电子秤 小论文.doc

电子计价秤自动检定系统的开发（中国计量学院现代科技学院 王成李）摘要：针对我国目前对电子秤的检定仍然在实验室以手工检定为主，检定方法落后，效率低，工作强度高，检定精度受人为因素影响大等缺点，本文提出了一种新型的电子秤自动检定系统。系统采用LabVIEW作为操作界面的开发平台，利用PLC作为下位机控制标准砝码的加载和卸载，运用OPC配置实现PLC与LabVIEW的通讯，从而实现电子秤的自动检定过程。关键字：LabVIEW；PLC； OPC；电子计价秤；检定中图分类号：TP273Development of The Auto-verification System of Electronic Price Computing ScaleAbstract: At present, the verification of electronic scale is still mainly conducted manually in our country. The verification method has low efficiency and high work intensity; and the measurement accuracy is highly affected by human factors.In order to solve the problems, the new system of auto-verification is developed.The LabVIEW is adopted as the development platform for the user interface and the PLC is used as the microcomputer to control the standard weight. The communication of the PLC with LabVIEW is achieved by configuring the OPC. The system can be used for the verification of electronic scale.Key words：LabVIEW; PLC; OPC; electronic price computing scale; verification1引言电子计价秤是一种常用的计量衡器。在使用过程中，由于易受到交易环境、介质气氛、湿度、灰尘及一些具有腐蚀性的物质的沾污和影响，使用一段时间后，其准确性定会发生变化。因此，为了保证电子计价秤的称重准确不影响消费者的利益，按照国家数字指示秤检定规程,要求对其检定，以确定其误差的大小，是否符合标准的最大允许误差。目前电子计价秤的检定工作主要是基于计量实验室或者工业企业计量室，以传统手工检定为主的检定工作，不仅需要时间成本高，影响了商户正常的贸易，而且与检定工作人员的经验、个人因素有关，同时降低了检定的效率，增加了误差的多重性。本文针对上述检定方法的缺陷设计了电子计价秤自动检定系统。该系统借助LabVIEW作为软件开发平台，与PLC程序通讯，控制标准砝码对秤盘的加卸载，利用图像识别技术，实时的显示电子计价秤上的秤值，同时自动获取数据，生成误差曲线及检定原始数据的报表、出具检定通知书或检定证书。2 系统硬件组成该系统的硬件由计算机、打印机、摄像头、Wago-I/O-System及机械部件、气动部件组成，结构如图1所示。图1系统结构图2.1机械部件主要由小车、支架、砝码、控制箱装置组成。小车备用4个可锁紧轮子，便于进行现场移动。气缸固定在支架上用于悬挂标准砝码。标准砝码组，由14个M2级砝码组成，包括：0.1kg砝码2个，2.5Kg砝码12个，可实现对30kg/10g和30kg/5g电子计价秤的检定，所有砝码根据编号定位放置，不可错乱。装置砝码由14个砝码根据标号与对应编号的气缸对应，定位悬挂。2.2 电气路控制部件气路控制部件由气泵、电磁阀、继电器、气缸组成。气泵作为动力源，为系统提供气源，就系统而言，要求气泵能够运行平稳，能长时间连续工作，寿命长，噪音小、全自动控制、不会产生大振动而影响检定的效果。电磁换向阀为二位三通式，变换阀芯在阀体内的相对工作位置，使阀体各出口连接或断开，从而控制了执行元件的换向1。气缸的进程为100mm，其内的活塞与设置在气缸外的挂钩的一端连接，挂钩的另一端连接标准砝码。电气路控制工作原理：气泵的出气口通过气管使气体分流到电磁阀的入气口，所有的气缸与电磁换向阀用气管相接，继电器的电路控制端与PLC电路控制器连接，PLC程序输出控制继电器的状态，从而改变气体的运动行径，使得气缸内压力的变化，实现对气缸内活塞的上下运动，完成不同质量标准砝码的加卸载。2.3 Wago-I/O-SystemWAGO-I/O-SYSTEM系列产品采用模块化结构，使用标准导轨进行安装，即插即用，插拔式输出几乎可以随意扩展，采用WOGO笼式弹簧接线技术，接线简单、可靠，而且模块的体积小，节省空间，维护费用低2。用户可以根据自己系统需要将总线适配器和各种功能模块任意组合到一起。本文设计使用的是WAGO-I/O-SYSTEM 750842模块作为适配器，它是一个模块化的，有独立总线的I/O系统，同时添加了750-530及750-600功能模块。3 系统软件设计软件设计是系统实现自动化的关键部分，其操作监控界面采用NI(National Instruments)公司的虚拟仪器LabVIEW软件编程，电气元件控制采用WAGO-I/O-PRO 32（Controlled Development System）提供的PLC程序开发环境来编程2-3。LabVIEW的前面板提供了系统界面，其后面板（程序框图）即为操作控制的程序。系统界面结构如图3所示，包括开始、检定方式、检定结果和帮助几个功能。图2 LabVIEW界面结构图3.1 程序设计模块系统各模块界面的后面板即程序框图部分，主要采用模块化思想设计4。以自动检定方式为例分析系统的模块。(1)自动检定整体模块，对于每个检定方式其包含称量测试：根据JJG 539-1977数字指示秤检定规程加卸砝码时应分别逐渐地递增或递减，所有的检定点的检定由事先设置好的PLC编程控制，只需将数据经转换存储在表格中；鉴别力测试：数字指示秤的鉴别力规定为不大于1.4e5，意味着在秤盘上加放或取下不大于1.4e砝码后，原来的示值必须有变化，否则，要判断为不合格；偏载测试：偏载测试是检测电子秤性能的重要指标之一，其含义为在电子秤的不同位置（如四个角）用同一标准砝码对其进行称量，其误差应不大于该称量的最大允许误差，任何一次的称量结果误差均不大于最大允许误差，否则，视为不合格；除皮称量测试：数字指示秤检定规程中规定对于除皮称量要求至少要对两个不同的皮重质量进行除皮称量测试；重复性测试：为电子计价秤对于同一个秤点的稳定性。(2)图像处理模块,图像的实时显示及数据的自动获取是数据处理中重要的一个环节。图像的获取、预处理、灰度处理、字符分割与识别，然后将当前秤值自动存储在相应测试的表格中，对之后的数据处理上提供相应的数据源6。(4)误差分析模块，根据各检定点的数据与标准秤值的比较拟合直线及误差值曲线。(5)报表生成部分模块，各种称量的误差值=标准值-称量值。当误差值超过标准的最大允许误差时，视电子计价秤为不合格品，通过模块程序的数值计算及数值的比较，来断定电子计价秤是否为合格品。当出现不合格时，系统只生成检定通知书，当检定为合格时，系统则会出具合格证书。3.2 PLC编程对秤盘加卸载标准砝码通过PLC程序进行控制，采用梯形图(LD)进行编程，其设计步骤如图3所示。 图3 PLC编程顺序4 系统通讯系统是由个个独立的器件组成的，只有通过通讯连接将个个器件连接至各自的通讯串口中才能完成系统的预想功能。通过计算机连接WAGO-I/O-SYSTEM 750842模块的独立串口，将PLC程序下载至该模块中，运行PLC控制继电器的状态，改变电磁换向阀的工作方式，气缸的内部压力发生变化，从而控制了标准砝码的加卸载。系统通讯结构如图4所示。图4系统通讯结构图5 系统检定实验打开系统开关，启动气泵，将程序PLC下载完成后，打开LabVIEW的操作界面，进入操作界面后，其检定流程如图5所示。图5检定过程结束检定后，系统自动根据测试数据产生报表，方便了检定过程中实验数据的保存和打印。6 结论本文采用NI公司的LabVIEW开发平台设计了电子计价秤自动检定系统，充分利用虚拟仪器技术的强大功能和灵活性，实现了自动检定的目的，在一定程度上可以替代传统的手工检定，提高检定的效率及公开性。参考文献1 王敏.电磁阀的原理及其在工程设计中的运用探讨J.电气传动自动化,2010,32 (5)2 WOGO电子（天津）有限公司.WOGO-I/O-SYSTEMJ.国内外机电一