò)排線與面板聯(lián)接；儀表后面為封板，通過(guò)螺釘與殼體固定，封板上開(kāi)有長(zhǎng)孔，分別用來(lái)安裝和標(biāo)記主板和擴(kuò)展板上引出的各種輸入輸出信號(hào)接線端子排。主板用來(lái)實(shí)現(xiàn)稱重儀表的基本功能，其上設(shè)有單片機(jī)、電源輸入端口、稱重傳感器模擬信號(hào)輸入端口和RS232、 RS485通訊端口 ；擴(kuò)展板用來(lái)實(shí)現(xiàn)稱重儀表的擴(kuò)展功能，其上設(shè)有隔離電路、模擬量輸出端口、超載報(bào)警用繼電器輸出端口、編碼器脈沖信號(hào)輸入端口和開(kāi)關(guān)量輸入端口 ；面板上設(shè)有按鍵、LED顯示器和指示燈。下面就主要技術(shù)措施敘述如下。(1)天車自動(dòng)準(zhǔn)確稱重計(jì)量的實(shí)現(xiàn)。在天車吊鉤升降期間，原纏繞在卷筒中的鋼絲繩放長(zhǎng)或原在空中現(xiàn)要收回至卷筒中時(shí)會(huì)把鋼絲繩重量增加(放出時(shí))或減少(收回時(shí))到被稱物的重量中去，因而被安裝在定滑輪軸端的稱重傳感器所檢測(cè)，這個(gè)增加或減少的重量就是附加稱重誤差。附加稱重誤差產(chǎn)生的大小與卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)有關(guān)，而鋼絲繩作用到被稱物上的附加重量是增加還是減少與卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)。為從根本上消除這一誤差，可以在卷筒軸端中心安裝一多圈絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器(建議量程256圈、每圈分辨率 1/1024)來(lái)檢測(cè)卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)及方向，將檢測(cè)信號(hào)通過(guò)電纜傳送給稱重儀表進(jìn)行處理和補(bǔ)償。 本實(shí)用新型軟件上具有鋼絲繩補(bǔ)償模式“關(guān)閉”或“啟動(dòng)”選項(xiàng)和“內(nèi)碼顯示方式”或“編碼器顯示方式”選項(xiàng)，旋轉(zhuǎn)編碼器每碼等效為實(shí)際多少鋼絲繩重量可以通過(guò)已經(jīng)用砝碼(或標(biāo)準(zhǔn)替代物)標(biāo)定過(guò)的稱重儀表上測(cè)得。測(cè)量鋼絲繩重量時(shí)，先關(guān)閉鋼絲繩補(bǔ)償模式、選定內(nèi)碼顯示方式并取消零點(diǎn)跟蹤功能，在吊鉤下降或上升前在稱重儀表上按“置零”鍵使顯示器顯示零，然后讓吊鉤從最高點(diǎn)往下降，或從最低點(diǎn)往上升(這兩個(gè)點(diǎn)的位置一定要標(biāo)記清楚)，稱重儀表顯示的就是+XXXkg (下降時(shí))或-XXXkg (上升時(shí))的鋼絲繩實(shí)際測(cè)得重量值。再將稱重儀表選定編碼器顯示方式，將吊鉤下降或上升在前述同樣高度位置上，從稱重儀表顯示器得到從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的編碼值，將測(cè)得鋼絲繩重量除以這個(gè)編碼值，就能通過(guò)計(jì)算得出單個(gè)編碼重量值，單個(gè)編碼重量值確定后，在稱重儀表上啟動(dòng)編碼器補(bǔ)償模式后就能進(jìn)行附加誤差的補(bǔ)償當(dāng)?shù)蹉^上升鋼絲繩往卷筒中收起卷入時(shí)，作用到稱重傳感器的重量越來(lái)越小，為保持稱重儀表顯示值不變，根據(jù)編碼器測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算進(jìn)行加法補(bǔ)償；反之當(dāng)?shù)蹉^下降時(shí)鋼絲繩從卷筒中放出，作用到傳感器的重量越來(lái)越大，此時(shí)為了保持稱重儀表示值不變，根據(jù)編碼器測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算進(jìn)行減法補(bǔ)償。如此經(jīng)過(guò)附加誤差補(bǔ)償?shù)碾娮犹燔嚦樱朔艘蟮蹉^必須處在等高位置的前提下進(jìn)行稱重計(jì)量的局限性，很好地實(shí)現(xiàn)了稱重計(jì)量準(zhǔn)確、方便和快捷。(2)天車稱量數(shù)據(jù)有線/無(wú)線傳送的實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型設(shè)置兩個(gè)相互隔離的半雙工通訊接口 RS232接口和RS485接口，RS232通訊接口與超高亮大屏幕顯示器(通常字高為 10英寸或12英寸，掛裝在天車駕駛室外適當(dāng)位置)聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)就地顯示，方便地面生產(chǎn)調(diào)度人員記錄和指揮，還可以與TP-UP16微型打印機(jī)串行通訊實(shí)現(xiàn)小型磅單報(bào)表打?。籖S485 通訊接口與無(wú)線發(fā)射電臺(tái)聯(lián)接，將儀表稱量數(shù)據(jù)以射頻方式傳送出去，在地面控制室安裝有無(wú)線接收電臺(tái)和接收顯示器，將射頻信號(hào)接收解調(diào)還原為稱量數(shù)據(jù)顯示、輸出和控制，本實(shí)用新型軟件設(shè)置有“稱重儀表模式”和“接收顯示器模式”，通過(guò)選擇“接收顯示器模式”， 可以直接用于適配無(wú)線通訊作為接收顯示器使用。(3)天車超載安全報(bào)警的實(shí)現(xiàn)。按照國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的 GB12602-90《起重機(jī)械超載保護(hù)裝置安全技術(shù)規(guī)范》要求，橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)等起重設(shè)備必須設(shè)計(jì)和安裝起重量限制器，其主要功能要求是預(yù)報(bào)警(額定起重量的90%發(fā)出聲光報(bào)警)、延時(shí)報(bào)警(額定起重量的105%持續(xù)發(fā)出聲光報(bào)警，延時(shí)1-5秒繼電器動(dòng)作，切斷起升電源)和立即報(bào)警(額定起重量的130%繼電器立即動(dòng)作，切斷起升電源)，起重量限制器的精度要求是顯示精度彡5%F. S，動(dòng)作誤差彡3%F. S (滿負(fù)荷)。本實(shí)用新型設(shè)置有繼電器輸出接口電路和相應(yīng)的軟件程序，能夠全面確保實(shí)現(xiàn)前述起重量限制器的功能要求和精度要求，很好地實(shí)現(xiàn)了超載安全報(bào)警。(4)天車稱量數(shù)據(jù)模擬變送輸出的實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型設(shè)置有模擬信號(hào)輸出電路和軟件，稱量數(shù)據(jù)能夠轉(zhuǎn)換為4 20mA模擬量信號(hào)輸出便于PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用。本實(shí)用新型的主要技術(shù)特性* 外形尺寸 160(W)*80(H)*160(L)mm，盤(pán)裝開(kāi)口尺寸 152*76mm ；*交流供電，電源范圍187VAC 242VAC@48Hz 52Hz ；*整機(jī)功耗<9W ； * 6位數(shù)碼管顯示，13個(gè)LED指示燈；* 5個(gè)輕觸按鍵；*傳感器供電DC5V@120mA，可帶；350歐稱重傳感器8只；* 稱重精度 0. 05%F. S ；* RS-232通訊接口提供了兩路T)(D信號(hào)輸出；* RS-485 通訊接口 ；* 4 20mA模擬輸出精度高達(dá)0. 05% F. S ；* 3路開(kāi)關(guān)量輸出響應(yīng)時(shí)間達(dá)10ms，帶載能力強(qiáng)250VAC08A，機(jī)械壽命1000萬(wàn)次；*編碼器輸入接口供電DC5V@100mA，最大輸入脈沖頻率300Hz ；*工作環(huán)境濕度<90%(無(wú)結(jié)露)，工作環(huán)境溫度-20°C -55°C ；*防護(hù)等級(jí)IP65。本實(shí)用新型的有益效果它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷、體積小巧、設(shè)計(jì)可靠、成本低，適于工業(yè)生產(chǎn)；它接口豐富、功能齊全、通用性強(qiáng)，充分滿足了天車稱重可靠、稱量準(zhǔn)確、稱量數(shù)據(jù)有線 /無(wú)線傳送和超載安全報(bào)警的實(shí)際需要。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的縱剖面構(gòu)造圖。圖2是本實(shí)用新型的封板引出端子排布置圖。圖3是本實(shí)用新型的面板布置圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的工作原理圖。在圖1中，1.固定卡套，2.殼體，3.封板，4.主板，5.擴(kuò)展板，6.面板。在圖2中，下方接線端子排是從主板(4)上引出，對(duì)應(yīng)標(biāo)記依次為“AC220V電源”、 “RS485通訊”、“RS232通訊”和“稱重傳感器輸入“；上方接線端子排是從擴(kuò)展板(5)上引出，對(duì)應(yīng)標(biāo)記依次為“立即報(bào)警”、“延時(shí)報(bào)警”、“預(yù)報(bào)警”和“4 20mA”、“開(kāi)關(guān)量2”、“編碼器輸入”和“開(kāi)關(guān)量1”。在圖3中，中間是六位LED數(shù)碼管顯示器，顯示器左右兩側(cè)各有三個(gè)指示燈、上部有七個(gè)指示燈，顯示器下方設(shè)置五個(gè)輕觸薄膜按鍵。
具體實(shí)施方式
在圖1中，主板(4)和擴(kuò)展板(5)分別插裝在殼體(2)內(nèi)部下層和上層卡槽內(nèi)，封板(3)與殼體(2)通過(guò)螺釘固定，固定卡套(1)將面板(6)和殼體(2)通過(guò)螺釘固定，主板 (4)和擴(kuò)展板(5)采用排線連接，主板(4)與面板(6)通過(guò)排線連接，主板(4)和擴(kuò)展板(5) 上設(shè)置的各種輸入輸出端口以接線端子排方式從封板(3)上對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)孔中引出。在圖4中，主板(4)用來(lái)實(shí)現(xiàn)稱重儀表的基本功能，其實(shí)現(xiàn)方式是A/D轉(zhuǎn)換器 AD7799接入外部稱重傳感器模擬信號(hào)，送往單片機(jī)ATMZGA128，變壓器BU3018B接入AC220V 交流電源再經(jīng)78LXX整流后給各集成電路供電，DCF8563時(shí)鐘芯片產(chǎn)生控制時(shí)序，2M25C160 數(shù)據(jù)緩存器與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和緩存，經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)分別送往MAX485EEPE芯片和 MAX202EESA芯片以實(shí)現(xiàn)儀表與外部通訊，其中RS232通訊接口與大屏幕顯示器通訊實(shí)現(xiàn)稱量數(shù)據(jù)的就地?cái)U(kuò)展顯示，RS485通訊接口與無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)通訊實(shí)現(xiàn)稱量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理的信號(hào)同時(shí)送往面板(6)上的顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和擴(kuò)展板(5)進(jìn)行再次轉(zhuǎn)換處理。擴(kuò)展板(5)用來(lái)實(shí)現(xiàn)稱重儀表的擴(kuò)展功能，其實(shí)現(xiàn)方式是其上設(shè)有光電隔離電路 TLP521，模擬轉(zhuǎn)換電路DAC7611將稱量數(shù)據(jù)以4 20mA信號(hào)輸出，三個(gè)超載報(bào)警用繼電器 JQX115F分別用于預(yù)報(bào)警、延時(shí)報(bào)警和超載報(bào)警，編碼器脈沖信號(hào)采集電路CD4098將旋轉(zhuǎn)編碼器采集的鋼絲繩重量附加誤差處理后進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，開(kāi)關(guān)量1和開(kāi)關(guān)量2可用于聯(lián)接輸入去皮、打印遠(yuǎn)程操作按鈕。面板(6)用來(lái)實(shí)現(xiàn)稱量數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)置和操作功能，其實(shí)現(xiàn)方式是其上設(shè)有CH452控制芯片，中間為六位14mm字高的高亮LED數(shù)碼管顯示器，顯示器左右兩側(cè)各有三個(gè)Φ 3. 5的LED指示燈、上部有七個(gè)Φ 3. 5的LED指示燈，顯示器下方設(shè)置五個(gè)輕觸薄膜按鍵。
權(quán)利要求1.一種多功能稱重儀表，其特征是整體為盤(pán)裝型式，由固定卡套(1)、殼體(2)、封板 (3)、主板(4)、擴(kuò)展板(5)和面板(6)組成，主板(4)上設(shè)有電源輸入端口、稱重傳感器輸入端口和RS485、RS232通訊端口，擴(kuò)展板(5)上設(shè)有模擬量輸出端口、超載報(bào)警用繼電器輸出端口、編碼器輸入端口和開(kāi)關(guān)量輸入端口，面板(6 )上設(shè)有按鍵、LED顯示器和指示燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能稱重儀表，其特征是殼體(2)內(nèi)部有下、上兩道卡槽，分別用來(lái)安裝主板(4)和擴(kuò)展板(5)，主板(4)和擴(kuò)展板(5)采用排線聯(lián)接；前面為面板(6)，通過(guò)固定卡套(1)與殼體(2)固定，主板(4)通過(guò)排線與面板(6)聯(lián)接；后面為封板 (3)，用來(lái)安裝和標(biāo)記各種接線端子排，通過(guò)螺釘與殼體(2)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能稱重儀表，其特征是主板(4)上設(shè)有AC220V電源輸入端口、稱重傳感器模擬信號(hào)輸入端口和RS485、RS232兩個(gè)相互隔離的半雙工通訊端口 ； 擴(kuò)展板(5)上設(shè)有鋼絲繩重量自動(dòng)補(bǔ)償用旋轉(zhuǎn)編碼器輸入端口、起重量超載安全報(bào)警用三路繼電器輸出端口、4 20mA模擬量輸出端口和遠(yuǎn)程去皮打印用開(kāi)關(guān)量輸入端口 ；面板(6) 上設(shè)有六位14mm字高的高亮LED數(shù)碼管顯示器、顯示器左右兩側(cè)和上部共十三個(gè)Φ3. 5的 LED指示燈、顯示器下方的五個(gè)輕觸薄膜按鍵。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種適合天車實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確稱重計(jì)量、數(shù)據(jù)有線/無(wú)線傳送和超載安全報(bào)警的多功能稱重儀表。儀表整體為盤(pán)裝型式，其殼體為鋁合金材質(zhì)，內(nèi)部有下、上兩道卡槽，分別用來(lái)安裝主板和擴(kuò)展板，主板和擴(kuò)展板采用排線聯(lián)接；其前面為面板，通過(guò)卡套與殼體固定，主板通過(guò)排線與面板聯(lián)接；其后面為封板，用來(lái)安裝和標(biāo)記各種接線端子排，通過(guò)螺釘與殼體固定。主板用來(lái)實(shí)現(xiàn)儀表的基本功能，其上設(shè)有電源輸入端口、稱重傳感器輸入端口和RS232、RS485通訊端口；擴(kuò)展板用來(lái)實(shí)現(xiàn)儀表的擴(kuò)展功能，其上設(shè)有模擬量輸出端口、超載報(bào)警用繼電器輸出端口、鋼絲繩重量自動(dòng)補(bǔ)償用編碼器輸入端口和開(kāi)關(guān)量輸入端口；面板上設(shè)有按鍵、LED顯示器和指示燈。
文檔編號(hào)B66C15/06GK202226555SQ201120320819
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
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