称重传感器高精度自动检测系统设计

文章摘要：图2 压力加载流程示意图1.4 检测数据的处理 称重传感器自动检测系统能一次对32路机台同时进行检测,30min内完成全部检测过程,生产线统计数据表明,一天的检测数据超过400个记录,一年的检测数据约10万条.本系统使用数据库系统管理庞大的检测数据,可以对检测数据实现组合查询、合格率统计,或将查询的结果打印成报表输出.2 称重传感器自动检测系统设计2.1 称重传感器检测系统硬件选择 工业现场比较容易存在粉尘、高温、潮湿、噪声、冲击、振动、各种电磁信号干扰、辐射、腐蚀,要求计算机必须能长期、无故障地连续运行,一旦发生故障,能较快地修复.工控机能

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图2    压力加载流程示意图

1.4    检测数据的处理
        称重传感器自动检测系统能一次对32路机台同时进行检测,30min内完成全部检测过程,生产线统计数据表明,一天的检测数据超过400个记录,一年的检测数据约10万条.本系统使用数据库系统管理庞大的检测数据,可以对检测数据实现组合查询、合格率统计,或将查询的结果打印成报表输出.

2    称重传感器自动检测系统设计

2.1    称重传感器检测系统硬件选择
        工业现场比较容易存在粉尘、高温、潮湿、噪声、冲击、振动、各种电磁信号干扰、辐射、腐蚀,要求计算机必须能长期、无故障地连续运行,一旦发生故障,能较快地修复.工控机能提供多个板卡插槽,其较高的防磁、防尘、防冲击、抗干扰能力,满足了工业生产对系统运行的高稳定性的要求.因此本系统选用研华工控机作为自动检测系统主机.

        系统需同时检测32路传感器的输出电压,而高精度高分辨率采集卡的数据采样通道一般为4路,系统选用8块双诺公司生产的PCI总线系列A/D采集卡AC6040,该采集卡技术指标如下:
1)4路双端模拟差分输入,24位的高A/D分辨率;
2)可选采样频率10Hz、25Hz、50Hz、100Hz,4通道时A/D最大通过率=(采样频率/4);
3)可选增益:1、2、4、8、16、32、64、128倍,对应输入幅度为:±2500mV、±1250mV、±625mV、±312.5mV、±156.25mV、±78.125mV、±39.0625
mV、±19.53125mV.

        因为系统要求检测分辨率<1μV,所以对于AC6040选用10Hz的采样频率和128倍增益.AC6040的4个通道同时工作时,单通道采样频率为2.5Hz,忽略工控机对8块AC6040采集数据的处理时间,整个系统的数据读取速度约为2.5Hz,满足系统的工艺要求.

        由于PLC具有可靠性高、程序设计周期短、顺控功能强、使用方便和维护简单等优点,可以方便地控制机械手完成施加和卸载压力的工艺流程,系统选用OMRON公司的微型PLC-CPM2A(I/O点数60点)控制机械手.

2.2    称重传感器检测系统的设计框图与技术指标
        高精度称重传感器自动检测系统如图3所示.高精度称重传感器自动检测系统主要技术指标如下:
1)系统主机配置:研华工控机一台(PCA-6180E全长CPU卡,PCA-6114P12无源底板);OMRON微型PLC-CPM2A一台.
2)多路数据采集:8块24位A/D采集卡AC6040;同时处理32路机台的输出模拟量,检测机台路数可扩充至64路,128路.
3)载荷范围和检测范围:最大荷载压力200kg,检测电压范围30mV.
4)系统速度和系统精度:系统数据读取频率2.5Hz,模数转换位数24位,分辨率1μV,误差0.05%.
5)系统工作环境:温度-10～50℃,220V/50Hz.

图3 称重传感器自动检测系统框图

2.3    称重传感器检测系统软件设计
        该检测系统选用VB语言作为软件开发工具.VB提供的串行通信控件Mscomm可以方便地通过串口控制PLC,进而控制机械手的加载卸载操作,其ADO(ActiveDataObject)编程模型还拥有强大的数据库处理能力.根据检测系统的硬件选用和系统功能分析,软件部分可以分成几个功能模块分别实现.主要的功能模块如下:

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