淺談數(shù)字式汽車衡的安裝調(diào)試方法

 一、引言
     數(shù)字式傳感器和數(shù)字式儀表技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式稱重系統(tǒng)現(xiàn)在已逐漸成為稱重技術(shù)領(lǐng)域的新寵，以其調(diào)試簡(jiǎn)便、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)正在稱重技術(shù)領(lǐng)域展露頭角。其中在汽車衡和靜態(tài)軌道衡上的應(yīng)用為普遍。
     數(shù)字式汽車衡因?yàn)椴捎脭?shù)字稱重技術(shù)，構(gòu)成方式與傳統(tǒng)的模擬汽車衡存在較大的差異，首先，數(shù)字式汽車衡的儀表（或計(jì)算機(jī)）和傳感器之間的接口屬于數(shù)字通訊（一般為 RS485 通訊方式）接口，儀表直接接收的是傳感器送出的數(shù)字信號(hào)，傳輸線長(zhǎng)度可達(dá) 1000 米；而普通的模擬式汽車衡儀表和傳感器之間的接口屬于模擬接口，儀表首先接收傳感器的模擬信號(hào)，然后再對(duì)其進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后才能進(jìn)一步處理，傳輸距離一般在 20～30 米。其次，由于數(shù)字式汽車衡接收的是數(shù)字信號(hào)，調(diào)整角差時(shí)直接在儀表中通過(guò)軟件來(lái)處理，而不像模擬式汽車衡那樣，需要調(diào)整接線盒中的電位器來(lái)達(dá)到調(diào)整角差目的。這些明顯的差異，也就決定了數(shù)字式汽車衡在安裝調(diào)試時(shí)存在諸多有別于模擬式汽車衡的地方。
     二、數(shù)字式汽車衡的安裝調(diào)試方法
     前面已經(jīng)提過(guò)，數(shù)字式汽車衡采用的是數(shù)字式傳感器，傳感器一般直接輸出的為 RS485 方式的數(shù)字信號(hào)，所以，組成汽車衡時(shí)即可采用數(shù)字式稱重儀表，也可直接采用計(jì)算機(jī)配 軟件。兩種構(gòu)成方式在安裝調(diào)試上無(wú)太大區(qū)別，為描述方便，下面都以數(shù)字式儀表為例予以說(shuō)明。
     、數(shù)字式儀表和數(shù)字式傳感器的接口連接：這是數(shù)字式汽車衡的安裝調(diào)試的關(guān)鍵。
     首先要明確接口中各引腳的定義。數(shù)字傳感器一般均采用 RS485 通訊方式接口，但由于使用習(xí)慣和設(shè)計(jì)習(xí)慣等差異，這中間又存兩線制和四線制 RS485 接口方式的差異，連接時(shí)需要加以區(qū)分。兩線制的 RS485 接口屬于我們常規(guī)使用中見(jiàn)的多的種方式，傳感器輸出總共 5 根線，分別為：屏蔽線、電源正、地（GND）、接收正/發(fā)送正（A/T+）和接收負(fù)/發(fā)送負(fù)（B/T-），可以配接兩線制和四線制 RS485 接口的數(shù)字儀表。接口連接方式如下圖 1 所示： 
     
    （圖 1）2 線制 RS485 傳感器與 4 線制 RS485 和 2 線制 RS485 儀表接口方式四線制 RS485 接口的傳感器一般輸出線為 7 根，包括：屏蔽線、電源、地線（GND）、接收正（＋R）、接收負(fù)（-R）、發(fā)送正（+T）、發(fā)送負(fù)（-T）等。四線制 RS485 接口的傳感器，一般只能連接提供 4 線制接口的儀表，強(qiáng)烈建議不要使用在兩線制接口的數(shù)字儀表上，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊故障。接口方式如圖 2 所示。
    注意，無(wú)論那種接線方式，接線時(shí)首先一定要確保電源線連接正確，尤其在整個(gè)秤安裝完畢后
通電調(diào)試前，一定要仔細(xì)核對(duì)和檢查電源線接線的正確性，否則極易造成數(shù)字傳感器內(nèi)部電路損壞。 
    圖 2  4 線制 RS485 傳感器與 4 線制 RS485 儀表接口方式
    三、數(shù)字式汽車衡安裝前的準(zhǔn)備工作（前期預(yù)備調(diào)試）：
    安裝前，應(yīng)認(rèn)真做好以下準(zhǔn)備工作，為后面的安裝和調(diào)試提供便利。
    1.  首先確定數(shù)字傳感器所使用的通訊速度、數(shù)據(jù)格式以及通訊字符串格式等與數(shù)字儀表內(nèi)部定義的是否一致。數(shù)字式儀表和數(shù)字式傳感器以 RS485 通訊方式連接，所以通訊速度（波特率）、數(shù)據(jù)格式（包括數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位位數(shù)、校驗(yàn)方式等）必須一致；同時(shí)，通訊數(shù)據(jù)和命令要能被正確解析，通訊字符串格式也必須與儀表收發(fā)的字符串格式一致。例如：HBM 的數(shù)字傳感器，就具有9600 和 19200 兩種通訊波特率，7 位和 8 位兩種數(shù)據(jù)位數(shù)，校驗(yàn)方式也存在無(wú)校驗(yàn)、奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)等 3 種方式，通訊字符串格式也存在 Formate1～Formate4 等多種，使用前若不確定清除，極易為后面的調(diào)試帶來(lái)很大的麻煩。
    如果存在參數(shù)不一致，安裝前必須先通過(guò)數(shù)字傳感器自帶的設(shè)置軟件將數(shù)字傳感器的通訊波特率和數(shù)據(jù)格式設(shè)置的與儀表一致。有些數(shù)字儀表如耀華的 XK3190-DS1、DS2 等具有開(kāi)機(jī)自動(dòng)檢測(cè)和設(shè)置通訊參數(shù)的功能，直接將數(shù)字傳感器逐個(gè)與儀表連接即可完成通訊參數(shù)設(shè)置。
    2.  確定數(shù)字傳感器的自身濾波強(qiáng)度。
    數(shù)字傳感器自身濾波強(qiáng)度的設(shè)置沒(méi)有一個(gè)固定的標(biāo)準(zhǔn)，一般能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求即可。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，一般我們建議可將傳感器的濾波強(qiáng)度設(shè)置的比終汽車衡工作的濾波強(qiáng)度低 1～3 個(gè)級(jí)別。以 HBM 的數(shù)字傳感器為例，假如我們終的汽車衡實(shí)際工作時(shí)使用的濾波強(qiáng)度為 5 級(jí)，就可以將HBM 的數(shù)字傳感器設(shè)置在 4 級(jí)以下（0.5Hz 以上），后續(xù)的濾波由儀表完成，一般儀表濾波可設(shè)置在 3 級(jí)或 3 級(jí)以上。
    如果沒(méi)有條件修改數(shù)字傳感器濾波強(qiáng)度，當(dāng)使用中發(fā)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)字傳感器數(shù)據(jù)反應(yīng)過(guò)慢時(shí)或穩(wěn)定性差時(shí)，也可以通過(guò)降低或提高儀表濾波強(qiáng)度方式來(lái)達(dá)到同樣的效果。
    3.  設(shè)置和標(biāo)識(shí)數(shù)字式傳感器的通訊地址。
    設(shè)置數(shù)字式傳感器的通訊地址，有人會(huì)習(xí)慣于傳感器安裝完畢后再進(jìn)行。為了方便后期安裝調(diào)試工作，建議在傳感器安裝前完成此項(xiàng)工作。設(shè)置操作即可使用傳感器自帶的軟件，也可使用數(shù)字儀表提供的通訊地址設(shè)置功能來(lái)完成。對(duì)此沒(méi)有統(tǒng)一要求，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇。傳感器地址依照安裝次序由小到大編碼，例如 8 個(gè)傳感器，可依次將通訊地址設(shè)為：1、2、3、4、5、6、7 和 8。每個(gè)數(shù)字式傳感器設(shè)置完畢后，在傳感器醒目位置及與接線盒的接口端做出明顯的標(biāo)識(shí)，便于后續(xù)的安裝和連接。
    4.  數(shù)字式傳感器輸出碼值的確認(rèn)。
    數(shù)字式傳感器輸出碼值（即滿量程輸出碼值）一般用戶會(huì)不大去關(guān)心，其實(shí)輸出碼值與汽車衡終的所能達(dá)到的計(jì)量精度及示值穩(wěn)定至關(guān)重要。由于汽車衡都采用多個(gè)傳感器，且每個(gè)傳感器實(shí)際使用的信號(hào)范圍一般都在 1/3～1/4F.S 內(nèi)，如果輸出碼值為 30,000 碼，若每個(gè)傳感器使用 1/4 量程信號(hào)，則每個(gè)傳感器實(shí)際輸出碼值為 7500 碼，假如整個(gè)秤體由 8 個(gè)傳感器構(gòu)成，則秤體滿量程實(shí)際輸出為 60000 碼。如果秤終按 1/5000 的精度來(lái)標(biāo)定，則每個(gè) d＝12 碼，這樣的話，傳感器每跳動(dòng) 6 碼就會(huì)產(chǎn)生 1 個(gè)分度的跳動(dòng)，從而導(dǎo)致終示值不穩(wěn)定；同時(shí)，對(duì)于秤終零位處理也帶來(lái)諸多問(wèn)題。所以，建議用戶一定要注意將傳感器輸出碼值設(shè)置的足夠大，比如HBM 的數(shù)字式傳感器，確保滿載輸出為 100 萬(wàn)碼。
    四、數(shù)字式汽車衡的秤體安裝
    數(shù)字式汽車衡的秤體安裝要求，與一般模擬式汽車衡的安裝要求一樣，也需要做到基礎(chǔ)平整可靠，傳感器和秤臺(tái)接觸良好，每個(gè)傳感器受力相對(duì)均勻等。
    個(gè)別用戶都會(huì)有這樣一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)：認(rèn)為數(shù)字式汽車衡由于進(jìn)行的是數(shù)字方式，可調(diào)整的范圍極其大，所以不必嚴(yán)格要求每個(gè)數(shù)字傳感器受力均勻。數(shù)字式汽車衡數(shù)字調(diào)角差的范圍的確很大，無(wú)論傳感器受力差異再大，都能修正過(guò)來(lái)；但是，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)證明，這樣調(diào)試的結(jié)果都是暫時(shí)的，在使用一段時(shí)間后，角差和線性都會(huì)發(fā)生較嚴(yán)重的改變，導(dǎo)致計(jì)量準(zhǔn)確度變差。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，在傳感器受力不均勻的情況下，數(shù)字角差修正的精度也不太理想。
    一般，我們?cè)谝慌_(tái)數(shù)字式汽車衡安裝完畢后，應(yīng)先在儀表上設(shè)置完傳感器的相關(guān)參數(shù)（包括傳感器類型、數(shù)量、每個(gè)角位對(duì)應(yīng)的傳感器等），并對(duì)秤進(jìn)行一次簡(jiǎn)單標(biāo)定，然后用盡可能接近滿量程的重物（例如汽車配載砝碼）在秤臺(tái)上來(lái)回壓 2～6 次，以保證秤臺(tái)各部分穩(wěn)固，傳感器垂直受力。壓完后要能看到秤臺(tái)壓在空秤時(shí)可靠回零，否則需檢查秤臺(tái)和傳感器是否存在安裝問(wèn)題，基礎(chǔ)是否存在不實(shí)等問(wèn)題，問(wèn)題解決后再重壓秤臺(tái) 2～3 次，查看秤回零情況。
    當(dāng)整個(gè)秤體回零理想后，通過(guò)查看空秤時(shí)每個(gè)傳感器輸出的碼值來(lái)初步評(píng)估傳感器受力情況，我們通過(guò)下面的例子來(lái)簡(jiǎn)要說(shuō)明以下評(píng)估的方法。
    例如：一臺(tái)數(shù)字式汽車衡秤體，共安裝了 8 個(gè)數(shù)字式傳感器，地址分別為 1～8，分別分布在八個(gè)角位（即安裝位置），如圖 3 所示。                                
     圖 3  數(shù)字式汽車衡秤體平面示意圖
    
    評(píng)估方法：在空秤狀態(tài)下查看各角位傳感器內(nèi)碼，符合下面三個(gè)條件，說(shuō)明秤臺(tái)安裝良好,傳感器受力相對(duì)均勻：
    1）角位一和八、二和七、三和六以及角位四和角位五內(nèi)碼相差不是很大（經(jīng)驗(yàn)值：差值在 20% 以內(nèi)，越小越好）。 
    2）角位一、四、五、八之間內(nèi)碼相差不是很大，角位二、三、六、七之間內(nèi)碼相差不是很大（經(jīng)驗(yàn)值：差值在 20%以內(nèi)，越小越好）。 
    3）角位二、三、六、七的碼值近似的約為角位一、四、五、八碼值的兩倍左右。 
    上述舉例的方法和原則同樣適用于 4 個(gè)和 6 個(gè)或 8 個(gè)以上數(shù)字式傳感器的數(shù)字式汽車衡。 
    從圖 3 讀者也可以看出，數(shù)字式傳感器的安裝也盡可能的按地址順序有規(guī)律的排布，這樣會(huì)給 后面的角差調(diào)整提供諸多方便。 
    五、數(shù)字式汽車衡的角差修正 
    當(dāng)前面所有工作完成后，就可以開(kāi)始對(duì)數(shù)字式汽車衡進(jìn)行角差修正。角差修正前建議對(duì)儀 表進(jìn)行一次簡(jiǎn)單的標(biāo)定，然后再開(kāi)始?jí)航呛驼{(diào)整角差。一般數(shù)字式汽車衡儀表都提供手動(dòng)和自動(dòng)兩 種角差修正方法，使用哪一種方法全都依賴個(gè)人習(xí)慣。筆者建議先自動(dòng)修正角差，然后通過(guò)手 動(dòng)進(jìn)行微調(diào)修正，這樣，終可得到非常理想的校正結(jié)果。
      完成了角差修正，就可以開(kāi)始對(duì)稱進(jìn)行標(biāo)定和其它計(jì)量性能檢測(cè)了。