電子吊秤廠家淺述起重機(jī)自動(dòng)稱重系統(tǒng)
所有起重機(jī)在生產(chǎn)制造中，根據(jù)規(guī)范和客戶要求，均規(guī)定額定的載荷重量，為了保護(hù)起重設(shè)備本身，在起重機(jī)規(guī)范中，每種起重機(jī)必須安裝稱重系統(tǒng)，能準(zhǔn)確測(cè)量出所承載物體的重量，以確保起重機(jī)本身不受損壞。那么，安裝重量稱重系統(tǒng)就成為每種起重機(jī)必須的一套系統(tǒng)。
1國(guó)內(nèi)安裝的稱重系統(tǒng)一般構(gòu)成如圖1
2國(guó)內(nèi)外稱重系統(tǒng)工作原理對(duì)比分析
稱重傳感器通過采集器處理通過ｒs485送給控制器，同樣地，ｒs485信號(hào)經(jīng)過電流變送器轉(zhuǎn)換模擬量信號(hào)再傳入起重機(jī)主控系統(tǒng)中(一般為plc)，信號(hào)經(jīng)過了諸多硬件環(huán)節(jié)，而國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)重量傳感器、采集器、電流變送器等硬件和市場(chǎng)諸多的其他電子產(chǎn)品一樣，使用在起重機(jī)設(shè)備時(shí)，并未考慮到起重機(jī)的復(fù)雜工況，導(dǎo)致硬件不穩(wěn)定或使用壽命短。故障率*。而這種模式在國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中，幾乎成了定式。
國(guó)外產(chǎn)品中，其動(dòng)作原理和相關(guān)計(jì)算方法實(shí)際是類同的，實(shí)際操作中也能基本維持比較穩(wěn)定的工作狀態(tài)，但由于其控制器采購(gòu)成本巨大，實(shí)際在應(yīng)用中卻難于推廣應(yīng)用。
但無論是國(guó)內(nèi)和國(guó)外的產(chǎn)品，精兵簡(jiǎn)政才是直接有效的并且是故障率低的一種方式，對(duì)于客戶而言，準(zhǔn)確的實(shí)施保護(hù)，穩(wěn)定的運(yùn)行，維護(hù)成本低是客戶想要理想結(jié)果。隨著可編程邏輯控制器的發(fā)展，其運(yùn)算速度越來越快，對(duì)于復(fù)雜計(jì)算也能輕而易舉的實(shí)現(xiàn)，起重機(jī)的稱重控制器的工作能否由plc完成呢，答案是肯定的。
3以abb為例，說明在如何直接在plc中完成起重機(jī)的稱重
原設(shè)計(jì)中，起重機(jī)重量傳感器信號(hào)進(jìn)入控制器進(jìn)行處理，控制器輸出的一路硬件為ｒs232進(jìn)入plc串口模塊，plc直接接收重量信號(hào);控制器輸出的另外一路為掛艙i / o(snagload)信號(hào)，該信號(hào)通過中間繼電器的觸點(diǎn)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器的i / o接口板，以快的速度停止電機(jī)的動(dòng)作。具體詳見圖2:
根據(jù)以上原理圖，如果將上述功能轉(zhuǎn)移到plc中，則要同樣實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能，及在plc cpu執(zhí)行稱重計(jì)算和snagload信號(hào)的送出，除此以外，還要考慮一個(gè)運(yùn)算速度的問題，特別是對(duì)于snag-load的信號(hào)，當(dāng)起重機(jī)發(fā)生掛艙時(shí)，需要時(shí)間進(jìn)行保護(hù)，立即停止起重機(jī)的相關(guān)動(dòng)作。下面我們就上述問題逐一分析并解決。
首先，在plc內(nèi)解決重量計(jì)算的問題，常規(guī)的重量傳感器的控制器接收4－20ma的信號(hào)，根據(jù)理想線性變化的原理，在控制器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，同時(shí)控制器還對(duì)干擾失真的部分信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理。
但對(duì)于直接進(jìn)入plc的模擬信號(hào)，通過plc ai模塊進(jìn)行輸入，plc讀到的數(shù)據(jù)是原始的模擬量的數(shù)據(jù)。
根據(jù)重量傳感器線性變化的特點(diǎn)(理想)，我們?nèi)我庖?guī)定2個(gè)點(diǎn)，就可以確定斜率k和補(bǔ)償值b，實(shí)際上，由于稱重系統(tǒng)的“0”點(diǎn)和額定載荷的“40”噸的兩個(gè)點(diǎn)是做保護(hù)的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，松繩保護(hù)的重量一般在“0”點(diǎn)附近，超重是在額定載荷超過10%附近，同時(shí)額載的80%通常作為我們重量的預(yù)警。因此，我們通常選擇這兩個(gè)點(diǎn)作為稱重系統(tǒng)的兩個(gè)點(diǎn)。
根據(jù)y = kx + b二元一次方程，稱重時(shí)，能分別知道“0”t和“40”t的y和x值，這樣，我們便能通過計(jì)算，分別計(jì)算出k和b值，也就確定了這條線性變化的直線。明白了其計(jì)算原理，通過編程，則可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算。
然而在實(shí)際應(yīng)用中，通過基本原理計(jì)算的重量卻往往出現(xiàn)報(bào)警，重量偏差較大，這又是怎么回事呢。原來，原設(shè)計(jì)中，load-cell模擬量信號(hào)進(jìn)入控制器，控制器首先消除干擾源，然后再進(jìn)行計(jì)算處理。而plc ai輸入模塊則是標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，無法在硬件上改動(dòng)以達(dá)到消除干擾的目的。通過分析，我們不難找到，模擬量的干擾源來自幾個(gè)方面:容性的靜電感應(yīng)、感性的電磁感應(yīng)、和電源質(zhì)量本身的射頻或諧波的干擾等。我們可以通過提高開關(guān)電源的性能和使用類似雙屏蔽的線路達(dá)到減低干擾源的目的。而事實(shí)上，吊機(jī)整體鋼結(jié)構(gòu)和使用igbt、可控硅等功率原件這些客觀存在的固有干擾，其實(shí)是無法*消除干擾源的，因此，需要在編程計(jì)算時(shí)使用更有技巧的計(jì)算。因此在編程時(shí)也需要加入“濾波”使來源數(shù)據(jù)更加符合實(shí)際狀況，在此，引入一階滯后濾波計(jì)算，即是在輸出時(shí)將上次輸出的值引入進(jìn)行運(yùn)算。這樣雖帶來了靈敏度減低，但卻增加了穩(wěn)定性，實(shí)質(zhì)上也消除了尖峰值。
需要說明的是，snagload(掛艙)保護(hù)的運(yùn)算是不得加裝任何過濾裝置的，因此在硬件上消除干擾必須要盡可能做到完善，現(xiàn)在一般吊機(jī)基本的掛艙保護(hù)只有通過loadcell的電子掛艙保護(hù)，雖然現(xiàn)在很多掛艙增加了液壓油缸掛艙保護(hù)，但時(shí)間反映掛艙情況的則是電子掛艙，掛艙保護(hù)在設(shè)計(jì)時(shí)須盡量減少運(yùn)算的環(huán)節(jié)，將重量轉(zhuǎn)成相應(yīng)的輸入原始值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)掛艙動(dòng)作，plc直接輸出進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器，緊急停止驅(qū)動(dòng)器，以短的路徑和時(shí)間來實(shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)作的停止。