基于高准确度汽车衡仪表的特色化应用

　　本文结合XK3190-D18系列高准确度地磅仪表的软硬件特色，以两个典 型应用方案为例，重点介绍了该仪表在网络化和流程管理方面的特色化应用，帮助广大系统 应用域的工作人员充分了解该仪表，有助于提高相关域招投标项目的成功率以及系统集成的完成质量和效率。

　　随着工业技术的不断发展和自动化水平的不 断提高，市场对称重仪表的测量准确度和组网性 能提出了更高的要求。作为物联网构架的重要环 节，称重仪表在测控智能化管理方面扮演着关键的角色，有利于大幅提高生产效率。

　　多年来， XK3190-D18系列地磅仪表(以下简称为 D18仪表)以其高准确度、高稳定性、丰富的接 口配置和便捷易用的中文智能操作平台而成为物 流、冶金、食品加工等多个域特色化招标项目 的。下文结合D18仪表的软硬件特色，重点 介绍在快递物流、冶金、食品加工等域，该仪 表在网络化和流程管理方面的特色化应用。

　　一、仪表特色

　　D18仪表定位于高准确度、高稳定性和高扩 展性的称重仪表，在硬件设计、软件设计和结构 设计上均有其到之处。

　　(一)硬件特色

　　(1)采用飞利浦公司高速高性能32位ARM 处理器，32KB的SRAM (静态随机存储器)，内部 主频高达72MHz，集成浮点运算器，数据处理和 控制能力大大超过通用51系列单片机和16位单 片机，确保仪表能实时准确的进行重量数据的采 集、计算、储存、查询、打印及流程控制。

　　(2)采用ADI公司24位Σ- A转换方式的高 速高准确度A/D转换芯片AD7730,转换速率可灵 活设置为50〜200次/秒，适用于不同的称重应用 场合。仪表的核心A/D转换部分采用交流激励技 术，可有效消除由于直流激励方式所引入的称重 传感器零点漂移效应，大大改善称重传感器温度 漂移问题。采用该技术可使得仪表A/D转换一致 性好、稳定性高。值得一提的是，该仪表的检定分 度数可达到1/5000，每个检定分度值的zui小信号电 压为0.5卩V。仪表各项性能指标均高于标准， 在国内同档次的仪表中，性价比是比较高的。

　　(3)采用铸铝或全不锈钢防水机壳，配合内部 滤波电路，可有效抑制电磁辐射等干扰;打印、 通讯等接口均采取ESD (静电放电)防护措施， 称重传感器接口采取防浪涌措施，降低接口的损 坏率;采用全贴片工艺和仪表通行的4层电 路板设计，有效提高主板抗干扰性能。

　　(4)采用开关电源，交流电适用范围为85V〜265V，内置6V直流电源接口。

　　(5)仪表可扩展10M/100M自适应以太网接口 (RJ45，和电脑软件配套使用，可方便实现通过 局域网或Internet网络进行称重数据的稳定传输和 存储打印管理。

　　(6)仪表配置USB数据接口，和电脑软件配套 使用，可直接使用USB数据线与电脑高速通讯; 可扩展U盘读写接口，实现海量称重数据(多达 上万条记录)的*存储，也可导入电脑数据库 进行集中管理。

　　(7)仪表配置PS/2键盘接口，可直接连接通用 的PS/2电脑键盘快速进行中英文信息录入和称重 控制，并可方便实现仪表和输入设备的隔离统一 管理。

　　(8)可配置 RS232、RS422/RS485、ModBus、大屏幕输出、打印输出等各种外围接口(RS422和 RS485的连接和调试方法相似，区别在于前者为4 线制接法，后者为2线制接法，方便起见，下文 提到RS422/RS485时，均简称为RS485)。

　　(二)软件特色

　　(1)采用嵌入式多任务操作系统，该操 作系统已通过美国航空管理局安全认证，稳定性 高，与仪表高性能处理器相配合，可有效保证数 据运算的高精度和通讯、显示及其他外围接口的 实时可靠响应。

　　(2)采用人性化中文操作界面，二维滚动菜 单条式管理，可通过方向键快速定位所需参数菜 单，并提供丰富的操作提示信息。

　　(3)采用拼音/英文/数字/符号四位一体输 入法，输入方式类似手机T9拼音输入法，方便易 用。

　　(4)开机画面、通讯协议、测控流程均可根 据招标项目进行个性化定制。

　　(三)结构特色

　　在招标项目中，由于现场使用环境不同，仪表 所需达到的防水防尘等级也不一样。用户对仪表的 显示方式有着不同的喜好。因此，D18系列仪表在 外壳选用上分别采用了铸铝卧式外壳和全不锈钢防 水外壳，显示方式上分为双显示屏(LED数码管 +LCD显示屏和TFT彩色显示屏两种类型。

　　D18+m2仪表(如图1所示)采用铸铝卧式外 壳，配置有微型面板式热敏打印机，显示上采用6 位0.8英寸高亮LED数码管显示窗配合128x 96 点阵液晶显示屏，可以兼顾重量数据高亮显示和 复杂信息综合并行显示两项要求。

　　D18+s (TFT)仪表(如图2所示)采用全不 锈钢防水外壳，防水等级IP65,特的7英寸 TFT彩色显示屏，为仪表显示复杂称重和控制信息 提供了保证，例如，该仪表可同时显示多种重量 信息、控制信息和通讯状态，也可同时显示多路 配料信息和存储信息等。

　　二、网络化特色应用

　　D18仪表支持RS232、RS485和以太网方式进行现场组网。其中，zui简单的为RS232方式，其 优点是接线简单，可直接连接电脑而无需中转设 备，调试比较方便;缺点是传输距离短(通常S 15米)，并且只能单点接入，一对一的和电脑之间 传输数据。其次是RS485方式，其优点是可实现 多点接入，多台仪表和电脑之间同时联网通讯， 可实现集中控制，通讯距离长(zui长可达1000 米);缺点是需要在电脑端增加RS485/RS232的协 议转换器。以太网方式是zui安全可靠的联网方式， 其他优点是可实现多点接入，可靠性高，其传输 距离通常S 100米，可直接采用标准网线或标准网 络路由器连接，互换性好，缺点是对电脑软件的编 程调试提出了更高的要求.

　　由于RS232组网方式应用面广泛，用户大多 比较熟悉，这里以物流货站项目方案为例，重点 介绍一下D18仪表利用RS485组网或以太网组网 的实现。

　　(一)方案介绍

　　为满足物流货站进行的航空快递称重管理系 统的升级要求，D18仪表配合称重管理软件进行 了个性化定制。系统架构如图3所示。整个系统 划分为操作区域和控制室两大部分。

　　在操作区域，二十多条货运流水线不间断工 作，每条传输带卸货部位安装一个过镑台，过磅 台配有4个柱式称重传感器，通过接线盒连接到 D18仪表，仪表通过RS485总线实时传输当前过 磅台实测重量到总控计算机。行李车停放在过磅 台上，操作员将货运包裹卸载到行李车，当行李 车装载完成后，由操作员操作D18仪表，依次输 入航班号、起飞日期、目的站、容器号、件数、操作员代码等信息后，仪表打印称重单并上传一 条完整称重记录到后台计算机。操作员继续下一 辆行李车的装载。在控制室，配有一台安装了物流称重管 理软件的总控计算机，通过RS485总线与外部操作区域D18仪表通讯，该软件可配置二十多个重 量显示窗口，同时监控当前二十多个过磅台的称 重状态，并实时保存和更新称重记录数据库。总 控计算机通过USB接口连接到外接打印机，可随 时打印相关记录清单;通过RS232接口连接到外 接大屏幕，可选择显示某过磅台的称重状态;通 过以太网接口直接连接到物流站局域网，由特定 IP地址来实现由外部计算机进行的远程监控和访 问，并由后台服务器来实现总控计算机的后台数 据备份。

　　(二)仪表实现细节

　　D18+m2仪表依靠双屏显示的优势，在高对比 度LCD显示窗上同时显示出当前时间、航班号、 起飞日期、目的站、容器号、件数、操作员代码、 地磅序号、称重单位等信息。仪表通过特定通讯 协议实时上传当前所测重量，便于总控计算机进 行监控。当操作员确认装载完毕，在仪表上更新 相关信息后，将形成一条完整的称重记录发送给 总控计算机，同时打印出详细的称重单，如图4 所示。

　　D18+m2仪表PS/2接口外接电脑键盘的功能, 使操作员能够通过电脑键盘快速方便的输入中英 文和数字信息，缩短过磅等待时间，提升工作效 率，同时也使得各称重记录的细节更加准确和全 面。仪表具体操作流程如图5所示。

　　18+m2仪表与总控计算机的通讯协议具有完 备的C.RC校验和确认重发机制，当外部通讯总线 发生故障时，仪表将自动缓存每笔称量记录并显 示相关故障信息，提供不间断测量机制。当故障 解除后，仪表自动上传所缓存的所有记录，确保 总控计算机数据库的完整性和准确性。

　　D18+m2仪表的高速处理能力，使通讯波特率 可高达38400bit/s，远高于普通8位处理器核心仪 表的上限9600bit/s。当布线合理时，将使得RS485 总线的传输速率得到大幅提升，有助于增加总线 所接入的仪表数量，扩大系统规模，同时也使得 总控计算机称重管理软件的各过磅台重量显示窗 的快速刷新得到有效保障。

　　(三)方案的后期优化

　　本方案实施时，受物流站现场布线限制，主 要依靠D18仪表的RS485接口进行系统组网。若 应用现场有条件利用D18仪表的以太网接口组网，

　　将进一步提升系统的稳定性和安全性。通过标准 网线和网络路由器连接，可直接将几十台D18仪 表和主控计算机组建成测控局域网，可方便迅速 的扩大系统网络规模，降低网络维护难度。将测 控局域网与Internet外网安全连接，可实现主控计 算机的远程监控。每台D18仪表设置*的IP地址，可在网络中立访问，互不影响，以太网的 高带宽将允许传输更多的测量记录信息，充分发 挥仪表的信息处理特长。

　　该方案的成功实施，将在快递物流域得到 广泛推广。

　　三、流程管理特色应用

　　D18仪表高准确度计量和显示信息量大的特 色，在食品加工和冶金行业得到了较好的应用。 下面以面包加工厂原料配比项目为例，介绍D18 仪表流程管理的实现。

　　(一)方案介绍

　　面包加工厂原料配比对称量准确度的要求比 较高，特别是一些关键原料(如发酵剂)，如果称 量偏差稍大，将直接影响到面包成品的口感甚至 制作的成败。同时，由于批量生产时加工量大, 枰台的量程必须比较大，这就限制了高准确度天 平的采用，而只能使用高准确度平台秤仪表或者 汽车衡仪表。此外，仪表需要具备称重单打印功 能，方便加工过程中利用称重单进行原料信息传 递和管理;还需具备配方录入和自动调用功能, 流程化方式引导操作员按配方类目正确选择原料 进行称量。

　　本方案硬件构架为D18仪表配合高品质的中 航电测称重传感器搭建成高准确度的平台秤。基 于D18&表高准确度的特点，该系统在恒温常态 条件下，测量准确度可达到1/10000以上，为面包 原料实现称量。依靠D18仪表丰富的信息输 入和显示功能，管理人员可方便的在仪表中构建 配料品种和类目的数据库，并按照预设的顺序流 程引导操作员准确称量原料。称量完毕后，可通 过仪表热敏微型打印机打印出详细的称重清单， 作为后续加工流程的依据。

　　(二)仪表实现细节

　　以下图6〜图8分别描述了仪表配方信息输入 流程、配料称重流程、仪表操作时LCD显示界面 以及仪表所打印的配方称重单。

　　称重单中的“XXXX”表示具体输入的品种名 称，如蜂蜜辅料、芝士品种等，受打印纸空间限 制，zui多允许输入四个汉字或8个字符。仪表本 身zui多可预先存储500个品种;称重单中的 “AAAA〜JJJJ”为该品种里预先设定的类目名称。 称量时必须按照仪表显示的具体类目名称顺序依次进行。仪表每个品种zui多可以存储10个类目; 称重单的批次栏代表每个品种已经配置的次数。

　　(三)方案的后期优化 该方案中，配方的批量预输入均需通过仪表 键盘操作，工作量较大。优化方案可以充分利用 D18仪表的通讯接口，事先在电脑上按照固定的 格式完成配方列表的编制，然后通过RS232或 RS485接口一次性下载到D18仪表。也可以充分 利用D18仪表的U盘读写接口，在电脑上完成配方列表的编制后，拷贝到U盘，仪表自动读取U 盘的配方列表信息，完成相应的配方测量流程。 仪表也可将称重清单直接备份到U盘，方便后期 的数据统计和管理。

　　该方案的成功实施，将在冶金、食品配料域得到广泛推广。

　　四、结束语

　　D18仪表是专门针对多域细分市场的项目招标用仪表， 其测量准确度高、性能可靠、接口丰富、操作方 便灵活以及性价比高，符合多域系统应用的要 求。在实际应用中，深入发掘和灵活应用D18仪 表的各种特色化功能，对于提高项目招标成功率 和快速提升系统应用的效率大有裨益。同时，该 仪表的特色化设计理念，对衡器行业仪表的 发展方向也有一定的借鉴作用。