Wägesteuerung für Mehrkopfwaage

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

1. Zusammensetzung und technische Parameter der Wägesteuerung für Mehrkopfwaagen. Mehrkopfwaagen sind ein gängiges dynamisches Online-Wägesystem. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Lastförderband, einem Träger, einer Siebeinrichtung, einer Wägesteuerung, einer Nettogewichtseinrichtung und weiteren Komponenten. Zu ihren Merkmalen gehören automatische Identifizierung, dynamische Messverifizierung und weitere Funktionen. Im Betrieb befördert das Lastförderband das zu wiegende Rohmaterial automatisch und ohne manuelle Steuerung zum Träger. Zwei optische Sensoren an beiden Seiten der Wiegeplattform erkennen die Position des Rohmaterials und stellen es entsprechend der voreingestellten Nettogewichtseinrichtung auf den optimalen Siebbereich ein. Um das Rohmaterial optimal an die Förderbandgeschwindigkeit anzupassen, muss die Wägesteuerung schnell, präzise und zuverlässig arbeiten.

Die Wägesteuerung dient zur Ansteuerung der Mehrkopfwaage für die Laufflächendruckmessung in der Vulkanisieranlage. Sie besteht im Wesentlichen aus einem automatischen Steuerungssystem mit 51 Mikrocontrollern, einem Vorverstärker, einer Einstellvorrichtung, einer Anzeigelampe für die Prüfergebnisse, einem elektronischen Zähler, einem Kopierer, einem Schaltnetzteil und weiteren Komponenten. Ihr Funktionsprinzip ist in Abbildung 1 dargestellt.

Der Vorverstärker verstärkt das vom Arbeitsdrucksensor ausgegebene Millivolt-Signal, wandelt es in ein Differenzsignal um und sendet es zur Datenverarbeitung an das CS-51-Ein-Chip-Steuerungssystem. Der eingestellte Nettogewichtsbereich wird verglichen. Das Vergleichsergebnis wird durch das Ein- und Ausschalten der Anzeigelampe, den elektronischen Zähler und den Start des Kopierers zur Aufzeichnung der Produktionsdaten angezeigt. Die Wägesteuerung verfügt über zwei Betriebsmodi: Betrieb und Kalibrierung. Im Kalibrierungsmodus werden statische Daten erfasst und die Informationen normal angezeigt.

Legen Sie nun das zu wiegende Objekt auf die Wiegeplattform. Das Bedienfeld zeigt das Nettogewicht des Objekts an, und die Waage kann kalibriert werden. Nach Auswahl der Betriebsart wechselt die Wiegesteuerung in den dynamischen Wiege- und Prüfmodus. Dabei prüft die Steuerung die optischen Datensignale der zu wiegenden Teile beidseitig der Wiegeplattform, identifiziert die Laufflächenteile und führt den dynamischen Wiege- und Prüfvorgang durch.

In meinem Land werden für Mehrkopfwaagen größtenteils importierte Wägesteuerungen verwendet. Die meisten in China entwickelten Produkte basieren auf universellen Wägeanzeigen. Die Eingabe der Nettogewichtskategorie erfolgt über die Tastatur. Im Normalbetrieb ist der voreingestellte Wert für das Bedienpersonal schwer ablesbar, die Anzeige unscharf und die Einstellung umständlich. Die von uns entwickelte Wägesteuerung orientiert sich an ausländischen Vorbildern. Auf dem Bedienfeld der Steuerplatine befinden sich vier DIP-Schalter mit vier Positionen zur Einstellung des Nettogewichts-Wägebereichs. Diese vier DIP-Schalter können je nach Verarbeitungstechnologie in fünf Nettogewichtskategorien unterteilt werden (siehe Abbildung 2).

Die ersten beiden Ziffern der vierstelligen Daten stellen einen ganzzahligen Wert dar, die letzten beiden einen Dezimalwert. Der voreingestellte Wert kann während des gesamten dynamischen Wiege- und Siebvorgangs jederzeit angepasst werden. Richten Sie am Bedienfeld entsprechende Anzeigelampen und Zähler für jedes Nettogewicht ein.

Das Bedienpersonal kann den Arbeitsdruck am Laufflächenextrusionseinlass anhand der Trendanalyse des Nettogewichts (nach oben und unten) unmittelbar anpassen und so das Nettogewicht der Lauffläche steuern. Dies ist sehr anschaulich und komfortabel. Jedes der sechs sechsstelligen Register enthält Daten wie Sollgewicht, oberer und unterer Fehler, obere und untere Abweichung sowie Produktionsmenge (einschließlich Sollgewicht, oberer und unterer Fehler).

Das Gerät ist mit einem Kopierer ausgestattet, der Daten und Informationen wie die Produktionsmenge kopiert und so die Produktionsverwaltung erleichtert. Produkte mit Abweichungen nach oben oder unten werden automatisch aussortiert, und ein Alarm ertönt, um das Bedienpersonal darauf aufmerksam zu machen. Die Wägesteuerung bietet neben dynamischem Wiegen und Sieben auch Funktionen wie automatische Nullpunktverfolgung, Abziehen und Nullstellenlöschung. Es handelt sich um ein hochpräzises Universalmessgerät mit Anzeige.

Die wichtigsten Leistungsmerkmale sind: Display: Vierstellige Sieben-Segment-LED-Digitalanzeige. Displayauflösung: über 300 Millionen Pixel. Sensorunterstützung: Schaltnetzteil: 15 V DC. 16-polige Druckerschnittstelle. Betriebstemperatur: 10–40 °C. Stromversorgung: Schaltnetzteil: 380 V AC, 0 Hz. Zweitens, Softwareentwicklung: Die gesamte Systemsoftware des Mobiltelefons ist in Hintergrundprozesse und Empfangsprogramme unterteilt. Weniger praxisrelevante Funktionen wie Kopieren, Datenverarbeitung, Gewichtsprüfung und -identifizierung werden im Hintergrund ausgeführt, während praxisrelevante Funktionen wie Datenerfassung und zeitgesteuerte Ausführung im Empfangsprogramm laufen. Die Softwareentwicklung basiert auf einem modularen Design mit mehreren Programmmodulen für die jeweiligen Aufgaben, was die Anpassung, Erweiterung und Migration erleichtert.

Das vereinfachte Rahmendiagramm des Quellprogramms ist in Abbildung 3 dargestellt. Zur Durchführung statischer Datenwägung und dynamischer Sichtung und Wägung umfasst der Programmablauf im Wesentlichen Funktionsanalysen und die Entwicklung von Störungsunterdrückungsmechanismen. Die einzelnen Schritte werden im Folgenden beschrieben.

1. Funktionsanalyse Die Funktionsanalyse der Mobiltelefonsoftware dient hauptsächlich der Entwicklung verschiedener Programmmodule, die anschließend diverse wichtige Alltagsaufgaben ausführen. Zu den Schlüsselfunktionen der Mobiltelefonsoftware in diesem Programmablauf gehören: Automatische Nullpunktverfolgung; Abziehen; Nullpunktkalibrierung; Datenerfassung; Zeitgesteuerte Ausführung; Auslesen und Einstellen von Tasten; Umrechnung von Operationen/Prüfen; Kopieren; Entsperren des angezeigten Informationswerts gemäß der gewählten Bedienungsmethode. Unter der Steuerung des Systemüberwachungsprogramms führt dieses Programmmodul statische Datenwägungen oder dynamische Siebungen und Wägungen gemäß dem vorgegebenen Implementierungsplan durch.

2. Störungsunterdrückung: Da die Mehrkopfwaage in der industriellen Produktionsumgebung eingesetzt wird, ist sie verschiedenen Einflüssen ausgesetzt, die ihren ordnungsgemäßen Betrieb gefährden. Daher sind neben den hardwareseitigen Störschutzmaßnahmen auch softwareseitige Störschutzmaßnahmen als zweite Verteidigungslinie unerlässlich. Eine zuverlässige Systemsoftware sollte daher nicht nur eine Funktionsanalyse, sondern auch ein Störungsunterdrückungskonzept zur Verbesserung der Systemzuverlässigkeit umfassen.

Die Systemsoftware wählt für die Mobiltelefonsoftware die folgenden zwei Maßnahmen zur Störungsunterdrückung aus: (1) Die elektromagnetischen Störungen des analogen I/O-Sicherheitskanals sind meist kurzzeitig und treten nur schwach auf. Daher kann das Nettogewichtssignal mehrmals erfasst werden, bis die Ergebnisse beider aufeinanderfolgender Erfassungen vollständig übereinstimmen. In diesem Fall ist das Datensignal gültig. Bei Inkonsistenzen nach mehreren Erfassungen wird die aktuelle Datenerfassung verworfen.

Die maximale Erfassungsfrequenz für jede Messung und die kontinuierliche Erfassungsfrequenz können je nach Bedarf angepasst werden. Die maximale Erfassungsmenge in diesem Programmablauf beträgt vier Messungen; zwei aufeinanderfolgende Messungen sind ebenfalls sinnvoll. Bezüglich des Sicherheitsausgangskanals gilt: Selbst wenn der Mikrocontroller für die korrekte Ausgabe von Daten ausgelegt ist, kann das Ausgabegerät aufgrund externer Einflüsse fehlerhafte Daten erhalten.

Eine sinnvolle Störungsunterdrückungsmaßnahme in der Mobiltelefonsoftware ist die wiederholte Ausgabe derselben Dateninformationen. Der Wiederholungszyklus sollte so kurz wie möglich sein, damit das Peripheriegerät nach dem Empfang einer Fehlermeldung nicht rechtzeitig angemessen reagieren kann und die entsprechenden Ausgabeinformationen erneut eintreffen. Dadurch wird eine Fehlfunktion sofort vermieden.

In diesem Programmablauf wird die Ausgabe in einem Timing-Ausführungsinterrupt platziert, wodurch Ausgabefehler weitgehend vermieden werden können. (2) Die digitale Filterung zielt auf das erfasste Nettogewichtssignal ab, das häufig zufälligen Einflüssen unterliegt. Daher ist es notwendig, aus den Datensignalen die Dateninformationen zu extrahieren, die dem tatsächlichen Wert des jeweiligen Datenpunkts möglichst nahekommen, um ein Ergebnis mit hoher Authentizität zu erzielen. In der Mobiltelefonsoftware ist die digitale Filterung ein gängiges Verfahren.

Dieser Programmablauf ist in statische Datenwägung und dynamische Siebwägung unterteilt. Aufgrund der unterschiedlichen Wägeverfahren unterscheiden sich auch die gewählten digitalen Filterverfahren. Die jeweils verwendeten digitalen Filterverfahren sind nachfolgend aufgeführt.

¹Statische Datenwägung: Bei der statischen Datenwägung kommt es vor allem auf die Zuverlässigkeit und Präzision der Systemsoftware an. Die relative Stabilität der angezeigten Informationen unter stabilen Bedingungen sowie die schnelle Reaktionsfähigkeit unter Last müssen berücksichtigt werden. Daher sollte zunächst die Zuverlässigkeit der erfassten Daten überprüft und anschließend die digitale Filterung durchgeführt werden.

Im Rahmen des digitalen Filterverfahrens wird die gleitende Mittelwertfilterung eingesetzt, um die Filterwirkung zu verbessern. Die Vorgehensweise ist wie folgt: Bei jeder Abtastung wird der älteste Messwert entfernt. Anschließend wird der aktuelle Abtastwert mit den Werten der vorherigen Abtastungen gemittelt. Der so erhaltene, sinnvolle Abtastwert kann verwendet werden. Dies verbessert die Benutzerfreundlichkeit der Systemsoftware.

Die Wahl der Abtastfrequenz N hat einen erheblichen Einfluss auf die Filterwirkung. Je größer N ist, desto besser ist die Wirkung, jedoch kann dies die Dynamik der Systemsoftware beeinträchtigen. Um die Zuverlässigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit der Systemsoftware zu verbessern, beträgt N in diesem Wägeregler im stabilen Zustand 32 und im instabilen Zustand 8.

Durch die Wahl eines geeigneten Filterverfahrens wurden die Zuverlässigkeit und Präzision der Systemsoftware sowie deren Reaktionszeit weiter verbessert.º Dynamisches Sieben und Wiegen: Beim dynamischen Sieben und Wiegen wird das Reifenprofil schnell auf die Wiegeplattform aufgesetzt. Da sich das Profil innerhalb von 1,5 Sekunden auf der Waage befindet, muss die Probenahme innerhalb von 1 Sekunde erfolgen.

Dadurch wird die Abtastfrequenz begrenzt. Da die Lauffläche beim schnellen Aufsetzen auf die Wiegeplattform Vibrationen verursacht, beeinflusst dies zudem den Messwert. Daher ist es entscheidend, die relevanten Dateninformationen zu berücksichtigen und geeignete digitale Filtertechnologien zur Unterdrückung starker elektromagnetischer Störungen auszuwählen.

Gemäß der spezifischen Beobachtung ist der Wiegedatensignalverlauf der Mehrkopfwaage in Abbildung 5 dargestellt. In der Abbildung ist der Zeitraum vom Auftreffen des Reifens auf die Wiegeplattform bis zu dessen Verlassen in drei Abschnitte unterteilt: Der erste Abschnitt (Zeitsegment t) umfasst den gesamten Vorgang vom Auftreffen des Reifens auf die Wiegeplattform bis zu dessen vollständigem Aufliegen. Hier wird das Nettogewichtssignal erfasst. Der zweite Abschnitt (Zeitsegment t) beschreibt den gesamten Vorgang, bei dem der Reifen die Wiegeplattform verlässt. In diesem Zeitraum sinkt das Nettogewichtssignal langsam auf null.

Zu Beginn und am Ende der neun Wiegeabschnitte ist das Wiegedatensignal stärkeren Schwankungen ausgesetzt. Im Bergabschnitt, also wenn sich das Fahrzeug in der Mitte der Wiegeplattform befindet, ist das Wiegedatensignal relativ stabil. Daher ist es für diesen Abschnitt optimal, die Dateninformationen des Δt-Zeitbereichs zu verwenden.

Um die dynamische Abtastung zu starten, gehen Sie mit der aufgestellten Waage bis zum Ende des Lichtschrankenschalters. Die Abtastung erfolgt innerhalb der vorgegebenen Zeit. Die Abtastfrequenz N hängt von der Abtastrate ab: Je höher die Abtastrate, desto höher die Abtastfrequenz N. Die Installation des Lichtschrankenschalters muss sicherstellen, dass die erfassten visuellen Daten auch dann korrekt sind, wenn sich das zu wiegende Objekt in der Stadt Weitaishan befindet.

Da die gesammelten N Datenpunkte unterschiedliche Einflussfaktoren aufweisen, ist es notwendig, ein geeignetes Filterverfahren zu wählen, um den tatsächlichen Wert des Nettogewichts der Lauffläche zu ermitteln. In diesem Verfahren wird eine kombinierte Filtertechnologie eingesetzt, d. h. zwei oder mehr digitale Filterverfahren werden angewendet, die sich nicht nur gegenseitig ergänzen, um die tatsächliche Filterwirkung zu verbessern und so einen Effekt zu erzielen, der mit einem einzelnen Filterverfahren nicht möglich wäre. Hierbei wird das Filterverfahren gewählt, das die Maximalwert- und die arithmetische Mittelwertfilterung kombiniert.

Die Demaximafilterung entfernt zunächst den signifikanten Einfluss einzelner Impulse und berücksichtigt ihn nicht bei der Mittelwertberechnung, sodass der Ausgabewert der Mittelwertfilterung näher am wahren Wert liegt. Das Grundprinzip des Optimierungsalgorithmus ist wie folgt: Es werden N Abtastungen durchgeführt, die Werte akkumuliert und gegebenenfalls angepasst. Anschließend werden die höchsten und niedrigsten Werte ermittelt und von der Akkumulation subtrahiert. Aus den N Abtastwerten wird dann der Mittelwert berechnet, um einen aussagekräftigen Abtastwert zu erhalten. Das Ablaufdiagramm des kombinierten Filterverfahrens ist im Wellenformdiagramm des Wiegedatensignals in Abb. 5 dargestellt. Vom Auftreffen des Reifens auf die Wiegeplattform bis zu dessen Verlassen wird der Vorgang in drei Abschnitte unterteilt: Der erste Abschnitt ist das Zeitsegment t, in dem der Reifen die Waage erreicht. Während des gesamten Prozesses, von der Plattform bis zum vollständigen Aufsetzen des Reifens auf der Wiegeplattform, steigt das Nettogewichtssignal langsam an. Der zweite Abschnitt ist das Zeitsegment t, in dem sich der Reifen vollständig auf der Wiegeplattform befindet; dieser Abschnitt stellt den Wiegevorgang dar. die dritte Phase. Das ist die Zeit t.

Das Segment umfasst den gesamten Vorgang, vom Verlassen der Wiegeplattform durch das Reifenprofil bis zum langsamen Abfall des Nettogewichtssignals auf null. Zu Beginn und am Ende der neun Wiegeabschnitte ist das Wiegesignal besonders stark von den Schwankungen betroffen. Im Bergabschnitt, also wenn sich das Reifenprofil in der Mitte der Wiegeplattform befindet, ist das Wiegesignal relativ stabil.

Daher ist es optimal, die Dateninformationen des Zeitraums Δt auszuwählen. Verwenden Sie die aufgestellte Waage, um bis zum Ende des Lichtschrankenschalters zu gehen und so den Wägeregler zu starten, damit die dynamischen Abtastdaten erfasst werden können. Die Abtastung erfolgt innerhalb der Bergzeit. Die Abtastfrequenz N hängt von der Abtastrate ab. Je höher die Abtastrate, desto höher ist die erfasste Frequenz N.

Die Installation des fotoelektrischen Schalters muss sicherstellen, dass der arithmetische Mittelwert der erfassten Werte in der Formel und N der arithmetische Mittelwert der 2 Abtastwerte ist; w ist der i-te Abtastwert; N ist die Abtastfrequenz. Um die Berechnung zu vereinfachen, wird die Abtastfrequenz im Allgemeinen als 6, 10, 18 oder 2 hoch 2 (2 + 2) gewählt, was die Verwendung einer Verschiebung anstelle einer Division erleichtert. In diesem Programmablauf wird die Lösung während der Abtastung ausgewählt, sodass kein Datenspeicherbereich im Lineal AM erforderlich ist.

Nach der digitalen Filterung wird der W-Wert ermittelt. Anschließend werden Datenverarbeitungsverfahren wie die Ablösung und die Berechnung des mittleren Fehlers durchgeführt, um das Nettogewicht des Laufflächenprofils für die Anzeige, Identifizierung und das Kopieren zu bestimmen. Sobald der zweite Lichtschrankenschalter erkennt, dass das Laufflächenprofil die Wiegeplattform vollständig verlassen hat, wird die Nullpunktverfolgung gestartet. Dabei wird die größte Probe ausgewählt, die Mittelwertfilterung angewendet und das Tara automatisch entfernt, um die Vorbereitung für das nächste Laufflächenprofil zu gewährleisten. 3. Fazit: Die Wägesteuerung zeichnet sich durch umfassende Funktionen und hohe Störfestigkeit aus. Sie eignet sich nicht nur für die Laufflächensortierung in der Vulkangummiindustrie, sondern auch für den Betrieb verschiedener Mehrkopfwaagen, beispielsweise für Eier, Münzen, Vieh und in industriellen Produktionslinien.

Inzwischen sind die von einigen Herstellern in unserem Land eingeführten Mehrkopfwaagen seit über zehn Jahren im Einsatz. Manche Wägesteuerungen funktionieren nicht mehr einwandfrei und müssen dringend ersetzt werden. Darüber hinaus gibt es auch Hersteller, die noch immer pedalbetriebene Mehrkopfwaagen verwenden, welche für die Produktion nicht mehr notwendig sind. Daher besitzen Wägesteuerungen heute ein äußerst hohes Marketingpotenzial.

Autor: Smartweigh– Hersteller von Mehrkopf-Gewichten

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