地磅稱重計量的數字改造及應用——以中石化南陽石蠟精細化工廠為例

本文主要介紹了地磅的改造及改造后的結構與原理，說明數字傳感器具有優越性，在解決計量誤差方面值得推廣與應用。

衡器作為一種法定的計量器具，它的應用不僅與人民的生活密切相關，而且廣泛滲透到國民經濟各個部門、各個行業，對維護市場經濟秩序和國民經濟的穩定發展起到十分重要的作用。南陽石蠟精細化工廠銷售部有2臺地磅，型號分別為SCS-100，SCS-120，額定載重量分別為100噸，120噸。他們擔負著全廠的汽油、柴油、液化氣、丙烯等諸多產品的銷售計量任務。地磅計量的準確性直接影響著企業的生產經營和成本核算，對企業的經濟效益影響巨大，可在使用過程中，兩臺衡器卻出現了計量誤差大的問題，已經越來越多的受到了領導和員工的關注。

1、改造方案

該兩臺地磅因承擔著眾多產品銷售計量任務，使用率高，時間長，設備老化嚴重、故障頻繁，造成計量不準和維修成本大的問題，這說明他已經不能適應新的計量需求了。廠技術人員現場查看，查閱汽車衡的相關資料，發現地磅秤體鋼板完好、無變形現象，而儀表線卻出現老化，橋式傳感器有銹蝕并屬模擬傳感器。管理技術人員果斷決定對汽車衡進行改造。我們的改造要本著既要節約成本，又要能夠滿足日益增長的新的計量需求，又要夠適應微電子和計算機的發展方向，決定把稱重傳感器由模擬型更換為數字型。為了能夠與改造后的地磅相匹配，原有的稱重儀表需重新更換。因地磅鋼板勿需更換，但必須對其防腐刷漆。改造仍由廠家現場安裝調試。2013年3月改造完畢，調試正常，并按規定校驗，投入使用。

2、地磅新系統

2.1衡器結構：改造后的地磅主要由稱重傳感器、顯示儀表、秤體等三大部分構成。秤體是被稱物體與轉換元件之間的機械傳力復位系統,包括接受被稱物體載荷的承載器、傳力復位機構、限位裝置等,它是地磅的主要承載部件,起到了承受物體重量的作用。秤臺和傳力機構負責將物體的重量準確的傳遞給稱重傳感器。稱重傳感器(一次儀表)位于秤臺和基礎之間,將被稱物體的重量按一定的函數關系轉換為相應的毫伏級電信號,通過接線盒信號電纜輸出到稱重顯示儀表(二次儀表)。稱重

圖一 地磅結構示意圖顯示儀表，用于測量一次轉換原件輸出的電信號值，并以數字方式把重物的量值顯示出來。為提高測量的準確度，加快稱量速度，在顯示儀表已廣泛采用微處理機和小型電子計算機，提高了電子衡器的自動化程度（見圖一）。

2.2衡器工作原理：承載貨車進入秤臺，在物體重力作用下，使稱重傳感器彈性體產生形變，粘貼于彈性體上的應變計橋路阻抗失去平衡，輸出與重量數值成比例的電信號，經傳感器內部的放大器、A/D轉換器、微處理器等電子元器件進行相應的數據處理，輸出數字信號，各傳感器數字信號經接線盒進入稱重顯示儀表直接顯示出重量等數據。如果顯示儀表與計算機、打印機連接，儀表可同時把重量信號輸給計算機等設備組成稱重管理系統（見圖二）。

2.3數字傳感器：選用CZL-YB-40SP傳感器，是地磅的核心部件，起著將重量值轉換成對應的可測電信號的作用，它的優劣性直接關系到整臺衡器的品質。

2.3.1數字傳感器的獨特處：（1）數字變換及補償技術。稱重傳感器內部含有模數轉換裝置及CPU處理單元，傳感器的性能采用數字化誤差補償技術和高度集成化電子元件，用軟件實現傳感器的線性、零點、溫漂、蠕變等性能參數的綜合補償，消除了人為因素對補償的影響。（2）橋式技術。采用柱式技術，不倒翁結構，抗側向力好、自動調心復位，現場安裝方便快捷。（3）智能化技術。可根據指令更改傳感器特性參數和不同的應用環境采用不同的濾波方式。（4）數字通訊技術。采用RS485接口，實現信號的遠距離傳輸，傳輸距離不小于1000米。輸出信號可達３～4Ｖ，抗干擾能力和系統防雷擊能力均很強。（5）完全杜絕遙控裝置作弊。數字傳感器特有的傳輸方式可以完全防止利用簡單電路改變信號的大小，避免用戶的損失。

2.3.2數字傳感器的優越性。（1）數字式稱重儀表直接處理數字信號，擺脫了模擬式稱重儀表存在“敏感區”的缺陷，儀表的抗干擾和現場適應能力得到很大的提高，所以精度高。（2）一致性好，便于互換：傳感器經過A/D數字補償過后，各個傳感器的線性內碼控制在三萬分之一以內。傳感器互換性得到明顯提高。（3）智能化：數字式汽車衡儀表在故障檢測，現場準確判定故障傳感器、安裝調試中自動數字化角差修正、數字化線性修正和獨立傳感器測量值檢測等方面更加簡潔、方便和人性化。（4）抗干擾強：由于A/D轉換直接在傳感器內部完成，傳感器直接輸出數字信號，克服了以往模擬傳感器微小模擬信號傳輸中易于受干擾的特點，增強了抗干擾能力，提高了信號的分辨率和穩定性。（5）傳輸距離遠：數字式汽車衡配數字傳感器和數字儀表之間的連接采用RS485通訊接口。信號傳輸距離遠，可以達到至少1.0公里傳輸距離。（6）測量適應性強：數字儀表對汽車衡現場的使用環境、傳感器靈敏度的要求比模擬汽車衡低，信號處理范圍要比模擬汽車衡大等。（7）防止作弊，有報警提示：防作弊：純數字信號的傳輸和處理，杜絕了當前通過改變模擬信號實現計量作弊的可能，增強了地磅計量安全性和真實準確性。

3、稱重儀表

（1）工作方式。通過測量稱重傳感器的信號變化，測量出稱臺上被稱重物的重量，并以數字形式顯示出來。根據不同的需要通過人機對話選擇不同的稱重和打印方式，可分段自動量程選擇，具有較強的故障自診斷功能。它與相配對的計算機，打印機等設備組成稱重管理系統。（2）儀表特點。去皮功能：包括手動去皮、數字去皮、自動去皮；累加、累減功能：總和值最大8位，累加次數值最大8位，并且有50個分類累加；車輛存儲功能：可存儲8位數字的200輛車號和皮重；代碼功能：有50組代碼，可分別設定皮重、下限、欠量、超量、上限；記錄功能：可記錄800組稱重數據；查詢功能：可進行車號/皮重、代碼、記錄等的查詢；四角調整：可以進行自動及手動四角校準；時鐘顯示功能及打印功能；還有豐富的接口功能：RS-232C/RS-485一個、20mA電流環一個、打印接口一個。

4、應用價值

兩臺地磅改造后，抗干擾能力強、智能化程度高，故障率小，易于操作。地磅較強的防作弊功能，及稱重計量準確度大大地提高，減少了我廠企業的損失。這說明數字汽車衡與傳統的模擬地磅相比，具有很明顯的優越性，很值得推廣應用。