大宗散貨雙向地磅無(wú)人值守系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

本文主要闡述大宗散貨作業(yè)的地磅，在進(jìn)行無(wú)人化自動(dòng)作業(yè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)既定 功能的解決方案。該方案經(jīng)過(guò)實(shí)踐的對(duì)比驗(yàn)證，具有較大的借鑒意義。

1.引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)已越來(lái)越 多的參與到我們的日常生產(chǎn)工作當(dāng)中，大幅提升 了生產(chǎn)工作的可靠性、便捷性和規(guī)范性。同時(shí)。 自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度， 減少崗位的人員配置，達(dá)到提升生產(chǎn)舒適性，降 低企業(yè)用工成本的目的。

目前，汽車(chē)衡（以下簡(jiǎn)稱地磅）無(wú)人值守系 統(tǒng)已較多的應(yīng)用在我們的實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，但 因作業(yè)環(huán)境的不同，功能需求的變化和研發(fā)水平 的高低，導(dǎo)致很多企業(yè)的地磅無(wú)人值守系統(tǒng)的運(yùn) 行穩(wěn)定性較差，功能適應(yīng)性達(dá)不到設(shè)計(jì)需求或難 以滿足實(shí)際生產(chǎn)工藝的變化需求。今天，作者以 大宗散貨雙向地磅無(wú)人值守系統(tǒng)為例，將設(shè)計(jì)開(kāi) 發(fā)及調(diào)試過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，與大家一起分享。

2.大宗散貨地磅計(jì)量作業(yè)特點(diǎn)

大宗散貨地磅計(jì)量作業(yè)（我們以礦石為例）， 往往存在作業(yè)環(huán)境差、物料灑漏嚴(yán)重、單車(chē)重量 大的特點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)地磅的無(wú)人值守作業(yè)，就必須 結(jié)合此特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

3.系統(tǒng)組成

地磅無(wú)人值守系統(tǒng)由自動(dòng)稱重系統(tǒng)、RFID 電子車(chē)牌系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車(chē)輛控制系統(tǒng)、 人機(jī)交互系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、過(guò)磅管理軟件七部分組成（如圖1所示）。其中，自動(dòng)稱重系 統(tǒng)完成地磅數(shù)據(jù)的智能采集工作；RFID電子車(chē) 牌系統(tǒng)米用射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱為RFID)實(shí)現(xiàn)過(guò)磅車(chē)輛身份

的自動(dòng)識(shí)別；視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用監(jiān)控?cái)z像機(jī)24 小時(shí)不間斷監(jiān)控車(chē)輛過(guò)磅情況，并錄像和截圖 存檔，以備事后查詢；車(chē)輛控制系統(tǒng)使用傳感 器檢測(cè)車(chē)輛位置，配合電子檔桿等設(shè)備控制車(chē) 輛通行；語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程工作人員 與司機(jī)的實(shí)時(shí)通話；集中控制系統(tǒng)設(shè)置在集中 管理室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程過(guò)磅管理；過(guò)磅管理軟件集 中處理前端設(shè)備采集到的信息，完成過(guò)磅業(yè)務(wù)， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛管理、RFID烤瓷卡管理、查詢統(tǒng) 計(jì)等功能。

在上述的七大板塊系統(tǒng)組成中，視頻監(jiān)控系 統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、過(guò)磅管理軟 件四個(gè)板塊屬于常規(guī)的功能板塊，只根據(jù)企業(yè)的 功能需求有所變化，能夠適應(yīng)所有狀況的地磅無(wú) 人值守作業(yè)，在此不再贅述。

4.適應(yīng)散貨地磅計(jì)量作業(yè)特點(diǎn)的對(duì)比設(shè)計(jì)

滿足散貨地磅無(wú)人值守作業(yè)控制特點(diǎn)的主要 有自動(dòng)稱重系統(tǒng)、RFID電子車(chē)牌系統(tǒng)、和車(chē)輛控 制系統(tǒng)三個(gè)板塊，需要結(jié)合散貨作業(yè)的特點(diǎn)，進(jìn) 行與之相匹配的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。

4.1自動(dòng)稱重系統(tǒng)

在車(chē)輛行進(jìn)過(guò)程中，自動(dòng)稱重子系統(tǒng)用于實(shí) 時(shí)采集地磅讀取的重量信息，經(jīng)過(guò)分析選擇出正 確的重量信息，發(fā)送給集中控制系統(tǒng)。

無(wú)人值守存在問(wèn)題：由于地磅稱重儀表都是 安裝于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在原配置司磅員進(jìn)行操作作業(yè) 時(shí)，出現(xiàn)撒料等情況導(dǎo)致空磅重量不能歸零時(shí) (灑落物料重量幾十至幾百千克頗為常見(jiàn)），可由 司磅員操控儀表輔助歸零，在此狀態(tài)下并不影響 計(jì)量精度。實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守作業(yè)后，無(wú)法實(shí)現(xiàn)司磅 員輔助歸零，導(dǎo)致撒落料的重量重復(fù)累加于作業(yè) 數(shù)量中，嚴(yán)重影響計(jì)量精度。

解決方案：在無(wú)人值守作業(yè)中，通過(guò)地磅管 理軟件，設(shè)置車(chē)輛上磅前讀取空磅重量的管理模塊，通過(guò)軟件讀取的地鎊重載重量，扣除車(chē)輛上 磅前的空磅重量，即可得到過(guò)磅車(chē)輛的真實(shí)重量 并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。此外，通過(guò)讀取空磅重量， 可以讓遠(yuǎn)程集控人員對(duì)地磅灑落積料量有個(gè)直觀 的判斷，指導(dǎo)工作人員及時(shí)對(duì)灑料進(jìn)行清理。

4.2 RFID電子車(chē)牌系統(tǒng)

在車(chē)輛身份識(shí)別技術(shù)中，目前常用的有視頻 車(chē)牌識(shí)別和RFID電子車(chē)牌兩種。在實(shí)際應(yīng)用中 我們發(fā)現(xiàn)：視頻車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)，由于作業(yè)環(huán)境較 差，在進(jìn)行煤炭、礦石等貨物作業(yè)時(shí)，晴天會(huì)因 揚(yáng)塵過(guò)大，長(zhǎng)時(shí)間未得到及時(shí)清理，會(huì)導(dǎo)致視頻 探頭被粉塵覆蓋，降低了識(shí)別率；陰雨天氣會(huì)因 漿料灑落，遮蓋了車(chē)牌號(hào)或視頻探頭，降低了識(shí) 別率，使得系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況較差，最終予以 否定。

RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個(gè) 部分：電子標(biāo)簽（Tag和閱讀器（Readed。電子 標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際 應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面。閱 讀器又稱為讀出裝置，可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電 子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別 物體的目的。進(jìn)一步通過(guò)計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí) 現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管 理功能。目前常用的電子標(biāo)簽為ISO18000-6C電 子標(biāo)簽，有效識(shí)別距離可達(dá)20米左右，能夠滿足 我們的設(shè)計(jì)需求。

4.3車(chē)輛控制系統(tǒng)

對(duì)于雙向磅來(lái)講，車(chē)輛控制系統(tǒng)主要通過(guò)檢 測(cè)設(shè)備確定車(chē)輛行駛位置及狀態(tài)，控制語(yǔ)音系統(tǒng) 做出語(yǔ)音提示，對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)藛T作出相關(guān)提示， 然后控制電子檔桿狀態(tài)改變，從而達(dá)到誘導(dǎo)車(chē)輛 正確過(guò)磅的目的。

檢測(cè)車(chē)輛行駛位置及狀態(tài)的設(shè)備主要有地感 線圈和紅外光柵兩種。在地感線圈的應(yīng)用中我們 發(fā)現(xiàn)：一是地感線圈的安裝需要破壞原有路面； 二是在進(jìn)行散貨作業(yè)尤其是礦石作業(yè)時(shí)，灑料的 累積會(huì)導(dǎo)致地感線圈的誤觸發(fā)；三是參與礦石作 業(yè)的路面，大都磨損較快，導(dǎo)致地感線圈故障率 較高，更新、維護(hù)麻煩。

紅外光柵檢測(cè)具有反應(yīng)靈敏、安裝維護(hù)方便 的特點(diǎn)，但在使用中我們發(fā)現(xiàn)：任意形式的遮擋 光柵或是光柵設(shè)備自身故障，都會(huì)觸發(fā)RFID系 統(tǒng)工作，導(dǎo)致RFID讀寫(xiě)器頻繁讀取過(guò)路車(chē)輛信 息，電子檔桿也對(duì)應(yīng)出現(xiàn)抬、落桿現(xiàn)象。此外， 光柵的遮擋與釋放兩種狀態(tài)，無(wú)法有效判別車(chē)輛 的上磅方向，致使整個(gè)地磅無(wú)人值守系統(tǒng)運(yùn)行混 亂。

針對(duì)上述兩種情況，我們結(jié)合作業(yè)實(shí)際，開(kāi) 發(fā)了車(chē)輛上磅方向控制的三光柵（A/B/C; A1/B1/C1)聯(lián)動(dòng)控制和過(guò)磅稱重區(qū)域三光柵（D/E/F) 連鎖控制。當(dāng)車(chē)輛上磅時(shí)，依次觸發(fā)A/B兩組光 柵，定為正確的上磅識(shí)別，此時(shí)A/B光柵的遮擋 信號(hào)通過(guò)PLC發(fā)送RFID讀寫(xiě)器的啟動(dòng)指令，讀取 上磅車(chē)輛的身份，同時(shí)上磅方向電子檔桿抬桿， 允許車(chē)輛上磅。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)電子檔桿并釋放紅外 光柵C后，PLC通過(guò)紅外光柵C的釋放信號(hào)控制 電子檔桿自動(dòng)落桿，上磅識(shí)別結(jié)束。車(chē)輛上磅后， 紅外光柵檢測(cè)車(chē)輛位置，分別為停車(chē)位檢測(cè)D，用 于檢測(cè)車(chē)輛是否到達(dá)停車(chē)位；車(chē)頭檢測(cè)E，用于檢 測(cè)車(chē)輛是否超出地磅；車(chē)尾檢測(cè)F，用于檢測(cè)車(chē)輛 是否全部上磅。過(guò)磅結(jié)束后，下磅方向電子檔桿， 根據(jù)PLC接收的噸位保存成功的信號(hào)，控制下磅 方向抬桿，車(chē)輛下磅后釋放紅外光柵C1，電子檔 桿自動(dòng)落桿，完成過(guò)磅作業(yè)（反方向作業(yè)同理。 如此一來(lái)，滿足了雙向上磅車(chē)輛身份的自動(dòng)識(shí)別， 有效避免了光柵意外遮擋的誤識(shí)別狀況，實(shí)現(xiàn)了 車(chē)輛過(guò)磅循環(huán)的很好的控制。

5.結(jié)束語(yǔ)

上述大宗散貨雙向地磅無(wú)人值守系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 前后經(jīng)過(guò)多次的理論論證和實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證，對(duì)于 類似無(wú)人值守地磅的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，具有較大的指導(dǎo)

意義。

大宗散貨雙向地磅無(wú)人值守系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用