魏　麗

(唐山學(xué)院 唐山市機(jī)電一體化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063000)

?

基于LabVIEW的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

魏麗

(唐山學(xué)院 唐山市機(jī)電一體化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063000)

摘要：為測(cè)量單托輥傳送帶在傳輸狀態(tài)下固體散料的動(dòng)態(tài)重量，采用稱重傳感器連續(xù)采樣計(jì)量區(qū)段傳輸帶托輥所受到的壓力，用電渦流傳感器測(cè)量放大后的輥軸瞬時(shí)速度，將采集的兩路電壓信號(hào)調(diào)理后，用測(cè)速法計(jì)算物料的瞬時(shí)重量和累積重量。動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)完成信號(hào)的采集和調(diào)理，上位機(jī)采用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算和顯示，原理簡(jiǎn)單，精度高，易實(shí)現(xiàn)，具有較高的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：?jiǎn)瓮休亗魉蛶?；?dòng)態(tài)稱重；LabVIEW

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，貿(mào)易流通量不斷擴(kuò)大，散裝物料的動(dòng)態(tài)稱重在工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中變得越來(lái)越重要。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量工具已不能滿足現(xiàn)代化管理和自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)，開發(fā)新型智能的動(dòng)態(tài)稱重儀表勢(shì)在必行[1-3]。虛擬儀器技術(shù)以通用的計(jì)算機(jī)為載體進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量與控制，測(cè)量精度高[4]，因此，為測(cè)量單托輥傳送帶在傳輸狀態(tài)下固體散料的動(dòng)態(tài)重量，本研究應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，此系統(tǒng)的上位機(jī)采用LabVIEW軟件編寫，可實(shí)時(shí)采集、顯示、保存和管理相關(guān)數(shù)據(jù)。

1系統(tǒng)構(gòu)建

1.1測(cè)量原理

系統(tǒng)采用測(cè)速法[5]計(jì)量傳送帶上物料的瞬時(shí)重量和累積重量。由于實(shí)際中傳送帶物料鋪放不均勻，所以為降低測(cè)量誤差，選取有效長(zhǎng)度的均勻重量進(jìn)行累積測(cè)量，如圖1所示。設(shè)皮帶上物料作用在測(cè)量輥上的有效稱量段為L(zhǎng)=(L1+L2)/2，G(t)為作用于稱重框架上的瞬時(shí)物料重量，q(t)為單位長(zhǎng)度上的瞬時(shí)重量，則

q(t)=G(t)/L，

(1)

(2)

式中，w(t)為皮帶機(jī)的瞬時(shí)輸送量；v(t)為瞬時(shí)線速度。

根據(jù)測(cè)量原理，只要測(cè)出皮帶的瞬時(shí)線速度和瞬時(shí)物料重量，即可計(jì)算出散料的累積重量。

1.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的傳感器電子儀表皮帶秤，一般由光電脈沖或磁脈沖變送器測(cè)速，采用模擬積分放大電路或數(shù)字系統(tǒng)積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)稱重過(guò)程的累積計(jì)算[6]。電路結(jié)構(gòu)采用分立模擬電路，結(jié)構(gòu)體積較大，集成化較差。

動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)采用單托輥秤架、梁式稱重傳感器和電渦流測(cè)速傳感器進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。稱重傳感器的輸出信號(hào)由變送器放大后輸入到數(shù)據(jù)采集卡模擬通道。在傳送帶上設(shè)置一個(gè)金屬標(biāo)記，通過(guò)電渦流傳感器檢測(cè)金屬標(biāo)記的方式輸出計(jì)數(shù)信號(hào)進(jìn)行測(cè)速。上位機(jī)將放大的重量數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理、計(jì)算和顯示。

圖2　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

1.3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

圖3　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

圖4　系統(tǒng)程序流程圖

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。用戶注冊(cè)登錄后進(jìn)入系統(tǒng)；測(cè)量模塊采集壓力和轉(zhuǎn)速信號(hào)，獲取瞬時(shí)重量和傳送帶傳輸速度；計(jì)算模塊根據(jù)重量和速度計(jì)算累積重量及貨物價(jià)格。系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示。2系統(tǒng)測(cè)試

動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)實(shí)物如圖5所示。

圖5　動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)實(shí)物

點(diǎn)擊上位機(jī)程序進(jìn)入登錄界面，如圖6所示。可在該界面進(jìn)行用戶的注冊(cè)、修改密碼和登錄，保證用戶的權(quán)限。登錄后可單獨(dú)選擇測(cè)量瞬時(shí)重量和轉(zhuǎn)速，也可以直接點(diǎn)擊“啟動(dòng)傳送帶，進(jìn)入動(dòng)態(tài)稱重主程序…”按鈕開始累積重量的測(cè)量。例如點(diǎn)擊“采集瞬時(shí)重量”進(jìn)入稱重界面，可以設(shè)置傳感器參數(shù)，獲取瞬時(shí)重量，如圖7所示。

當(dāng)傳送帶速度較低時(shí)，為保證測(cè)量精度，可將輥軸的轉(zhuǎn)速放大6倍，即傳感器在輥軸轉(zhuǎn)1圈可獲得6個(gè)脈沖，通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，并根據(jù)輥軸的周長(zhǎng)即可計(jì)算出傳送帶的運(yùn)行速度。點(diǎn)擊“啟動(dòng)傳送帶，進(jìn)入動(dòng)態(tài)稱重主程序…”按鈕進(jìn)入累積重量積分法算出的結(jié)果，如圖8所示。

圖6　用戶登錄界面

圖7　稱重界面

測(cè)試過(guò)程中，采用加砝碼的方式進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)砝碼質(zhì)量400 g，連續(xù)放置2個(gè)砝碼進(jìn)行稱重，顯示測(cè)試結(jié)果正確。但隨著砝碼數(shù)量的增加，測(cè)量結(jié)果誤差逐漸增加。

3結(jié)論

基于LabVIEW的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)采用電渦流傳感器和懸臂梁式稱重傳感器很好地完成了單托輥秤架上固體散料的瞬時(shí)重量和線速度測(cè)量，通過(guò)測(cè)速法完成累積重量的計(jì)算。系統(tǒng)測(cè)量原理簡(jiǎn)單，軟件易于操作，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，滿足測(cè)量要求，為動(dòng)態(tài)稱重工作帶來(lái)了便利。對(duì)于測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)的誤差，在以后工作中將對(duì)其進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]初琦.帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)稱重檢測(cè)理論與試驗(yàn)研究[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.

[2]高艷雯.輸送帶在線動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)稱重系統(tǒng)的研究[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2007.

[3]李秉榮，劉夫云，程雄，等.自動(dòng)稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子器件，2010，33(2)：245-248.

[4]肖成勇，雷振山，魏麗，等.LabVIEW2010基礎(chǔ)教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012：170-175.

[5]施文康.檢測(cè)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：210-225.

[6]趙朝陽(yáng).基于嵌入式系統(tǒng)的電子皮帶秤設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

(責(zé)任編校：李秀榮)

The Design of LabVIEW-Based Dynamic Weighing System

WEI Li

(Tangshan Key Laboratory of Mechatronics， Tangshan University， Tangshan 063000， China)

Abstract：The author of this paper has designed a LabVIEW-based dynamic weighing system to measure the dynamic weight of solid bulk materials on a working single-roller conveyor belt， in which weighing sensors are used to continuously sample the pressure on the roller of the conveyor belt and eddy current sensor to measure the instantaneous speed of the roller shaft. On the basis of these two voltage signals the instantaneous weight and cumulative weight of the material can be calculated with the speed method. In this system， virtual instrument technology is applied to achieve the acquisition and conditioning of the signal， and LabVIEW is employed for calculation and display. This system is characterized by simple working principle， great precision， easy operation and high practical value.

Key Words：single-roller conveyor belt； dynamic weighing； LabVIEW

作者簡(jiǎn)介：魏麗(1981-)，女，河北衡水人，講師，碩士，主要從事現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)研究。

中圖分類號(hào)：TH82；TP23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-349X(2016)03-0013-02

DOI：10.16160/j.cnki.tsxyxb.2016.03.004