Bộ điều khiển cân cho máy cân nhiều đầu

Tác giả: Smartweigh – Máy cân đa đầu

1. Cấu tạo và thông số kỹ thuật của bộ điều khiển cân cho máy cân đa đầu Máy cân đa đầu là một hệ thống cân động trực tuyến được sử dụng phổ biến, chủ yếu bao gồm băng tải tải, giá đỡ, thiết bị sàng lọc, bộ điều khiển cân, thiết bị cài đặt trọng lượng tịnh và các thành phần khác, với các đặc điểm như nhận dạng tự động, kiểm tra xác thực đo động. Trong quá trình hoạt động, không cần điều khiển thủ công, băng tải tải sẽ tự động đưa nguyên liệu cần cân đến giá đỡ, dựa vào hai bộ phận kiểm tra quang học ở hai bên bệ cân để phân biệt vị trí của nguyên liệu cần cân và cài đặt trước phạm vi trọng lượng tịnh phù hợp theo thiết bị cài đặt để tiến hành sàng lọc. Để giữ cho nguyên liệu được cân trên cân tốt hơn theo tốc độ của băng tải, cần đảm bảo bảng điều khiển cân phải nhanh, chính xác và đáng tin cậy.

Bộ điều khiển cân được sử dụng để điều khiển máy cân đa đầu trên hệ thống cân áp suất lốp trong ngành sản xuất cao su lưu hóa. Nó chủ yếu bao gồm một hệ thống điều khiển tự động gồm 51 vi điều khiển đơn chip, một bộ tiền khuếch đại, một thiết bị cài đặt, một đèn hiển thị kết quả kiểm tra, một bộ đếm điện tử, một bộ sao chép, một bộ nguồn chuyển mạch, và các thành phần tương tự. Khung nguyên lý cơ bản của nó được thể hiện trong Hình 1.

Bộ tiền khuếch đại khuếch đại tín hiệu dữ liệu mức milivolt do cảm biến áp suất làm việc xuất ra, chuyển đổi nó thành tín hiệu vi sai và gửi đến hệ thống điều khiển tự động vi mạch CS-51 để xử lý dữ liệu. Phạm vi trọng lượng tịnh đã cài đặt được so sánh, và kết quả so sánh dựa trên việc bật/tắt đèn hiển thị để hiển thị thông tin, bộ đếm điện tử để đếm và khởi động máy photocopy để ghi lại thông tin dữ liệu sản xuất. Bộ điều khiển cân có hai chế độ hoạt động: vận hành và hiệu chuẩn. Khi phương pháp hiệu chuẩn được chọn, nó sẽ nhập dữ liệu tĩnh và hiển thị thông tin bình thường.

Lúc này, đặt vật cần cân lên bàn cân, bảng điều khiển sẽ hiển thị trọng lượng tịnh của vật cần cân và có thể hiệu chuẩn cân. Khi phương pháp vận hành được chọn, bộ điều khiển cân sẽ chuyển sang chế độ cân và sàng lọc động. Lúc này, bộ điều khiển cân sẽ kiểm tra tín hiệu dữ liệu quang học của các bộ phận cần cân ở cả hai phía của bàn cân, nhận dạng các bộ phận chịu tải và thực hiện các thao tác cân và sàng lọc động.

Ở nước tôi, các bộ điều khiển cân dùng cho cân đa đầu chủ yếu là hàng nhập khẩu, và phần lớn các sản phẩm được phát triển và thiết kế tại Trung Quốc đều được cải tiến từ các màn hình hiển thị cân đa năng. Loại phân loại trọng lượng tịnh được nhập bằng bàn phím. Khi mọi thứ hoạt động bình thường, nhân viên vận hành thực tế không thể nhìn thấy giá trị cài đặt trước, hình ảnh kém và việc điều chỉnh không thuận tiện. Bộ điều khiển cân do chúng tôi phát triển và thiết kế dựa trên các mẫu nước ngoài, và bốn công tắc DIP bốn vị trí được đặt trên bảng điều khiển để thiết lập phạm vi phân loại trọng lượng tịnh. Bốn công tắc DIP này có thể được chia thành năm loại trọng lượng tịnh theo công nghệ xử lý (xem Hình 2).

Hai chữ số đầu tiên trong dữ liệu bốn chữ số biểu thị số nguyên, và hai chữ số cuối cùng biểu thị số thập phân. Trong toàn bộ quá trình cân động và sàng lọc, giá trị cài đặt trước có thể được điều chỉnh bất cứ lúc nào và ở bất cứ đâu. Thiết lập đèn báo và bộ đếm tương ứng cho mỗi trọng lượng tịnh trên bảng điều khiển.

Nhân viên vận hành thực tế có thể ngay lập tức điều chỉnh áp suất làm việc của cửa nạp ép gai lốp dựa trên phân tích xu hướng trọng lượng tịnh được thể hiện bởi sai số trên và sai số dưới để kiểm soát trọng lượng tịnh của gai lốp. Bằng cách đó, thao tác rất trực quan và thuận tiện. Mỗi trong sáu máy ghi sáu chữ số đều chứa thông tin dữ liệu như trọng lượng đạt yêu cầu, sai số trên, sai số dưới, độ lệch trên, độ lệch dưới, khối lượng sản xuất (bao gồm cả trọng lượng đạt yêu cầu, sai số trên và sai số dưới).

Thiết bị được trang bị máy photocopy để sao chép dữ liệu và thông tin như sản lượng, thuận tiện cho việc quản lý xưởng sản xuất. Đối với các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn có độ lệch trên và độ lệch dưới, thiết bị sàng lọc sẽ tự động được kích hoạt để loại bỏ chúng, và một tín hiệu báo động sẽ vang lên để nhắc nhở nhân viên vận hành chú ý. Bộ điều khiển cân không chỉ có chức năng cân động bằng âm thanh và sàng lọc, mà còn có các chức năng theo dõi điểm 0 tự động, bóc vỏ và xóa điểm 0, v.v. Đây là một thiết bị đo hiển thị đa năng có độ chính xác cao.

Các thông số hiệu năng chính của máy là: Màn hình hiển thị: ống hiển thị kỹ thuật số LED 7 đoạn 4 chữ số. Độ phân giải màn hình: hơn 300 triệu màu. Nguồn điện chuyển mạch cảm biến: DC15V. Một giao diện máy in 16 cổng. Nhiệt độ hoạt động: 10-40 ℃. Hệ thống nguồn điện chuyển mạch: AC380V50Hz. Thứ hai, phát triển phần mềm: Phần mềm điện thoại di động của tất cả phần mềm hệ thống được chia thành hoạt động nền và luồng chương trình tiếp nhận. Các nội dung không thực tế lắm, chẳng hạn như sao chép, phương pháp xử lý dữ liệu và sàng lọc và nhận dạng trọng lượng tịnh, được phân bổ cho công việc quản lý nền; trong khi các nội dung thực tế hơn cho việc thu thập, thực hiện theo thời gian, v.v., được phân bổ cho chương trình tiếp nhận. Việc phát triển phần mềm áp dụng cấu trúc thiết kế mô-đun, được chia thành nhiều mô-đun chương trình theo nhiệm vụ hàng ngày, giúp điều chỉnh, mở rộng và chuyển đổi dễ dàng.

Sơ đồ khung đơn giản hóa của chương trình nguồn được thể hiện trong Hình 3. Để thực hiện cân dữ liệu tĩnh và sàng lọc, cân động, luồng chương trình chủ yếu thực hiện phân tích chức năng và thiết kế chống nhiễu. Mỗi phần được mô tả dưới đây.

1. Phân tích chức năng Phân tích chức năng của phần mềm điện thoại di động chủ yếu là thiết kế các mô-đun chương trình khác nhau, và dựa trên mô-đun chương trình này, thực hiện các nhiệm vụ thiết yếu hàng ngày. Trong luồng chương trình này, các chức năng chính được thực hiện bởi phần mềm điện thoại di động có thể là: Theo dõi điểm 0 tự động; Bóc vỏ; Hiệu chuẩn điểm 0; Thu thập dữ liệu; Thực thi theo thời gian; Đọc phím và cài đặt; Chuyển đổi thao tác/kiểm tra; Sao chép; Mở khóa giá trị thông tin hiển thị theo phương pháp thao tác; Dưới sự quản lý của chương trình giám sát hệ thống, mô-đun chương trình này thực hiện cân dữ liệu tĩnh hoặc sàng lọc và cân động theo kế hoạch thực hiện đã được xác định trước.

2. Phương án thiết kế chống nhiễu Do cân đa đầu hoạt động trong môi trường sản xuất công nghiệp tự nhiên, có nhiều tác động tại chỗ, gây nguy hiểm cho hoạt động bình thường của cân. Vì vậy, bên cạnh các biện pháp chống nhiễu cấu hình phần cứng, các biện pháp chống nhiễu phần mềm điện thoại di động đóng vai trò là lớp phòng thủ thứ hai cũng rất quan trọng và không thể thiếu. Một phần mềm hệ thống tốt không chỉ cần thực hiện phân tích chức năng mà còn phải thực hiện phương án thiết kế chống nhiễu để nâng cao độ tin cậy của phần mềm hệ thống.

Phần mềm hệ thống lựa chọn hai biện pháp chống nhiễu sau đây cho phần mềm điện thoại di động: (1) Nhiễu điện từ chống nhiễu của kênh an toàn I/O tín hiệu tương tự chủ yếu là dạng gờ và thời gian tác dụng ngắn. Theo đặc điểm này, khi thu thập tín hiệu dữ liệu trọng lượng tịnh, có thể thu thập liên tục nhiều lần, cho đến khi kết quả của hai lần thu thập liên tục hoàn toàn giống nhau, tín hiệu dữ liệu là hợp lý. Nếu tín hiệu dữ liệu không nhất quán sau nhiều lần thu thập, lần thu thập tín hiệu dữ liệu hiện tại sẽ bị loại bỏ.

Giới hạn tần số tối đa của mỗi lần thu thập và tần số liên tục không đổi có thể được điều chỉnh theo yêu cầu cụ thể. Số lần thu thập tối đa trong luồng chương trình này là 4 lần, và 2 lần liên tiếp cũng là số lần thu thập hợp lý. Đối với kênh an toàn đầu ra, ngay cả khi MCU được thiết kế để thu thập thông tin dữ liệu đầu ra phù hợp, thiết bị đầu ra vẫn có thể thu được thông tin dữ liệu không chính xác do ảnh hưởng từ bên ngoài.

Trên phần mềm điện thoại di động, một biện pháp chống nhiễu hợp lý hơn là xuất ra cùng một thông tin dữ liệu nhiều lần. Chu kỳ lặp lại càng ngắn càng tốt, sao cho sau khi nhận được báo cáo lỗi, thiết bị ngoại vi không thể phản hồi kịp thời và nội dung thông tin đầu ra thích hợp lại được gửi đến. Bằng cách đó, tư thế sai được tránh ngay lập tức.

Trong luồng chương trình này, đầu ra được đặt trong ngắt thực thi theo thời gian, điều này có thể tránh được lỗi thao tác đầu ra một cách hợp lý. (2) Lọc số nhằm mục đích xử lý tín hiệu dữ liệu trọng số tịnh được thu thập, thường có ảnh hưởng tùy ý, do đó cần phải thu được thông tin dữ liệu gần với giá trị thực của điểm từ các sản phẩm chuỗi thông tin dữ liệu và thu được kết quả có độ xác thực cao. Trong phần mềm điện thoại di động, phương pháp phổ biến là lọc số.

Quy trình chương trình này được chia thành cân dữ liệu tĩnh và cân sàng lọc động. Do phương pháp cân khác nhau, các phương pháp lọc kỹ thuật số được lựa chọn cũng khác nhau. Các phương pháp lọc kỹ thuật số khác nhau được áp dụng cho hai phương pháp cân được chỉ ra tương ứng bên dưới.

¹Cân dữ liệu tĩnh: Yếu tố quan trọng cần xem xét khi cân dữ liệu tĩnh là độ tin cậy và độ chính xác của phần mềm hệ thống. Cần phải tính đến tính ổn định tương đối của thông tin hiển thị trong điều kiện ổn định và tốc độ phản hồi nhanh trong quá trình tải. Do đó, trước tiên cần tiến hành xác định độ tin cậy của thông tin dữ liệu thu thập được, sau đó mới thực hiện giải pháp lọc số.

Trong quy trình lọc kỹ thuật số, kỹ thuật lọc trung bình trượt được lựa chọn để nâng cao hiệu quả lọc thực tế. Phương pháp cụ thể như sau: mỗi lần lấy mẫu, một trong những thông tin dữ liệu sớm nhất được loại bỏ, sau đó giá trị lấy mẫu tại thời điểm này và giá trị lấy mẫu của nhiều thời điểm trước đó được tính trung bình, và giá trị lấy mẫu hợp lý thu được có thể được cung cấp để sử dụng. Do đó, điều này cải thiện tính khả dụng của phần mềm hệ thống.

Việc lựa chọn tần số lấy mẫu N có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả lọc thực tế. N càng lớn thì hiệu quả lọc càng tốt, nhưng lại gây nguy hiểm cho khả năng phản hồi động của phần mềm hệ thống. Trong bộ điều khiển cân này, để cải thiện độ tin cậy của phần mềm hệ thống và khả năng phản hồi nhanh, N được chọn là 32 khi hệ thống ổn định và 8 khi hệ thống không ổn định.

Nhờ lựa chọn phương pháp lọc hợp lý, độ tin cậy và độ chính xác của phần mềm hệ thống cũng như thời gian phản hồi tải đã được cải thiện hơn nữa. Sàng lọc và cân động: Trong quá trình sàng lọc và cân động, thảm trải sàn được đặt nhanh chóng lên bệ cân. Thảm trải sàn nằm trên cân trong vòng 1,5 giây, do đó việc lấy mẫu phải được thực hiện trong vòng 1 giây.

Theo cách đó, tần số lấy mẫu bị hạn chế. Ngoài ra, do bước chân sẽ gây ra một số rung động nhất định khi được điều chỉnh nhanh chóng lên bệ cân, điều này sẽ ảnh hưởng đến giá trị lấy mẫu. Vì vậy, điều rất quan trọng là phải xem xét thông tin dữ liệu nào là hợp lệ và loại công nghệ lọc kỹ thuật số nào được lựa chọn để triệt tiêu tác hại của nhiễu điện từ có tính đối xứng cao.

Theo quan sát cụ thể, dạng sóng tín hiệu dữ liệu cân của cân đa đầu được thể hiện trong Hình 5. Trong hình, từ khi thảm lót đến bệ cân cho đến khi rời đi được chia thành ba giai đoạn: giai đoạn đầu tiên là thời điểm t, đoạn này thể hiện toàn bộ quá trình từ khi thảm lót đến bệ cân cho đến khi hoàn toàn nằm trên bệ cân. Tín hiệu dữ liệu trọng lượng tịnh nằm ở đây. Giai đoạn thứ hai là giai đoạn khi thảm lót hoàn toàn nằm trên bệ cân, và giai đoạn này là giai đoạn cân; giai đoạn thứ ba là thời điểm t, đoạn này thể hiện toàn bộ quá trình thảm lót rời khỏi bệ cân, và tín hiệu dữ liệu trọng lượng tịnh giảm dần về 0 trong giai đoạn này.

Ở đầu và cuối chín đoạn cân, tín hiệu dữ liệu cân chịu ảnh hưởng tương đối nặng hơn. Ở đoạn đường dốc, tức là khi bàn đạp nằm ở giữa bệ cân, tín hiệu dữ liệu cân tương đối ổn định. Do đó, việc chọn thông tin dữ liệu trong khoảng thời gian Δt sẽ lý tưởng hơn.

Sử dụng cân đã đặt để di chuyển đến cuối công tắc quang điện nhằm khởi động bộ điều khiển cân để nhận thông tin dữ liệu lấy mẫu động và lấy mẫu trong khoảng thời gian nhất định. Tần số lấy mẫu N có liên quan đến tốc độ lấy mẫu. Tốc độ lấy mẫu càng nhanh thì tần số thu thập N càng cao. Việc lắp đặt công tắc quang điện phải đảm bảo rằng dữ liệu hình ảnh thu thập được chính là thông tin dữ liệu khi vật cần cân nằm trong khu vực thành phố Weitaishan.

Đối với N dữ liệu thông tin thu thập được, mỗi dữ liệu đều có các thành phần ảnh hưởng khác nhau, do đó cần phải lựa chọn phương pháp lọc hợp lý để thu được giá trị thực của trọng lượng tịnh của gai lốp. Quy trình này lựa chọn công nghệ lọc tổng hợp, tức là kết hợp và áp dụng hai hoặc nhiều phương pháp lọc kỹ thuật số, không chỉ bổ sung cho nhau mà còn cải thiện hiệu quả lọc thực tế, nhằm đạt được hiệu quả mà chỉ một phương pháp lọc đơn lẻ không thể đạt được. Ở đây, phương pháp lọc kết hợp phương pháp lọc giá trị lớn nhất và phương pháp lọc trung bình cộng được lựa chọn.

Lọc khử cực đại trước tiên loại bỏ giá trị ảnh hưởng của xung đơn đáng kể và không tính giá trị trung bình, do đó giá trị đầu ra của lọc trung bình gần với giá trị thực hơn. Nguyên tắc cơ bản của thuật toán tối ưu hóa như sau: tiếp tục lấy mẫu N lần, tích lũy và lấy giá trị trung bình, tìm giá trị cao nhất và thấp nhất trong đó, sau đó trừ giá trị cao nhất và thấp nhất khỏi giá trị tích lũy và lấy giá trị trung bình, và tính toán theo N hoặc hai giá trị lấy mẫu trung bình, tức là để thu được một giá trị lấy mẫu hợp lý. Sơ đồ quy trình lọc phức hợp được thể hiện trong biểu đồ dạng sóng của tín hiệu dữ liệu cân trong Hình 5. Từ khi bước chân đến bệ cân cho đến khi rời đi, nó được chia thành ba giai đoạn: giai đoạn đầu tiên là đoạn thời gian t, là thời điểm bước chân đến cân. Toàn bộ quá trình từ bệ cân cho đến khi hoàn toàn nằm trên bệ cân, tín hiệu dữ liệu trọng lượng tịnh tăng dần trong giai đoạn này; giai đoạn thứ hai là khoảng thời gian thứ chín, bước chân hoàn toàn nằm trên bệ cân, khoảng thời gian này là giai đoạn cân; giai đoạn thứ ba là thời gian t.

Đoạn này mô tả toàn bộ quá trình khi bánh xe rời khỏi bệ cân, và tín hiệu dữ liệu trọng lượng tịnh giảm dần về 0 trong suốt giai đoạn này. Ở đầu và cuối chín đoạn cân, tín hiệu dữ liệu trọng lượng chịu ảnh hưởng tương đối mạnh hơn. Ở đoạn đường dốc, tức là khi bánh xe ở giữa bệ cân, tín hiệu dữ liệu trọng lượng tương đối ổn định.

Do đó, việc chọn thông tin dữ liệu trong khoảng thời gian Δt là lý tưởng hơn. Sử dụng cân đã đặt để di chuyển đến cuối công tắc quang điện nhằm khởi động bộ điều khiển cân để nhận thông tin dữ liệu lấy mẫu động và lấy mẫu trong khoảng thời gian Δt. Tần số lấy mẫu N có liên quan đến tốc độ lấy mẫu. Tốc độ lấy mẫu càng nhanh thì tần số thu thập N càng cao.

Việc lắp đặt công tắc quang điện phải đảm bảo rằng giá trị trung bình cộng của các giá trị thu thập được trong công thức và N là giá trị trung bình cộng của 2 giá trị lấy mẫu; w là giá trị lấy mẫu thứ i; N là tần số lấy mẫu. Để thuận tiện cho việc tính toán, tần số lấy mẫu thường được chọn là 6, 10, 18, chẳng hạn như 2 mũ số nguyên của 2 cộng 2, thuận tiện hơn khi sử dụng phép dịch thay vì phép chia. Trong luồng chương trình này, giải pháp được chọn trong khi lấy mẫu, do đó không cần phải phát triển vùng lưu trữ thông tin dữ liệu trong thước đo AM.

Sau khi lọc kỹ thuật số, giá trị W được thu được, sau đó các phương pháp xử lý dữ liệu như bóc tách và chuyển đổi sai số trung bình được thực hiện để thu được giá trị trọng lượng tịnh của lốp xe để hiển thị thông tin, nhận dạng và sao chép. Sau khi công tắc quang điện thứ hai phát hiện lốp xe đã hoàn toàn rời khỏi bệ cân, bộ phận theo dõi điểm 0 sẽ được khởi động, chọn mẫu lớn và sử dụng công nghệ lọc trung bình, đồng thời tự động loại bỏ trọng lượng bì, để chuẩn bị cho sự xuất hiện của lốp xe tiếp theo. Chấp nhận chuẩn bị trước. 3. Kết luận Bộ điều khiển cân có chức năng hoàn hảo và khả năng chống nhiễu mạnh mẽ. Nó không chỉ phù hợp cho hoạt động sàng lọc lốp xe trong lĩnh vực cao su lưu hóa mà còn phù hợp cho hoạt động của nhiều loại cân đa đầu khác nhau như cân trứng, tiền xu, gia súc và dây chuyền sản xuất công nghiệp.

Hiện nay, cân đa đầu do một số nhà sản xuất trong nước ta giới thiệu đã được sử dụng hơn mười năm. Một số bộ điều khiển cân không còn hoạt động bình thường và cần được thay thế gấp. Ngoài ra, vẫn còn một số nhà sản xuất sử dụng cân đa đầu kiểu đạp chân, loại này không còn cần thiết cho sản xuất và chế tạo. Do đó, bộ điều khiển cân hiện nay có giá trị quảng bá thị trường vô cùng hữu ích.

Tác giả: Smartweigh – Các nhà sản xuất máy cân đa đầu

Tác giả: Smartweigh – Bộ cân tuyến tính

Tác giả: Smartweigh – Máy cân tuyến tính và đóng gói

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói cân đa đầu

Tác giả: Smartweigh – Khay Denster

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói dạng vỏ sò

Tác giả: Smartweigh – Máy cân kết hợp

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói Doypack

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói túi sẵn

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói quay

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói thẳng đứng

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói VFFS