1概述

电子皮带秤的二次仪表经历了机械累计器、晶体管模拟二次仪表、集成元件模拟二次仪表后，从上世纪八十年代起．微机数字式皮带秤就开始取代常规模拟皮带秤二次仪表了。其特点除了计算精确度远远高于常规模拟皮带秤二次仪表外．功能丰富也是其主要特点。本文首先介绍电子皮带秤二次仪表的功能，然后着重对二次仪表面板的简化、PLC+HMI构成的二次仪表及二次仪表信号传输的现场总线化做一评述。

2二次仪表的功能

一台最简单的电子皮带秤．它的二次仪表应该具有这样两个功能——显示目前这一瞬间的物料瞬时流量和某一段时间内的累积流量。为了显示瞬时流量．只需将代表物料瞬时重量的信号与代表皮带输送机皮带瞬时速度的信号相乘．即可得出瞬时流量值。两个信号的相乘运算可以利用称重传感器或者专门的乘法器。在用称重传感器进行相乘运算时，测速传感器的脉冲信号须经频率电压转换器转换成电压信号(通常为0～10VDC），作为称重传感器的激励（即供桥电压），此时称重传感器的输出信号与速度传感器的输输出信号的乘法运算，这种运算方式精确度高，目前得到较高的应用。为了显示累积流量．需要对物料瞬时流量进行积分运算或累加运算，以得出某段时间内的累积流量值。

在一部分电子皮带秤里，运算过程正好相反，它先根据物料瞬时重量与皮带瞬时速度计算出累积流量，再根据累积流量的微分运算得出瞬时流量。由于电子技术和微处理机技术的飞跃发展，增加电子皮带秤的功能所需增加的投资不多，所以近年来二次仪表的功能越来越丰富。对这些功能分类，大致有以下8种。

2.1参数输入功能

参数输入功能包括输入量程、托辊间距、皮带倾角、皮带周长、零点标定皮带运行圈数、模拟标定值、实物标定值、累计值的分辨率、公制英制单位(如t／h、lb／s)选择等等。

2.2显示功能

显示功能包括：物料瞬时流量显示；物料累积流量显示；单位长度皮带上瞬时重量显示；皮带瞬时速度显示；皮带负荷率(单位长度皮带上瞬时重量与皮带秤额定瞬时重量的比值)显示；皮带周长显示；称重传感器原始输入mV信号显示；仪表动态零点显示；仪表满值系数显示；自动调零过程灯光显示；自动量程调整过程灯光显示；皮带秤运行时间显示；零点调整次数显示；量程调整次数显示。目前，各种显示功能由模拟指针显示向数字显示方向发展．由单功能显示器向1至3个多功能显示器方向发展，由文本显示器向图形显示器方向发展；显示功能可用切换开关、按键或触摸屏来选择。

2.3运算功能

运算功能除了上面提到的物料瞬时重量信号与皮带瞬时速度信号的乘法运算、累计运算外，还有秤架特性非线性补偿运算、皮带倾角自动补偿运算、水份补偿运算等等功能。秤架特性非线性补偿运算，即根据在不同量程范围(例如20％、40％、60％、80％量程)实物标定数据输入二次仪表后进行多段折线补偿，如瑞士哈斯勒公司的二次仪表、西门子公司BW100二次仪表都可完成这种补偿运算功能。皮带倾角自动补偿运算用于皮带倾角经常变化的堆取料机，如日本大和公司CFC一100、CFC一200二次仪表均针对这种场合加装了安装角度检测器检测皮带机倾角，然后根据所检测的角度完成对秤的零点和量程的变化进行补偿。水份补偿运算则是手动输入物料水份值，然后在二次仪表中完成物料水份值补偿运算。

2.4报警功能

报警功能包括；物料瞬时流量超限报警；单位皮带上瞬时重量超限报警；皮带负荷率超限报警；皮带瞬时速度超限报警；二次仪表故障报警；累积流量达到预置值时报警。通常采用灯光报警或输出接点报警，有少数二次仪表本身带音响报警。

2.5调整功能

调整功能主要指零点调整、量程调整、多个称重传感器平衡调整、称重传感器及测速传感器数值调整等等功能。零点调整通常是在皮带空载运行整数圈的情况下得到零点累积值，再按手动调零，半自动调零、自动调零这三种方式中的一种进行调整。手动调零是指调零过程由操作人员监视并进行

调整。半自动调零是指调零过程在操作人员给出手动指令后自动进行调零操作，但也包括只显示新的零点调整值，而由操作人员手动送入调整值这样的调整过程。自动调零是指在皮带空载运行的条件下，不需操作人员干预，而调零装置可以自动进行的调整过程，皮带是否符合空载运行的条件是由二次仪表自动判别的。量程调整应在零点调整以后进行，它是在加载可用实际物料加载或模拟加载)的情况下，当皮带运行整数圈时得到重量累积值后，再按手动调量程或半自动调量程的方式进行调整。手动调量程是指量程调整过程中由操作人员监视并进行调整。半自动调量程通常采用模拟加载方式进行，操作人员给出手动指令后，砝码的重量加到称重传感器上，然后自动进行调量程操作，但也包括只显示出新的量程调整值，而由操作人员手动送入调整值这样的过程。多个称重传感器平衡调整。所谓平衡调整，应该是使皮带秤秤体受力值大小不变而只是受力点沿称量托辊组轴线方向发生变化时，几个称重传感器的总输出信号不变或变化很小。在西门子公司BWIO0二次仪表中可通过挂砝码方式计算称重传感器平衡调整值并对此进行调整。称重传感器及测速传感器数值调整，可根据实测值对这两个参数进行调整．还可根据要求对称重传感器测量值、测速传感器测量值进行滤波。列人调整功能的还有模拟称重传感器输出的功能，模拟测速传感器输出的功能及定时启动然后断开累积计数器的定时功能。

2.6自动控制功能

对配料用电子皮带秤．有的二次仪表有PID调节功能、给料机控制功能及手动自动切换功能，以组成配料自动调节系统。PID调节功能中有常规的按瞬时流量进行PID调节功能，有按一段时间的流量累计值进行调节的功能(如日本大和衡器公司的CFC-200二次仪表)，有带死区控制的PID调节(即在偏差值小于预先指定的死区值时，PID调节输出值不变，如湖南计算机厂新思维公司的WPC2000二次仪表)，有采用模糊控制功能的(如日本大和衡器公司的CFC-200二次仪表)，有采用大小两档流量切换以扩大流量控制量秤比的调节功能(如日本大和衡器公司的CFC-200二次仪表)。

2.7输出功能

通常二次仪表可提供一组独立的模拟输出(0～20mA或4～20mA，通常选择4～20mA)；mA信号代表的参数值规定是瞬时流量或者是在瞬时流量、皮带速度、瞬时荷重中可选择其中的一个。通常二次仪表可提供远程累计脉冲输出信号，其分辨率也可分别设定。它还可以提供一个继电器触点报警输出，可选择瞬时流量、皮带速度、瞬时荷重等参数值的上限或下限及系统错误中的一个作为报警参数。

2.8诊断功能

通常二次仪表在编程模式及运行模式里均有错误诊断标志，可以判断各种参数设置错误及运行错误，另外还可通过某些二次仪表中的参数显示值，例如称重传感器输出的mV值、电源电压反馈值等判断称重传感器供电是否正常、称传感器是否损坏。

 

3二次仪表面板的简化。

以德国申克公司INTERCONT和中国湖南计算毫机厂WPC-DⅡ二次仪表，INTERCONT0的面板上有22个操作键、5个指示灯，WPC—DlI有0≥17个指示灯和16个操作键，如复位、标定、自检、校麓0时、校皮、清除、查询、带长、设置、打印、给定、自动、选择、上翻、下翻、SHIVF。不但操作键多，面板尺寸0也大(WPC-DⅡ为309x142mm)。而一些较新推出的二次仪表的面板则简化了许多，它们的面板尺寸减少(WPC2000为80xl60mm，仅相当于原WPC-DⅡ尺寸的30％)的同时，显示部分的尺寸增大，显示内容更为丰富。而操作键BWIO0为4个、WPC2000为6个，但均可通过这几个键设置近百个参数，可以实现多达数十项功能。瑞士哈斯勒公司VHRS二次仪表、江苏天秤计控公司SYSTEM6一XP二次仪表也仅有5个键，面板外观非常简洁。所以建议国产电子皮带秤用二次仪表走少键盘、多参数、多功能的思路，实现产品成本下降、功能强化的目标。4PLC+HMI构成的二次仪表由于各种智能仪表的出现．电子皮带秤二次仪表的功能也可以由智能仪表实现。早在上世纪八十年代作者就曾采用过可编程序调节器(上海调节器厂的DTZB-2310A双回路调节器)、可编程序控制器(美国德州仪器公司的PM550)完成电子皮带秤

 

4.二次仪表的功能

近年来，许多电子皮带秤二次仪表的生产厂家也开始采用这一方案。为了使皮带秤的二次仪表更快的跟上世界仪器仪表的发展步伐，国内一些皮带秤生产厂干脆放弃自己研制二次仪表的做法，而采用“短平快”方式以通用仪表构成皮带秤的二次仪表．例如为炯草行业生产专用皮带秤的昆船电子公司就采用西门子的S7—200Ja／J,型人机接口HMI(如富士UG320H—CS4)代替原有二次仪表，不仅提高了仪表的档次，增强了可靠性，而且像现场总线、与上位机联网、今后产品升级之类问题都一一次性的解决了，其价格也是用户可以接受的。徐州三原公司SY2000-ZJP配料系统也采用了进口PLC直接接受称重传感器和测速传感器信号，并在PLC中完成瞬时流量、累计流量运算和物料瞬时流量的PID调节及多种物料的配比控制。该公司CJZ-2000称重管理系统则采用研华公司的ADAM模块完成数据采集任务，然后通过RS485送至T控机。北京航天702所生产的c系列轻型电子皮带秤采用西门子公司PLC加全彩色触摸屏作为操作显示单元，具有丰富的人机界面，信息全部汉化．用户使用更简便，显示内容更详细。近年来，一部分PLC生产厂家推出PLC+HMI的一体化控制系统，采用通用控制系统的平台．配以电子皮带秤所需特殊软件，就可以构成一台电子皮带秤的二次仪表，这样的PLC控制系统如西门子公司的SIMATICC7系列、以色列Unitronics公司M90／M91微型OPLC(带操作员面板的PLC)、VISION系列OPLC、贝加莱(B&R1公司的PowerPanel系列等等，这种一体化结构与皮带秤原有二次仪表的结构形式完全一致，制造厂家和用户都容易接受，国内已有厂家正在与国外厂商合作，采用这种方式开发包括电子皮带秤的二次仪表在内的称重仪表系列产品。这种一体化控制系统的显示面板，简单的可选用文本显示器．以1～4行文本显示有关参数，也可选用单色或彩色图形显示器，显示内容更丰富、更直观，还可选用触摸屏操作代替按键操作

 

5.现场总线化二次仪表

通讯功能强化也是智能化仪表的重要标志．通过RS232、RS485、MODBUS等方式进行多台皮带秤联网、集中监控或与上位计算机系统通讯是大多数微机皮带秤已具有的功能，而采用IEC61158中规定的现场总线则是微机皮带秤通讯功能的发展趋势。妙声力公司的BWIO0有三种通讯方式：DolphinPlus、CVCC、BIC-2。DolphinPlus是以Windows为基础的妙声力公司软件接口和红外ComVeter连接．可通过Pc机或笔记本电脑进行所有参数的设定后下载：CVCC是连接到RS-32或RS-485妙声力公司双极回路的通讯接口：BIC一2是妙声力公司连接到RS-232或RS-485双极回路的缓冲转接器，每台BIC一2可接最多6台BW100，电缆长度最大3000m。妙声力公司更高档的BW500二次仪表除可带Modbus总线外，还可带Profibus-DP、DeviceNET等现场总线，这样很容易与西门子公司或其它公司的PLC、DCS系统通讯。申克公司DISOCONT二次仪表可带Modbus、Profibus-DP、DeviceNET、INTERBUS等现场总线。国内湖南计算机厂新思维公司WPC2000二次仪表可采用多种总线(RS485／RS422/CANLProfibusLonWorks)通讯方式

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