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內(nèi)稱重儀表的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
稱重儀表是把稱重傳感器信號(hào)（或者再通過(guò)重量變送器）轉(zhuǎn)換成重量數(shù)字顯示出，并且可對(duì)重量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、統(tǒng)計(jì)、打印的電子設(shè)備，常常用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化配料、稱重，以生產(chǎn)效率。它適用于電子地上衡、電子汽車衡、靜態(tài)軌道衡等采用1～16個(gè)數(shù)字傳感器的靜態(tài)稱重系統(tǒng)。
稱重儀表，是衡器行業(yè)內(nèi)重要的產(chǎn)業(yè)分支。其作為信號(hào)轉(zhuǎn)換、信息處理和控制系統(tǒng)相集合的產(chǎn)物，在各類商業(yè)衡器或工業(yè)衡器中，稱重系統(tǒng)等都作為部件或系統(tǒng)出現(xiàn)。因此，可以說(shuō)稱重儀表的水平和發(fā)展理念在某種程度上可以映射出整個(gè)衡器行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。
一、稱重儀表行業(yè)現(xiàn)狀
稱重儀表從行業(yè)角度來(lái)看，是衡器行業(yè)的分支；從產(chǎn)業(yè)角度看，屬于信息產(chǎn)業(yè)域中儀器儀表行業(yè)。我儀器儀表行業(yè)的基本特點(diǎn)是門類比較齊，布比較合理，具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模。在亞洲，我是除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)，在發(fā)展中家中位列*。從水平上看，我稱重儀表還處于發(fā)達(dá)家２０世紀(jì)９０年代中后期水平。中低檔產(chǎn)品品種基本齊，能夠規(guī)模生產(chǎn)，質(zhì)量基本穩(wěn)定，可以內(nèi)市場(chǎng)要求，且有批量出口。但儀表的研發(fā)和生產(chǎn)，內(nèi)雖有一些企業(yè)涉足，但主要還是依賴或內(nèi)的外資企業(yè)，稱重儀表行業(yè)也具有同樣的特點(diǎn)。在內(nèi)，在模擬稱重儀表、中低端靜態(tài)儀表、中低端系統(tǒng)集成等域，內(nèi)企業(yè)已經(jīng)具備較強(qiáng)實(shí)力，基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)化，外品牌或外資資企業(yè)的產(chǎn)品*很小。但在儀表市場(chǎng)，美和日本產(chǎn)品占鰲頭。比如梅特勒－托利多和日本寺岡等公產(chǎn)品，內(nèi)產(chǎn)品與此相比仍有較大差距。
二、稱重儀表的現(xiàn)狀
稱重儀表是集稱重傳感器、計(jì)算機(jī)、通信、測(cè)量與控制、軟件編程、材料、現(xiàn)代制造和工藝通程為一體的綜合類產(chǎn)品。隨著稱重由靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展，計(jì)量方向由模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展，測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，稱重儀表逐漸向稱重、動(dòng)態(tài)稱重和高、高穩(wěn)定性方向發(fā)展。但總體而言，我電子衡器產(chǎn)品的、質(zhì)量水平與工業(yè)發(fā)達(dá)家相比還有較大差距。
雖然我在中低端應(yīng)用儀表域基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)化，但總體特點(diǎn)是品種單一、同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重。作為多集合的應(yīng)用型產(chǎn)品，很多儀表生產(chǎn)制造的模板基本都來(lái)自歐美和日本儀表。在完成基本的消化吸收和應(yīng)用移植之后，當(dāng)多數(shù)企業(yè)基本具備了生產(chǎn)有一定穩(wěn)定性和性產(chǎn)品的能力時(shí)，迅速將主要資源放在市場(chǎng)拓展上。稱重儀表域的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)迅速演變成價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)和規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)。儀表企業(yè)在研發(fā)和產(chǎn)品上的資源投入有限，整體顯示出開發(fā)能力不足，創(chuàng)新能力低的特點(diǎn)。與外產(chǎn)品相比，產(chǎn)稱重儀表在、生產(chǎn)工藝裝備、測(cè)試等方面仍有一定差距．開發(fā)能力不足、產(chǎn)品單一、功能不、穩(wěn)定性和性不高等現(xiàn)象仍較普遍。
三、未來(lái)發(fā)展方向
作為一種多交叉的產(chǎn)品，稱重儀表的發(fā)展與相關(guān)的應(yīng)用關(guān)系密切。近二十年來(lái)，微電子、計(jì)算機(jī)、精密制造、集成、納米、激光、網(wǎng)絡(luò)等得到迅猛發(fā)展；測(cè)試計(jì)量系統(tǒng)中的新原理、新方法和新制造工藝在信息學(xué)的影響下也不斷涌現(xiàn)。在這一背景和形式下，不斷向稱重儀表提出了更高、更新、更多的要求。比如在儀表方面，要求高性和高準(zhǔn)確性、高穩(wěn)定性和使用、低功耗（綠色）等；儀表綜合應(yīng)用及能力正向著計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多功能化和虛擬化方向發(fā)展。產(chǎn)品本身也體現(xiàn)出小型化、模塊化的特征等。
（一）高性
高性是儀表的重要指標(biāo)，對(duì)儀表做出正確決策為重要?，F(xiàn)代信息、微加工和軟件模型的創(chuàng)新，都為儀表的高性提供了支持。儀表的高性有軟硬件兩個(gè)方面。在硬件上，一方面，微加工的大大進(jìn)步，了儀表系統(tǒng)的端條件耐受性和兼容性。另一方面，出現(xiàn)了通過(guò)運(yùn)用冗余設(shè)計(jì)，儀表測(cè)控系統(tǒng)性、并確保儀器在發(fā)生故障時(shí)可在短時(shí)間內(nèi)迅速替換故障模塊，甚可不影響測(cè)量任務(wù)的實(shí)行。
在軟件系統(tǒng)中，不斷涌現(xiàn)新的模型構(gòu)建和數(shù)據(jù)處理。儀表不再處理單一信息，而是將信息集合、比較、判斷，使測(cè)量結(jié)果具有高性。在稱重儀表域，客戶很關(guān)注稱重?cái)?shù)據(jù)的性，為此儀表設(shè)計(jì)人員采用手段對(duì)數(shù)據(jù)采集及處理過(guò)程加以。一是在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的性上下功夫，引入多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)防護(hù)，防止數(shù)據(jù)丟失；二是采用加密傳輸、制定特定通信協(xié)議等措施數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?；三是其他降低儀表被作弊可能性的措施等。這些手段綜合應(yīng)用，為zui終測(cè)量的結(jié)果高性提供了支持。
（二）智能化
智能化是２１世紀(jì)稱重儀表發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。通過(guò)采用大規(guī)模集成電路，微處理器，接口通信，利用嵌入式軟件協(xié)調(diào)內(nèi)部操作，使儀表具有智能化處理的功能，在完成儀表常規(guī)處理功能的基礎(chǔ)上，使儀表具備故障診斷、監(jiān)控、工業(yè)過(guò)程的自適應(yīng)控制等功能。在稱重儀表中，越來(lái)越多的采用以Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＥ、Ｌｉｎｕｘ等嵌入式系統(tǒng)，越來(lái)越多的儀器儀表設(shè)備上具備了計(jì)算機(jī)的接口，如ＵＳＢ接口、無(wú)線通訊接口、域網(wǎng)接口等。測(cè)量的數(shù)據(jù)可通過(guò)ＵＳＢ接口存儲(chǔ)在可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中，使用這樣的儀器儀表設(shè)備和操作一臺(tái)簡(jiǎn)易電腦如出一轍。在這類應(yīng)用中，儀表已不再只承擔(dān)簡(jiǎn)單的稱重測(cè)量功能，而是作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，其齊備的接口可連接多種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控對(duì)象、執(zhí)行設(shè)備，在過(guò)程控制系統(tǒng)主機(jī)的支持下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形成具有特定功能的測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種智能化的操作。
在未來(lái)，多媒體、人機(jī)交互、模糊控制和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等新在現(xiàn)代儀表中得到應(yīng)用。這些的應(yīng)用，將使儀表從數(shù)據(jù)處理層面向知識(shí)處理層面升遷，以邏輯判斷、命令識(shí)別、自診斷、自校正、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力為代表的儀表智能化水平將不斷攀升
。作為儀表行業(yè)中一個(gè)細(xì)小分支，稱重儀表的發(fā)展也融入到智能化的大潮中來(lái)。
（三）網(wǎng)絡(luò)化
２０世紀(jì)９０年代，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的突出成是網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)、民生、軍事等社活動(dòng)都帶來(lái)了變革，同樣對(duì)給稱重儀表產(chǎn)生了重大影響。
在大型集貿(mào)市場(chǎng)貿(mào)易結(jié)算與工業(yè)控制等域，稱重儀表和網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的系統(tǒng)產(chǎn)品已被愈來(lái)愈多的運(yùn)用。在我，正進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化菜市場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目中，智能稱重終端與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了登錄、驗(yàn)證、數(shù)據(jù)采集和歸集、結(jié)算、程監(jiān)控和故障判斷等重要功能。管理者和用戶通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可地各自的需求。在工業(yè)控制域，因?yàn)榧袦y(cè)控越來(lái)越不復(fù)雜、程和范圍較大測(cè)控任務(wù)的需求，必須組建一個(gè)可供各現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（ＦＣＳ）正是在這樣情況下出現(xiàn)的。它是一種用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與中央控制之間的，一種開發(fā)、數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。目前現(xiàn)場(chǎng)總線已成為球自動(dòng)化發(fā)展的重要表現(xiàn)形式，它為過(guò)程測(cè)控儀表的發(fā)展提供了重要的發(fā)展機(jī)遇。ＨＡＲＴ、Ｐｒｏｂｉｆｕｓ、ＷｏｒｌｄＦＩＰ、ＣＡＮ等總線都從應(yīng)用于某一域不斷向其他域擴(kuò)展。在內(nèi)的稱重儀表上，現(xiàn)已陸續(xù)出現(xiàn)留有Ｐｒｏｂｉｆｕｓ、ＣＡＮ等總線接口的智能儀表。隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，有可能不久將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為特征的新型儀表，即ＩＰ智能現(xiàn)場(chǎng)儀表。
（四）微型化
微型化興起于２０世紀(jì)８０年代末，是指儀表向微型儀表和微觀控制域發(fā)展的趨勢(shì)。該趨勢(shì)主要依托微電子、微結(jié)構(gòu)、微加工工藝和軟件的融合。如ＭＥＭＳ，作為一種推廣價(jià)值的微工藝，曾被列為美“對(duì)家及繁榮有重大影響"的２２項(xiàng)重大。利用它，可實(shí)現(xiàn)“芯片上的儀表"。微型化的難點(diǎn)并不簡(jiǎn)單在于將尺寸縮小，而是在材料、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工方法和測(cè)試定位、軟件驅(qū)動(dòng)等方面都要采用特殊的解決方案。
隨著儀表或測(cè)控器件體積減小，集成度，功耗降低，運(yùn)動(dòng)活等不斷完善，其可以進(jìn)入到很多端空間中并穩(wěn)定工作。在稱重儀表中，有個(gè)簡(jiǎn)單的案例—數(shù)字模塊。數(shù)字模塊算一個(gè)初級(jí)的微型儀表。它雖然體積很小，但在功能上可基本實(shí)現(xiàn)一臺(tái)簡(jiǎn)單儀表的功能。利用它，可以與傳感器結(jié)合或控制模塊結(jié)合進(jìn)入分布式控制系統(tǒng)中，或與其他功能模塊結(jié)合組成便攜式系統(tǒng)。類似的應(yīng)用將大地拓展稱重儀表的適用空間。
（五）模塊化
模塊化是為了適應(yīng)日趨復(fù)雜的系統(tǒng)和活多樣的管理需求而產(chǎn)生的。模塊化以減少產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)成本，不同產(chǎn)品間的零部件通用化程度，產(chǎn)品的可裝配性、可維修性和可擴(kuò)展性為特征。利用這些模塊，可迅速地設(shè)計(jì)和制造出新的儀表產(chǎn)品。這種融合了電子和軟件的模塊代表了未來(lái)儀表的發(fā)展方向，即具有高度自主性、良好的協(xié)調(diào)性和自組織性的特點(diǎn)。
從發(fā)展趨勢(shì)看，目前內(nèi)的產(chǎn)品水平較外有一定差距，與內(nèi)發(fā)展的需求還很不協(xié)調(diào)。但隨著球同步發(fā)展的計(jì)算、信息、高器件、球市場(chǎng)的開放和融合，加之內(nèi)稱重儀表企業(yè)的興起和政策引導(dǎo)等，為我的稱重儀表與衡器行業(yè)的發(fā)展提供了現(xiàn)實(shí)的機(jī)遇。在不的將來(lái)，相信稱重儀表的水平將有很大的，儀表制造企業(yè)也能有更快、更好的發(fā)展。
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