地磅称重计量的数字改造及应用——以中石化南阳石蜡精细化工厂为例

本文主要介绍了地磅的改造及改造后的结构与原理，说明数字传感器具有优越性，在解决计量误差方面值得推广与应用。

衡器作为一种法定的计量器具，它的应用不仅与人民的生活密切相关，而且广泛渗透到国民经济各个部门、各个行业，对维护市场经济秩序和国民经济的稳定发展起到十分重要的作用。南阳石蜡精细化工厂销售部有2台地磅，型号分别为SCS-100，SCS-120，额定载重量分别为100吨，120吨。他们担负着全厂的汽油、柴油、液化气、丙烯等诸多产品的销售计量任务。地磅计量的准确性直接影响着企业的生产经营和成本核算，对企业的经济效益影响巨大，可在使用过程中，两台衡器却出现了计量误差大的问题，已经越来越多的受到了领导和员工的关注。

1、改造方案

该两台地磅因承担着众多产品销售计量任务，使用率高，时间长，设备老化严重、故障频繁，造成计量不准和维修成本大的问题，这说明他已经不能适应新的计量需求了。厂技术人员现场查看，查阅汽车衡的相关资料，发现地磅秤体钢板完好、无变形现象，而仪表线却出现老化，桥式传感器有锈蚀并属模拟传感器。管理技术人员果断决定对汽车衡进行改造。我们的改造要本着既要节约成本，又要能够满足日益增长的新的计量需求，又要够适应微电子和计算机的发展方向，决定把称重传感器由模拟型更换为数字型。为了能够与改造后的地磅相匹配，原有的称重仪表需重新更换。因地磅钢板勿需更换，但必须对其防腐刷漆。改造仍由厂家现场安装调试。2013年3月改造完毕，调试正常，并按规定校验，投入使用。

2、地磅新系统

2.1衡器结构：改造后的地磅主要由称重传感器、显示仪表、秤体等三大部分构成。秤体是被称物体与转换元件之间的机械传力复位系统,包括接受被称物体载荷的承载器、传力复位机构、限位装置等,它是地磅的主要承载部件,起到了承受物体重量的作用。秤台和传力机构负责将物体的重量准确的传递给称重传感器。称重传感器(一次仪表)位于秤台和基础之间,将被称物体的重量按一定的函数关系转换为相应的毫伏级电信号,通过接线盒信号电缆输出到称重显示仪表(二次仪表)。称重

图一 地磅结构示意图显示仪表，用于测量一次转换原件输出的电信号值，并以数字方式把重物的量值显示出来。为提高测量的准确度，加快称量速度，在显示仪表已广泛采用微处理机和小型电子计算机，提高了电子衡器的自动化程度（见图一）。

2.2衡器工作原理：承载货车进入秤台，在物体重力作用下，使称重传感器弹性体产生形变，粘贴于弹性体上的应变计桥路阻抗失去平衡，输出与重量数值成比例的电信号，经传感器内部的放大器、A/D转换器、微处理器等电子元器件进行相应的数据处理，输出数字信号，各传感器数字信号经接线盒进入称重显示仪表直接显示出重量等数据。如果显示仪表与计算机、打印机连接，仪表可同时把重量信号输给计算机等设备组成称重管理系统（见图二）。

2.3数字传感器：选用CZL-YB-40SP传感器，是地磅的核心部件，起着将重量值转换成对应的可测电信号的作用，它的优劣性直接关系到整台衡器的品质。

2.3.1数字传感器的独特处：（1）数字变换及补偿技术。称重传感器内部含有模数转换装置及CPU处理单元，传感器的性能采用数字化误差补偿技术和高度集成化电子元件，用软件实现传感器的线性、零点、温漂、蠕变等性能参数的综合补偿，消除了人为因素对补偿的影响。（2）桥式技术。采用柱式技术，不倒翁结构，抗侧向力好、自动调心复位，现场安装方便快捷。（3）智能化技术。可根据指令更改传感器特性参数和不同的应用环境采用不同的滤波方式。（4）数字通讯技术。采用RS485接口，实现信号的远距离传输，传输距离不小于1000米。输出信号可达３～4Ｖ，抗干扰能力和系统防雷击能力均很强。（5）完全杜绝遥控装置作弊。数字传感器特有的传输方式可以完全防止利用简单电路改变信号的大小，避免用户的损失。

2.3.2数字传感器的优越性。（1）数字式称重仪表直接处理数字信号，摆脱了模拟式称重仪表存在“敏感区”的缺陷，仪表的抗干扰和现场适应能力得到很大的提高，所以精度高。（2）一致性好，便于互换：传感器经过A/D数字补偿过后，各个传感器的线性内码控制在三万分之一以内。传感器互换性得到明显提高。（3）智能化：数字式汽车衡仪表在故障检测，现场准确判定故障传感器、安装调试中自动数字化角差修正、数字化线性修正和独立传感器测量值检测等方面更加简洁、方便和人性化。（4）抗干扰强：由于A/D转换直接在传感器内部完成，传感器直接输出数字信号，克服了以往模拟传感器微小模拟信号传输中易于受干扰的特点，增强了抗干扰能力，提高了信号的分辨率和稳定性。（5）传输距离远：数字式汽车衡配数字传感器和数字仪表之间的连接采用RS485通讯接口。信号传输距离远，可以达到至少1.0公里传输距离。（6）测量适应性强：数字仪表对汽车衡现场的使用环境、传感器灵敏度的要求比模拟汽车衡低，信号处理范围要比模拟汽车衡大等。（7）防止作弊，有报警提示：防作弊：纯数字信号的传输和处理，杜绝了当前通过改变模拟信号实现计量作弊的可能，增强了地磅计量安全性和真实准确性。

3、称重仪表

（1）工作方式。通过测量称重传感器的信号变化，测量出称台上被称重物的重量，并以数字形式显示出来。根据不同的需要通过人机对话选择不同的称重和打印方式，可分段自动量程选择，具有较强的故障自诊断功能。它与相配对的计算机，打印机等设备组成称重管理系统。（2）仪表特点。去皮功能：包括手动去皮、数字去皮、自动去皮；累加、累减功能：总和值最大8位，累加次数值最大8位，并且有50个分类累加；车辆存储功能：可存储8位数字的200辆车号和皮重；代码功能：有50组代码，可分别设定皮重、下限、欠量、超量、上限；记录功能：可记录800组称重数据；查询功能：可进行车号/皮重、代码、记录等的查询；四角调整：可以进行自动及手动四角校准；时钟显示功能及打印功能；还有丰富的接口功能：RS-232C/RS-485一个、20mA电流环一个、打印接口一个。

4、应用价值

两台地磅改造后，抗干扰能力强、智能化程度高，故障率小，易于操作。地磅较强的防作弊功能，及称重计量准确度大大地提高，减少了我厂企业的损失。这说明数字汽车衡与传统的模拟地磅相比，具有很明显的优越性，很值得推广应用。