检重秤的种类及构成

                                                                                          检重秤的种类及构成

 

【摘 要】文章对检重秤的构成做了分析及介绍，重点介绍了国外先进称重控制器的应用、特点、及连续检重特殊性能，简单说明了变送器加PLC组态系统与专业内嵌组态称重控制器系统的差异。

【关键词】检重；动态称重传感器；称重控制器；称重控制系统；变频传输；数据溯源管理

 

序言

 

随着自动化生产线的推动，检重秤的应用需求迅速增加，也随着生产工艺的提高，传统的检重秤面临巨大的挑战。

传统检重秤，由于原来生产量的制约，前端包装秤的速度限制（半人工半自动化因素），以及后端码垛因素，等等，检重秤的过秤速度没有太高的要求。

另外，也由于成本因素，检重环节变成可有可无，只有一些大型企业、外资企业、高附加值企业（如药品），配置检重秤以复审包装秤、分选秤的精度。

传统包装秤需求较少，检重速度较慢、检重精度较低。

这几年，由于物流行业的快速成长，分拣工艺要求极大提高，首先带动了检重秤的需求。不仅检重速度、检重精度、分拣级数等要求大幅度提高，而且，随着现代大数据的需要，还需要配置各种识别装置、通讯能力、数据管理、溯源系统等，另外，由于各种先进传输技术的应用，对传统检重系统的信号处理也提出更高的要求，如变频技术的电磁干扰，使得传统模拟信号处理很难胜任。

我们把分拣检重系统归类到检重系统，通常所说的检重，只是对一个货号的物料进行合格检重判断，而分拣，是将N个货号物料通过重量区间甄别分选分类出来。因此，工作原理完全相同，归到检重秤探讨。

检重秤，工作原理看起来简单，如下图1。

检重秤构成：称重系统、传送系统、信号处理及控制系统、辅助系统等。

检重秤是看起来简单，做好却是十分困难的设备。高精度计量、高速检重就更加困难。

一、           称重系统：

称重系统却是最容易被忽略的部分。大多检重秤制造商不是专业衡器制造商，对称重结构的理解很不屑，实际上，很多问题，首先来自于称重系统。而，衡器制造商不理解检重秤的动态计量本质，往往把静态衡器当作动态计量，尤其是检重秤是有高速传送系统负载的。很多问题也是因为传感器的选择错误，导致根本实现不了高精度、高速度的信号相应，送出延误的、线性精度偏差的错误信号。

典型误区是把所谓“动物秤”当作检重秤。

高速高精度称重系统的传感器选型是第一关键，单点式传感器推荐德国HBM、Baykon、美国Vishay等产品。多点剪切梁传感器推荐德国HBM、Baykon产品。特别提示，对于设备商，从性价比方面及市场竞争角度，不建议使用托利多传感器，托利多有同类检重秤竞争市场。Flintec传感器产品，也不是德国本土制造，产地是斯里兰卡。

真正德国本土产品AST，动态精度等级，价格很高（各种税金、以及金属重量的运输费用），HBM的德国制造产品也一样，只有真正高端客户或德资企业才会舍得选用。

 

二、           传送系统：

传统型传送系统是单速电机驱动，现代都用可调速的变频装置。变频产生较大电磁干扰，很多传感器信号及信号处理器在高频状态下信号失真严重，是检重秤的另一个问题关键点。大多国产仪表，频率超过60KZ就明显开始失真了。

我们现场比对，Unipulse的F650-CK检重专用触摸屏控制器，即使频率超过90HZ也是稳稳的显示处理。

另外，传送带也是容易忽视的环节，其摩擦系数影响上衡时的初期信号变化幅度。这个传感器原始信号，只有用示波器或F650-CK仪表能观察到。

 

三、           信号处理控制系统：

传感器信号处理控制系统，可以说是检重秤的灵魂核心。传统检重秤，可以说，没有一款专用仪表控制器。那个时代，对动态称重，也就停留在所谓动物动态称重程度，不是真正物体运动状态的称重信号处理，只是后期的数据平均处理。

早期最具代表性的专用动态检重仪表是Unipulse的F850-X1，主要应用在中国轮胎行业，其设计制作真实代表了Unipulse的pulse脉冲信号处理高超能力，所有仪表工程师无不惊叹。如下图2.真叫颠覆倒空了本人原来在托利多的灌水仪表知识。

 

 

而，同期的国内检重应用主要在制药行业，基本上是所谓自动化设备商使用模拟量信号变送器通过PLC及文本屏的处理手段。随着变频技术的普及，检重速度的大幅提高，明显受到使用用户的非专业化质疑。

德国HBM趁机推出了所谓数字化传感器，但其处理依然是PLC模块单元，尽管现代PLC的处理速度也是大幅提高，但一般的PLC编程工程师是无法通过PLC编程高级传感器信号动态处理模型的，尤其分拣系统，通过PLC判断动作，也是明显的速度难以满足终端用户的实际需求。

Unipulse在F850-X1经典产品及F805AT-CK彩色触摸屏称重控制器的基础上，推出了性价比相对适中的F650-CK彩色触摸屏专用检重控制器，减去了PLC工程师专业称重领域的知识不足的编程时间，并降低了分拣系统PLC点数成本。触摸屏信息提示操作，减少了调试、使用、维护等说明书学习记忆的时间，避免了设定错误及其他操作出错。

 

 

F650CK不仅是24位A/D转换速度1000次/秒、0.01%动态非线性精度，更主要是可以分析检重过程的传感器原始信号特征，便于准确的进行各项参数的设定。

与传统检重信号处理最具优势的就是，传统检重仪表，只能采取上衡识别触发检测过程（光电开关等方式），也就是说，只能一件一件的检测，其检测速度不可能更快，否则，就需要更高的传送速度，而高速传送必然引起称重系统的不稳定、高频电磁干扰、以及工艺危险。之所以如此规定，其本质还是信息及数据处理的技术或能力有限、以及信号和数据处理没有能力建立有效的模型。

中国仪表工程师的编程能力并不差，但基本上数学建模能力几乎是空白，这是中国高端仪表落后的根本原因。

从上图可知，F650CK可以比传统检重模式提高2-3倍的检重效率，也就是说，仪表的内部识别及运算能力的速度要快的多的多。

更多F650CK功能，可与我直接交流，仅看说明书只能了解有什么功能，但如何正确使用，只有现场实践的经验积累才是最有用的。

 

一、           辅助系统：

检重系统的辅助系统，传统模式有光电识别触发控制系统，现代有视觉识别智能管理及控制系统，以及多级分选的分级（剔除）控制系统等。

前面已经说明了传统检重的光电识别触发装置的必然性，也通过案例说明了F650CK的智能识别。

 

二、           数据管理追溯系统

数据管理追溯系统，就是把检重系统的所有上游及下游子系统的集成，并可以融入企业的其他管理系统，如ERP、财务管理系统，使企业管理数据更加即时化、真实化（防止做假作弊），实现真实的大数据管理。

 

随着无人化、智能化流程的日趋成熟，称重自动化智能化的需求越加迫切，传统模式已经无法跟上高速度、高精度的产业节奏，检重技术如今在高速物流流程还没有发挥其高精度的特殊数据作用，只有学习先进技术，才能超越国外技术。

 

参考文献：

1. Unipulse. F650-CK weighing indicator operation manual. 01MAR2015REV.1.05

 

 

青岛汉威称重测力系统工程有限公司

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顾晓奎

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