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2007中国衡器技术的热点与挑战

行业上下游中国仪表网2007年06月12日 08:29人气:642

  又到两年一度的“围炉夜话”时节,由中国衡器协会主办的2007称重技术研讨会于4月16日在上海光大会展中心隆重召开,这是全国衡器业界的一件大喜事。回首2005、2006,我国衡器科技取得了骄人的成绩,展望2007,我国衡器工业的发展还面临着严峻的挑战,与会者们都满怀激情地探讨着2007年衡器技术发展的热点与挑战。 

    热点之一、竞争力与可持续发展是企业生命的动力
    企业的生存与发展,是靠价格还是靠产品的创新?全国衡器首富企业、梅特勒—托利多衡器有限责任公司董事长指出:产品创新是提高企业竞争力的先决条件,产品创新的源动力是利润,产品创新中,附加值最大的地方是产品设计。因此,我们要在新产品设计与开发,老产品功能扩展上进行创新,同时还要注意知识产权的保护,为产品创新创造一个良好的环境,进行公平竞争。 

    热点之二、数字式智能化称重传感器
    自从上世纪四十年代电阻应变片称重传感器问世以来,就被衡器行业用在电子秤的生产制造中,在电子称重中起到关键的作用。但由于称重传感器的结构、弹性元件的金属材料、机械加工与热处理工艺、电阻应变计与应变粘结剂、制造工艺流程、电路补偿与调整、防护与密封以及人工老化实验等因素的影响,使得它在准确度、稳定性和可靠性等方面的质量指标难以达到工业发达国家的水平,由于输出的是电压毫伏信号,所以,这种传感器通常被称作模拟传感器。
    由于模拟称重传感器电阻应变转换原理决定了其固有的输出模拟信号小、输出距离短、抗干扰能力差、安装调拭不方便等缺点,早在上世纪80年代人们在传感器壳内内置了放大与A/D转换电路,即模拟式传感器 数字变送(放大与A/D电路),构成了第一代“数字化称重传感器”,克服了模拟称重传感器的信号小、传输距离短、抗干扰能力差等缺点。但由于传感器的各项指标受本身的制造、补偿和调整工艺所决定,所以,没有突破原有功能。目前,该类传感器使用比较普遍。
    第二代数字式称重传感器是在第一代的基础上增加了传感器软件智能化补偿,叫做数字式智能化称重传感器,通过数字补偿电路和工艺,可以进行线性、滞后、蠕变等补偿,内装温度传感器,通过补偿软件可进行实时温度补偿,地址可调,便于应用与互换,远程诊断与校正。总体上讲,这一阶段的数字式智能化传感器主要体现在传感器本身的智能化补偿与校正上。然而,严格意义上讲,数字智能化传感器的智能化不仅仅反映在传感器本身的智能化补偿与校正上,更重要的是要实现应用的智能化。
    第三代数字式智能称重传感器由模拟式传感器、数字变送(放大与A/D转换)、传感器软件补偿和智能化自控软件组成,它具有敏感功能,能够完成称重信号检测和处理、逻辑判断、闭环控制、双响通讯、循环自检和自诊断、自动校正和补偿、自动计算等全部或大部分功能,克服了第二代数字式称重传感器的缺点。它既可以是整体型集成化结构,也可以是分离型模块化结构。最新的第三代数字智能化称重传感器已应用于各种智能化闭环控制多用途、多分量测量与高速动态数字信号处理以及网络通讯场合。 

    热点之三、数字称重系统
  数字称重系统是21世纪称重技术的新概念,它由数字传感器和数字接线盒组成,关于数字传感器的情况前面已做介绍,现在重点介绍一下数字接线盒的情况。
    数字接线盒是英文Digital J-Box的中文名称。是延用模拟传感器的“J-BOX”——接线盒名称。模拟传感器的接线盒是真正起接线作用的器件。而数字接线盒一般除没有显示功能外,包含了称重显示器的基本功能,放大、数/模变换和数据传输。因此,从形式上看,数字接线盒也可视没有显示器的称重显示器。另外现今的一些数字接线盒也备有称重值的显示。因此要严格区分数字接线盒和称重显示器是无明确的界线。但与工业中使用的称重控制仪相比,数字接线盒只有通信接口,而无控制信号的输入和输出口。只通过通信接口RS485或RS232连到专用的显示器或计算机。也有能与现场总线(Field bus)连接的数字接线盒,如gwt公司的PR1720。但是,数字接线盒和数字传感器的出现,虽然从表面上看与过去的模拟结构没有多大区别,而实际上在理念上确有完全不同的进步。
    当前数字称重系统的主要功能体现在:能对传感器通过微电子器件做数字化补偿,使得我们对传感器的制造主要关注其稳能性。因为数字化补偿比模拟补偿的适应范围更宽,更灵活,更精确。第二,数字传感器和数字接线盒可使每一只传感器具有各自的地址,能检测到相应的未处理的原始称重信号,可实现对称重系统的实时监测和诊断。第三,根据以上特点,用数字系统可完成对静态衡器的无砝码校准,此功能在国外已得到认可,在大多数字接线盒的操作说明书均有无砝码校准的操作说明。第四使用无砝码校准技术,可以节省大量的人力、物力和时间。
    数字称重系统在国外得到认可,使用至今也就近十年的时间,它的很多潜在的优点还未充分发挥,目前在配料秤、定量秤/包装秤和冶金、钢铁行业的大型衡器无砝码方面的运用,已显示出模拟数字显示称重仪表所不能完成的优点,遗憾的是在我国数字称重系统除在汽车衡四角偏载方面得到认可和运用外,在其它方面还很少使用和得到认可。 

    热点之四、基于网络的信息称重系统
    随着全球信息技术飞速发展,尤其是Internet的出现及其应用的普及,使得信息技术得以迅速渗透到经济社会的各个领域,标志着人类进入了信息化时代。信息资源已成为与材料和能源同等重要的战略资源;信息技术正以其广泛的渗透性和无与伦比的先进性与传统产业结合;信息产业已发展为世界范围内的朝阳产业和新的经济增长点;信息化水平已经成为衡量企业现代化水平和综合实力的重要标志。因此党的十六大报告提出了“走新型工业化道路,要坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”,为企业发展、经济结构调整指明了方向。
    目前,计算机软件、工业以太网络和工业控制总线技术在衡器称重系统中得到了初步的应用。首先在称重软件技术方面,主要用在三个方面,即物流方面的汽车衡、轨道衡称重软件、工业控制集成系统中的嵌入式称重软件以及综合性称重管理软件。通过称重软件的使用,提高了工作效率、防作弊、维护了企业利益。但是,还存在三个问题,一是起步较晚、基础薄弱,二是称重软件的费用较高,领导不够重视,舍不得投入,三是开发难、标准化较差、实施难、维护成本高等问题。其次是在工业以太网和工业控制总线技术方面,都取得了较好的进展。比如梅特勒-托利多(常州)称重设备系统有限公司研发的“基于互联网技术的分布式称重系统”。该系统允许分布于千里之外的多个称重设备进行可靠的组网工作,而且支持自动故障报警和远程诊断和故障排除。该系统具备实施成本低、通讯实时、可靠性高等特点,在工业过程、商业零售、高速公路车辆检重等领域有着广泛的应用。由济南金钟电子衡器股份有限公司研发的一种总线控制的自动配料系统,基于CAN总线的烧结配料系统在某焦化厂自动烧结配料系统中的应用。主要介绍系统的工艺流程、总体结构、软件设计等,系统配置灵活、组态方便,现场应用的可靠性较好。存在的主要问题是,国内目前生产具有直接接入工业以太网的称重仪表较少,已经落后于企业的需求。改变这种状况的方法有三点,一是提高认识,加强重视程度,二是要引进和培养既懂衡器,又懂网络技术的专业人员,三是投入资金,以便使网络、信息衡器发展壮大。 

    热点之五、开展OIML国际建议研究,促使衡器产品走向国际市场
    OIML是国际计量法制组织的英文简称,针对衡器技术的指标,OIML针对不同的衡器产品,提出了不同的建议。如OIML D-SW国际计量软件指南、OMIL R60称重传感器计量规程和OMIL R51非自动分检衡器等国际建议。开展这方面的研究,有利于衡器生产厂家在开发自己的衡器产品时更好地与国际接轨,使衡器产品达到国际水平,走向国际市场。 

    热点之六、加强衡器基础理论研究
    衡器科技的发展离不开基础理论的研究,当前,我国科学技术理论发展的速度日新月异,尤其是在计算机信息技术、控制工程、系统工程、材料科学、管理工程等方面都取得了丰硕的科研成果。与会专家一致认为:衡器科研人员要加强衡器基础理论的研究,从传感器到仪表,从称重系统到网络。在传感器的研究上,要建立电阻应变片传感器的动态模型,即弹簧-阻尼-单质量自由度系统,通过计算加速度来计算质量,在仪表技术上,要开展自动适应、自动调整、自我诊断、远程管控、模糊控制、神经网络、人工智能等方面的研究,在数据处理上,要开展高速动态称重数据处理关键技术及应用,要开发动态称重计算机软件。在测量系统上,要开展重量与分选、X射线异物检测一体化系统、多线检重系统、车载称重系统、车型自动识别系统等。在衡器可靠性方面,要加强抗干扰、防雷击系统的研究。 

    雄关漫道真如铁,而今迈步从头跃。2007称重技术研讨会已落下帷幕,但是不等于衡器科研已经停止。在2007年我们还要面临很多挑战,我们与工业发达国家在衡器技术上还相差一定的距离,因此,我们要以饱满的热情去积极应战,解放思想、大胆开拓、不断创新,让衡器科技之花更加鲜艳,更加光彩! 
 

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