CN102620803A - 称量方法、装置、系统、下位机及搅拌站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种称量方法、装置、系统、下位机及搅拌站，该方法包括：根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；根据分度值计算校秤数据参数；根据校秤数据参数计算待称量物品的重量值。本发明可以避免在物品称量过程中重复校秤，省时省力，并能在满足计量范围的前提下尽可能的提高秤计量精度。

Description

称量方法、装置、系统、下位机及搅拌站

技术领域

本发明涉及机械领域，更具体地，涉及一种称量方法、装置、系统、下位机及搅拌站。

背景技术

目前，搅拌站控制系统的称量系统通常由上位工控机、下位机、压力传感器、称重变送器和计量斗组成。其称量过程如下：压力传感器将计量斗所称物料重量的电压信号发送给称重变送器，通过称重变送器把电压信号放大，下位机把电压信号经过模拟数字(Analog Digital，简称为AD)模块的转换变成对应的数字量，再通过校秤数据算法转化为对应重量值，返回上位机进行显示。

由于经PLC转化后的数字量范围有限，因此通常给该秤选择一个相应的秤分度值(也可称之为精度)以适应该秤的称量需求。图1是根据相关技术的校秤算法中数字量与实际重量值之间的线性关系的示意图，如图1所示，Y＝μ＊D＊(X-a)，其中μ是由传感器、变送器等因素确定的秤特性比率、D是秤分度值、a是秤零点值(即秤重为0时的数字量值)、该秤特性比率与分度值的乘积记为tanα。基于图1所示的校秤算法，数字量每增加1，若分度值是10KG的话，那么其得出的重量值也增加10KG；若分度值是0.5KG的话，那么其得出的重量值就只增加了0.5KG。由此可见，当分度值越大，该秤能称量的重量范围越大，但是其称量精度会变低；相反，若分度值越小，该秤能称量的重量范围也越小，但其称量精度会变高。

在实际应用过程中，每次校秤后，上下位机将会保留该秤的一套校秤数据(包括并不限于零点值和tanα)，之后都将按照该套校秤数据确定的线性关系进行转化，通过数字量得出实际秤上的重量值。这样，根据每个秤的称量状态预先设定好分度值，可以在其称量范围内尽可能保证高精度值。

例如，某秤数字量X范围为0-4000，特性比率μ为1，零点值a为500，若其最大称量要求Y为3000KG，那么其分度值定为1是最好的。计算得tanα＝1，即1的数字量将会对应1KG的实际重量。

但是，这会导致以下的问题，在实际应用中，如果某次称量需要超过4000KG，那么该操作将无法直接完成，只能重新调整变送器放大倍数(增加μ值)，然后重新用砝码校秤，确定新的tanα，才能计量出4000KG的重量。该方法实现起来耗时费力。

发明内容

本发明旨在提供一种称量方法、装置、系统、下位机及搅拌站，能够解决在物品称量过程中重复校秤耗时费力的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种称量方法。根据本发明的称量方法包括：根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；根据分度值计算校秤数据参数；根据校秤数据参数计算待称量物品的重量值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种称量装置。根据本发明的称量装置包括：确定模块，用于根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；第一计算模块，用于根据分度值计算校秤数据参数；第二计算模块，用于根据校秤数据参数计算待称量物品的重量值。

根据本发明的又一个方面，提供了一种下位机。根据本发明的下位机包括：接收模块，用于接收与待称量物品的重量对应的电压信号；处理模块，用于将电压信号经过AD模块转换成为对应的数字量，再通过称量装置转化成为对应的重量值，其中称量装置是上述的称量装置。

根据本发明的又一个方面，提供了一种称量系统，包括计量斗，用于对待称量物品进行称量；压力传感器，用于发送称量对应的电压信号；称重变送器，用于放大电压信号；下位机，用于将电压信号经过AD模块转换成为对应的数字量，再通过称量装置转化成为对应的重量值；上位工控机，用于显示重量值；其中的下位机是上述的下位机。

根据本发明的又一个方面，提供了一种搅拌站，包括上述的称量系统。

本发明根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；根据分度值计算待称量物品的重量值，从而可以划分不同估测重量的待称量物品，避免在物品称量过程中重复校秤，省时省力，并能在满足计量范围的前提下尽可能的提高秤计量精度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的校秤算法中数字量与实际重量值之间的线性关系的示意图；

图2是根据本发明实施例的称量方法的流程图；

图3是根据本发明优选实施例的校秤算法中数字量与实际重量值之间的线性关系的示意图；

图4是根据本发明实施例的称量装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

本发明提供了一种称量方法。图2是根据本发明实施例的称量方法的流程图，如图2所示，包括如下的步骤S202至步骤S206。

步骤S202，根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值。

步骤S204，根据分度值计算校秤数据参数。

步骤S206，根据校秤数据参数计算待称量物品的重量值。

相关技术中，在物品称量过程中需要重复校秤，从而导致实现起来耗时费力。本发明实施例中，根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；根据分度值计算待称量物品的重量值，从而可以划分不同估测重量的待称量物品，避免在物品称量过程中重复校秤，省时省力。

需要说明的是，上述待称量物品的估测重量可以通过多种方法进行估测，例如通过现有的人工估测的方法，或者在循环多次的称量过程中采用上一次的称量重量作为本次的估测重量。同时，可以在一个较宽松的范围内估测该重量，例如该范围可以是0～500KG或者是0～5000KG。这样，通过对待称量物品的重量进行估测，可以区分该重量大致所属的重量区间，以确定该次称量所能达到的最大精度值。

进而，本发明还对计算校秤数据参数的步骤进行了优化，即通过计算分度值比率从而计算校秤数据参数。具体地，根据分度值和预先设定的默认分度值计算分度值比率；根据分度值比率和预先设定的默认校秤数据参数计算校秤数据参数(该校秤数据参数可以包括以下之一：零点值、斜率值、砝码值、重量值)。这样，通过分度值和分度值比率从而确定校秤数据并计算待称量物品的重量值，不需要调整复杂的传感器、变送器、AD转换然后重新校秤，而是通过软件算法调整其分度值(即上述公式中的D值)，其测量方式简便，测量结果准确可靠。

需要说明的是，上述计算分度值比率可以通过计算选择的分度值与默认分度值的商而实现。并且，在此基础上，计算校秤数据参数优选地可以通过计算分度值比率与默认校秤数据参数的乘积而实现。这样，通过简单的乘除计算，可以更加准确可靠地实现对待称量物品进行称量。

另外，需要说明的是，在计算出校秤数据参数后，可以采用多种方法根据该校秤数据参数计算待称量物品的重量值。例如，可以采用公式Y＝tanα(X-a)，其中Y是重量值、tanα是校秤数据参数中的斜率值、X是待称量物品的重量对应的数字量、a是校秤数据参数中的零点值，也可以采用现有技术中存在的任何一种计算公式。

下面以图3为例，对上述称量方法进行详细描述。

图3是根据本发明优选实施例的校秤算法中数字量与实际重量值之间的线性关系的示意图，如图3所示，b线为正常校秤得到的标准曲线，该次校秤重量参数作为默认校秤重量参数存于系统中。

若某次称量的重量较小，系统会自动降低分度值至合适的值(对应于上述步骤S202)。由于该分度值对应的校秤数据参数中的校秤曲线斜率较小，例如图3中a线，这样同样称量Y0重量的材料，a线比b线拥有更多的数字量可供其提高精度，数字量受影响在小范围内的跳动，对其秤重值产生的误差也越小。

若某次称量的重量超出b线所能达到的最大数字量，系统会自动升高分度值至合适的值(对应于上述步骤S202)。由于该分度值对应的校秤数据参数中的校称曲线斜率较大，例如图3中c线，这样同样的数字量范围，c线将能显示更高的称量值。

这样，通过自动调整分度值，从而动态调整秤计量精度，可以避免在物品称量过程中重复校秤，省时省力。

本发明还提供了一个实例，具体描述如下。

某秤数字量X范围为0-4000，按照称量范围的不同存在三套校秤重量参数，如表1所示。

表1校秤重量参数的示意表

	校秤重量参数1	校秤重量参数2(默认)	校秤重量参数3
				称量范围	0～500KG	0KG～2000KG	0KG～8000KG
图3中曲线	a	b	c
				分度值	0.125	0.5	2
特性比率	1	1	1
				tanα	0.125	0.5	2
零点值	50	50	50

情况一：称量估测重量是400KG的待称量物品。

相关技术中，采用默认的校秤重量参数2进行称量，按照公式Y＝tanα(X-a)可反推出理论上接收到的数字量X应该是850，但受到实际因素(秤晃动、电流干扰等)的影响，假设数字量有±5的误差，此次接收到的数字量为847，则根据公式：

Y＝tanα(X-a)＝0.5×(847-50)＝398.5

与实际物品重量误差值是-1.5KG，误差率是-0.375％。

本发明中，称量装置检测到校秤重量参数1满足该次物品称量范围要求，从而确定其分度值是0.125。由于其分度值比默认的校秤重量参数2更低，则会自动计算校秤重量参数1。下面详细描述该计算校秤重量参数1的过程。

首先，根据分度值和预先设定的默认分度值计算分度值比率。优选地，其可以计算分度值比率等于分度值与默认分度值的商，即分度值比率＝0.125÷0.5＝0.25。

然后，根据分度值比率和预先设定的默认校秤数据参数计算校秤数据参数。优选地，其可以计算校秤数据参数1等于分度值比率与默认校秤数据参数的乘积，即，以校秤数据参数1中的tanα为例，tanα＝0.25×0.5＝0.125。

按照公式Y＝tanα(X-a)，此次称量理论上标准的数字量X应该是3250，同时，考虑到与默认情况相同，假设数字量有±5的误差，此次接收到的数字量为3247，则根据公式：

Y＝tanα(X-a)＝0.125×(3247-50)＝399.625

与实际物品重量误差值是-0.375KG，误差率是-0.09375％。

由此可见，相比校秤重量参数2，采用校秤重量参数1(即低分度值)进行称量的称量结果更准确。另外，校秤重量参数可由上述的称量装置自动匹配到上、下位机程序算法中，可以避免在物品称量过程中重复校秤，省时省力。

情况二：称量估测重量是4000KG的待称量物品。

称量装置检测到只有校秤重量参数3才能满足该次物品称量范围要求，从而确定其分度值是2，然后自动计算校秤重量参数3进行称量。需要说明的是，该计算校秤重量参数3的过程与上述计算校秤重量参数1的过程类似，在此不再赘述。

按照公式Y＝tanα(X-a)，此次称量理论上标准的数字量X应该是2050，同时，考虑到与默认情况相同，假设数字量有±5的误差，此次接收到的数字量为2047，则根据公式：

Y＝tanα(X-a)＝2×(2047-50)＝3994

与实际物品重量误差值-6KG，误差率-0.15％。

由此可见，采用校秤重量参数3(即高分度值)进行称量，可以满足称量较大重量的量程需求，且能保证一定的误差率。若用校秤重量参数3称量重量较小的物体，则会因重量误差值较大而导致误差率过高，影响计量精度。到时本发明中的称量装置会根据其称量量程需求，自动采用合适的校秤重量参数。

本发明还提供了一种称量装置，该称量装置可以用于实现上述的称量方法。图4是根据本发明实施例的称量装置的结构框图，如图4所示，包括确定模块42、第一计算模块44和第二计算模块46，下面对其结构进行详细描述。

确定模块42，用于根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；第一计算模块44，连接至确定模块42，用于根据确定模块42确定的分度值计算校秤数据参数；第二计算模块46，连接至第一计算模块44，用于根据第一计算模块44计算的校秤数据参数计算待称量物品的重量值。

相关技术中，在物品称量过程中需要重复校秤，从而导致实现起来耗时费力。本发明实施例中，根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；根据分度值计算待称量物品的重量值，从而可以避免在物品称量过程中重复校秤，省时省力。

本发明又提供了一种下位机，包括接收模块，用于接收与待称量物品的重量对应的电压信号；处理模块，用于将电压信号经过AD模块转换成为对应的数字量，再通过称量装置转化成为对应的重量值，其中称量装置是上述的称量装置。

本发明又提供了一种称量系统，包括计量斗，用于对待称量物品进行称量；压力传感器，用于发送称量对应的电压信号；称重变送器，用于放大电压信号；下位机，用于将电压信号经过模拟数字AD模块转换成为对应的数字量，再通过称量装置转化成为对应的重量值；上位工控机，用于显示重量值；其中的下位机是上述的下位机。

本发明又提供了一种搅拌站，包括上述的称量系统。

综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种称量方法、装置、系统、下位机及搅拌站。本发明通过预先设置多套校秤数据，并根据秤的称量范围和待称量物品的重量范围从中选择一套校秤数据对待称量物品进行称量，从而可以避免在物品称量过程中重复校秤，省时省力。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种称量方法，其特征在于，包括：

根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；

根据所述分度值计算校秤数据参数；

根据所述校秤数据参数计算所述待称量物品的重量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述分度值计算所述校秤数据参数包括：

根据所述分度值和预先设定的默认分度值计算分度值比率；

根据所述分度值比率和预先设定的默认校秤数据参数计算所述校秤数据参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据分度值和预先设定的默认分度值计算所述分度值比率包括：计算所述分度值比率等于所述分度值与所述默认分度值的商。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述分度值比率和预先设定的默认校秤数据参数计算所述校秤数据参数包括：计算所述校秤数据参数等于所述分度值比率与所述默认校秤数据参数的乘积。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述校秤数据参数计算所述待称量物品的重量值包括：按照公式Y＝tanα(X-a)计算所述重量值，其中Y是所述重量值、tanα是所述校秤数据参数中的斜率值、X是所述待称量物品的重量对应的数字量、a是所述校秤数据参数中的零点值。

6.一种称量装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于根据待称量物品的估测重量和秤的称量范围确定校秤数据中的分度值；

第一计算模块，用于根据所述分度值计算校秤数据参数；

第二计算模块，用于根据所述校秤数据参数计算所述待称量物品的重量值。

7.一种下位机，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收与待称量物品的重量对应的电压信号；

处理模块，用于将所述电压信号经过模拟数字AD模块转换成为对应的数字量，再通过称量装置转化成为对应的重量值，其中所述称量装置是权利要求6所述的称量装置。

8.一种称量系统，包括：

计量斗，用于对待称量物品进行称量；

压力传感器，用于发送所述称量对应的电压信号；

称重变送器，用于放大所述电压信号；

下位机，用于将所述电压信号经过模拟数字AD模块转换成为对应的数字量，再通过称量装置转化成为对应的重量值；

上位工控机，用于显示所述重量值；

其特征在于，所述下位机是权利要求7所述的下位机。

9.一种搅拌站，包括称量系统，其特征在于，所述称量系统是权利要求8所述的称量系统。

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