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電子吊秤廠家淺述起重機自動稱重系統(tǒng)
電子吊秤廠家淺述起重機自動稱重系統(tǒng)
所有起重機在生產(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，在起重機規(guī)范中，每種起重機必須安裝稱重系統(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，使用在起重機設(shè)備時，并未考慮到起重機的復(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)計算方法實際是類同的，實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)確的實施保護(hù)，穩(wěn)定的運行，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，其運算速度越來越快，對于復(fù)雜計算也能輕而易舉的實現(xiàn)，起重機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 中完成起重機的稱重
原設(shè)計中，起重機重量傳感器信號進(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進(jìn)入驅(qū)動器的 I / O 接口板，以快的速度停止電機的動作。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，則要同樣實現(xiàn) 2 個功能，及在PLC CPU 執(zhí)行稱重計算和 Snagload 信號的送出，除此以外，還要考慮一個運算速度的問題，特別是對于 Snag-load 的信號，當(dāng)起重機發(fā)生掛艙時，需要時間進(jìn)行保護(hù)，立即停止起重機的相關(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)部實現(xiàn)運算，同時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( 理想) ，我們?nèi)我庖?guī)定 2 個點，就可以確定斜率K 和補償值 B，實際上，由于稱重系統(tǒng)的“0”點和額定載荷的“40”噸的兩個點是做保護(hù)的兩個關(guān)鍵點，松繩保護(hù)的重量一般在“0”點附近，超重是在額定載荷超過 10% 附近，同時額載的 80% 通常作為我們重量的預(yù)警。因此，我們通常選擇這兩個點作為稱重系統(tǒng)的兩個點。
根據(jù) Y = KX + B 二元一次方程，稱重時，能分別知道“0”T 和 “40”T 的 Y 和 X 值，這樣，我們便能通過計算，分別計算出 K 和 B 值，也就確定了這條線性變化的直線。明白了其計算原理，通過編程，則可自動實現(xiàn)計算。
然而在實際應(yīng)用中，通過基本原理計算的重量卻往往出現(xiàn)報警，重量偏差較大，這又是怎么回事呢。原來，原設(shè)計中，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。而事實上，吊機整體鋼結(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，其實是無法*消除干擾源的，因此，需要在編程計算時使用更有技巧的計算。因此在編程時也需要加入“濾波”使來源數(shù)據(jù)更加符合實際狀況，在此，引入一階滯后濾波計算，即是在輸出時將上次輸出的值引入進(jìn)行運算。這樣雖帶來了靈敏度減低，但卻增加了穩(wěn)定性，實質(zhì)上也消除了尖峰值。
需要說明的是，snagload( 掛艙) 保護(hù)的運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)，但時間反映掛艙情況的則是電子掛艙，掛艙保護(hù)在設(shè)計時須盡量減少運算的環(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，以短的路徑和時間來實現(xiàn)設(shè)備動作的停止。