大宗散貨雙向地磅無人值守系統(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)行無人化自動作業(yè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)既定 功能的解決方案。該方案經(jīng)過實(shí)踐的對比驗(yàn)證，具有較大的借鑒意義。

1.引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，自動化控制技術(shù)已越來越 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)。 自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以降低工人的勞動強(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，汽車衡（以下簡稱地磅）無人值守系 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人值守系統(tǒng)為例，將設(shè)計(jì)開 發(fā)及調(diào)試過程中的經(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、單車重量 大的特點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)地磅的無人值守作業(yè)，就必須 結(jié)合此特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

3.系統(tǒng)組成

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

的自動識別；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)控車輛過磅情況，并錄像和截圖 存檔，以備事后查詢；車輛控制系統(tǒng)使用傳感 器檢測車輛位置，配合電子檔桿等設(shè)備控制車 輛通行；語音對講系統(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)程過磅管理；過磅管理軟件集 中處理前端設(shè)備采集到的信息，完成過磅業(yè)務(wù)， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)車輛管理、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)、過磅管理軟 件四個板塊屬于常規(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 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)的對比設(shè)計(jì)

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

4.1自動稱重系統(tǒng)

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

無人值守存在問題：由于地磅稱重儀表都是 安裝于作業(yè)現(xiàn)場，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），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)無人值守作業(yè)后，無法實(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：在無人值守作業(yè)中，通過地磅管 理軟件，設(shè)置車輛上磅前讀取空磅重量的管理模塊，通過軟件讀取的地鎊重載重量，扣除車輛上 磅前的空磅重量，即可得到過磅車輛的真實(shí)重量 并保存到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。此外，通過讀取空磅重量， 可以讓遠(yuǎn)程集控人員對地磅灑落積料量有個直觀 的判斷，指導(dǎo)工作人員及時(shí)對灑料進(jìn)行清理。

4.2 RFID電子車牌系統(tǒng)

在車輛身份識別技術(shù)中，目前常用的有視頻 車牌識別和RFID電子車牌兩種。在實(shí)際應(yīng)用中 我們發(fā)現(xiàn)：視頻車牌識別系統(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)，晴天會因 揚(yáng)塵過大，長時(shí)間未得到及時(shí)清理，會導(dǎo)致視頻 探頭被粉塵覆蓋，降低了識別率；陰雨天氣會因 漿料灑落，遮蓋了車牌號或視頻探頭，降低了識 別率，使得系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況較差，最終予以 否定。

RFID射頻識別系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個 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)簽附著在待識別物體的表面。閱 讀器又稱為讀出裝置，可無接觸地讀取并識別電 子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動識別 物體的目的。進(jìn)一步通過計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí) 現(xiàn)對物體識別信息的采集、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車輛控制系統(tǒng)

對于雙向磅來講，車輛控制系統(tǒng)主要通過檢 測設(shè)備確定車輛行駛位置及狀態(tài)，控制語音系統(tǒng) 做出語音提示，對車輛駕駛?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)車輛 正確過磅的目的。

檢測車輛行駛位置及狀態(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，都會觸發(fā)RFID系 統(tǒng)工作，導(dǎo)致RFID讀寫器頻繁讀取過路車輛信 息，電子檔桿也對應(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)，無法有效判別車輛 的上磅方向，致使整個地磅無人值守系統(tǒng)運(yùn)行混 亂。

針對上述兩種情況，我們結(jié)合作業(yè)實(shí)際，開 發(fā)了車輛上磅方向控制的三光柵（A/B/C; A1/B1/C1)聯(lián)動控制和過磅稱重區(qū)域三光柵（D/E/F) 連鎖控制。當(dāng)車輛上磅時(shí)，依次觸發(fā)A/B兩組光 柵，定為正確的上磅識別，此時(shí)A/B光柵的遮擋 信號通過PLC發(fā)送RFID讀寫器的啟動指令，讀取 上磅車輛的身份，同時(shí)上磅方向電子檔桿抬桿， 允許車輛上磅。當(dāng)車輛通過電子檔桿并釋放紅外 光柵C后，PLC通過紅外光柵C的釋放信號控制 電子檔桿自動落桿，上磅識別結(jié)束。車輛上磅后， 紅外光柵檢測車輛位置，分別為停車位檢測D，用 于檢測車輛是否到達(dá)停車位；車頭檢測E，用于檢 測車輛是否超出地磅；車尾檢測F，用于檢測車輛 是否全部上磅。過磅結(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，控制下磅 方向抬桿，車輛下磅后釋放紅外光柵C1，電子檔 桿自動落桿，完成過磅作業(yè)（反方向作業(yè)同理。 如此一來，滿足了雙向上磅車輛身份的自動識別， 有效避免了光柵意外遮擋的誤識別狀況，實(shí)現(xiàn)了 車輛過磅循環(huán)的很好的控制。

5.結(jié)束語

上述大宗散貨雙向地磅無人值守系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 前后經(jīng)過多次的理論論證和實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證，對于 類似無人值守地磅的設(shè)計(jì)開發(fā)，具有較大的指導(dǎo)

意義。

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