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電子吊秤廠家淺述起重機(jī)自動稱重系統(tǒng)
電子吊秤廠家淺述起重機(jī)自動稱重系統(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 國內(nèi)安裝的稱重系統(tǒng)一般構(gòu)成如圖 1
2 國內(nèi)外稱重系統(tǒng)工作原理對比分析
稱重傳感器通過采集器處理通過 ＲS485 送給控制器，同樣地,，ＲS485 信號經(jīng)過電流變送器轉(zhuǎn)換模擬量信號再傳入起重機(jī)主控系統(tǒng)中( 一般為 PLC) ,，信號經(jīng)過了諸多硬件環(huán)節(jié)，而國內(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*,。而這種模式在國產(chǎn)產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中,，幾乎成了定式。
國外產(chǎn)品中,，其動作原理和相關(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,。
但無論是國內(nèi)和國外的產(chǎn)品，精兵簡政才是直接有效的并且是故障率低的一種方式,，對于客戶而言,，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; 控制器輸出的另外一路為掛艙 I / O( snagload) 信號,，該信號通過中間繼電器的觸點(diǎn)進(jìn)入驅(qū)動器的 I / O 接口板,，以快的速度停止電機(jī)的動作,。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,，特別是對于 Snag-load 的信號，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,，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)控制器還對干擾失真的部分信號進(jìn)行相應(yīng)的處理,。
但對于直接進(jìn)入 PLC 的模擬信號,，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)行對比，當(dāng)掛艙動作,，PLC 直接輸出進(jìn)入驅(qū)動器,，緊急停止驅(qū)動器,，以短的路徑和時(shí)間來實(shí)現(xiàn)設(shè)備動作的停止,。