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LabVIEW的电子秤自动检定装置设计

时间:2017-07-08 06:41:48 来源:本站 点击数:651

提出了一种新型电子秤自动检定装置.该装置采用LabVIEW作为软件开发平合,通过OPC与下 位机PLC的通讯,以加载或卸载不同位置的标准砝码,同时采用摄像头读取电子秤的读数,实现电子秤的自 动检定.该装置检测精度高、检定时间短,具有较好的应用前景.

电子秤已成为目前使用广泛的称重计量衡 器,具有称量准确、快速、透明度高、结算简单等优 点,广受商家和消费者的青睐.为了确保电子秤的 质量,计量检定部门和生产厂家必须对电子秤进 行检定.同时,随着电子秤使用时间的增加,其内 部元器件可能出现老化,环境因素如高湿度、灰 尘、一些具有腐蚀性物质的玷污等的影响,其称重 计量准确性会降低,故需要定期进行检定.然而,目前对电子秤的检定仍然以手工检定为王,不仅 检定周期长,而且存在检定效率低、工作强度大、 检定质量易受人为因素影响等缺点.因此,急需 研制一种新型的电子秤自动检定装置,对被检电 子秤的各项技术指标实现自动检定.

我们设计了一种新型的电子秤自动检定装 .该装置采用LabVIEW作为软件开发平台, 通过OPC实现PCPLC的通讯,控制标准砝 码的加载与卸载,同时利用图像识别技术,读取 电子秤上的显示秤值.系统自动产生误差曲线、 检定数据报表,并出具检定结果通知书或检定 证书.

1.检定装置构成

根据国家计量检定规程JJG 5391997规程 要求,必须对电子秤进行准确度测试、零点测试、 称量测试、除皮称量测试、偏载测试、鉴别力测试、 重复性测试等.因此,我们设计的电子秤自动检 定装置由PC机、PLC控制系统、标准砝码、摄像 头、Lab VIEW控制软件和电气控制机构组成,实 现电子秤的各种测试,如图1.

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1.1 标准砝码

该装置采用的标准砝码组由14M2级砝 码组成,包括20. 1kg标准砝码和12 2.5 kg标准砝码,可对30 kg/10 g30 kg/5 g 的电子秤进行检定.该标准砝码以非磁性不锈钢 作为制造材料,能有效地消除砝码加卸载时产生 的磁性干扰,其固定方式方便、连接简单、装卸灵 活,使用过程中稳定、安全、可靠.所有砝码均根据 编号定位放置,以防产生人为误差.

砝码分布采用均匀分布方式.根据秤盘的大 小排布标准砝码,实现不同位置的加卸载,完成电 子秤的称量测试、偏载测试等相关检定项目,具体 砝码分布如图2.

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1.2 PLC控制系统

该装置PLC控制器采用WAGO PLC其优 点为使用标准导轨进行安装,即插即用,插拔式输 出几乎可以随意扩展,接线简单、可靠,而且模块 的体积小,节省空间,维护费用低。 PLC控制系 统主要向继电器发送控制信号,使电气控制机构 中的气缸运动,从而引起标准砝码加载或卸载.

1.3电气控制机构

装置的电气控制机构由气泵、调节阀、电磁 阀、继电器及气缸组成.气泵作为系统的动力源, 为整个系统提供气源,就系统而言,要求气泵能够 运行平稳,长时间连续工作,寿命长,噪音小,全自 动控制,不会产生大振动而影响检定的结果.调节 阀为调节砝码加卸载的速度.电磁阀为一进二出 的二位三通式,当线圈铁盒通电或断电时,阀芯在 阀体内的相对位置发生改变,从而控制了气缸的 运动.气缸的活塞端与设置在气缸外的挂钩的 一端用螺母连接,挂钩的另一端悬挂标准砝码.利 用气泵提供的气源通过导气管和调节阀向气缸提 供气体,P LC输出信号控制电磁换向阀的动作, 导致气缸内部进行充放气,其内部的压力发生变 化,从而气缸的活塞上下运动带动了砝码,实现砝 码对电子秤的加卸载检定工作,如图3.

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1.4 Lab VIEW控制软件

采用具有功能强大的Lab VIEW软件作为开 发平台,建立友好的人机操作界面.通过OPC 配置,实现PCPLC的通讯.用户只需通过人 机界面上的相关按钮便可轻松地进行检定工作。

并自动生成误差曲线、数据报表、检定结果通知书 或检定证书。

2.软件设计

本检定装置的控制程序由PLC程序和Lair VIEW控制程序两部分组成,通过以太网端口连 接上位机PC机与下位机PLC控制器. Lab-VIEW 控制程序通过OPC配置计算PLC程序地 址通讯,从而在LabVIEW程序的界面上控制 PLCI/O输出相应状态,完成标准砝码的加 卸载.

2.1 PLC程序流程图

PLC程序由初始化、砝码加卸载输出控制 指令等模块组成,采用梯形图LD)进行编程,主 要实现气缸充放气过程,由活塞带动标准砝码, 实现对电子秤秤盘的加卸载功能,完成检定. 据控制要求首先对所需变量进行地址选择及定 义,方便主程序的编写.利用常开常闭,设置开 始检定点,同时对手动/自动检定方式和5g/10g 分度值进行相应赋值,当条件满足时跳转至相 应的子程序.自动检定的编程按照预先设定的 检定顺序,各检定点之间利用定时器进行定时, 当一个检定点的标准砝码加载或卸载完成后, 等待定时时间,到达之后自动进入下一个检定 点执行标准砝码加载或卸载;当需要鉴别力测 试时,利用中断控制,即暂停”停止当前的检 定,完成后继续中断前的测试;而手动检定是通 过输入执行命令时,才能执行相应的程序代码, 程序流程图如图4.

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2. 2 LabVIEW软件设计

LabVIEW控制程序由相关信息输入、控制 指令输出、图像识别处理、数据的显示与自动采 集、数据保存与处理、误差计算、测试项目合格与 否的判断、生成报表、打印输出等功能组成.采用 功能强大的LabVIEW编程及图像识别功能,实 现数据的识别与获取及人机友好的连接。只需 PC机上操作界面进行操控,便可完成检定工 作,操作简单、灵活.

打开电子秤检定系统图标,进入欢迎界面,作 为引导检定工作的开始.为了加强检定系统的安 全性,用户需要通过密码进行登陆.根据JJG 539?997数字指示秤规程,对于不同情况的电 子秤,其检定方式和要求不同,刚出厂的新电子秤 选择首次检定,而使用过的电子秤选择周期检定. 检定功能分为:10 g分度的自动检定和手动检 定、5 g分度的自动检定和手动检定.10 g分度 检定为例,自动检定只需按下界面上的“开始检 定”结束测试” “暂停与继续按钮,便可完成相 关的检定工作,此方式剔除了大量手工检定的繁琐工序,同时提高了检定的效率.手动检定是根据 检定顺序,用户单击相关按钮单步执行,此方式灵 活、便于控制.检定完成后,软件自动获取的各项 检定项目数据,经过自动分析与处理反映在报表 界面上,处理得到的误差与规程的最大允许误差 自动进行比较,判断电子秤是否合格同时对于合 格电子秤生成检定证书,不合格电子秤生成检定 报告.LabVIEW软件流程如图5.

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3.实验数据与分析

根据JJG 5391997数字指示秤检定规程要求,对一台合格的ACS30分度值e=10 g) 电子秤进行检定,检定数据如表1

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从实验数据中得出该电子秤的误差在最大允 许误差的范围内,可以判断该电子秤为合格.

4.结语

笔者所设计的基于LabVIEWPLC控制 系统的电子秤自动检定装置,具有友好的人机界 .通过对电子秤的现场检定,检定工作只需 5?8 min实现了测试数据的自动采集、处理,并 生成各种报表,提高了电子秤的检定效率,为电子 秤的生产和检定工作提供了可靠基础和保障.