垃圾吊自动定位称重计量管理系统

一、概述

垃圾焚烧发电的工艺流程是：生活垃圾由垃圾车定期运入电厂，经设在厂区内的地磅进行计量后，自动卸入垃圾堆库。生产运行时，垃圾经垃圾吊转卸到炉前垃圾料斗，经垃圾给料机连续均匀送入焚烧炉内；同时粒度合格的辅助燃料煤，经计量后由输煤皮带送入炉前钢制大煤斗，通过炉前皮带称重式给煤机计量后送入炉膛内燃烧。

OCS-ZD-00垃圾吊自动定位称重计量管理系统（专利号：ZL201410781358.2）就是为解决垃圾与燃料煤精准配比而开发研制的。                                                                                 

    适应工作环境及生产人员安全保障措施

    因垃圾堆放时会产生大量有害气体、病毒、病菌及恶臭，所以抓斗天车是在全密封隔离的玻璃房内遥控操作的，这就要求天车上的仪表仪器尽可能的减少甚至不进行日常维护，以减少和避免生产环境对维护人员的人身伤害。

    选择合理的数据发送和接收模式

    重量数据和位置数据经数字化处理后由电台发送和接收，这样保证了数据的有效传输，减少和避免生产环境对维护人员的人身伤害。

    垃圾抓斗天车自动计量系统高精度准确计量保障措施

    通常要求，天车秤准确称重计量必须达到的指标是：静态标定精度0.1%F.S，系统综合精度0.3%F.S。要可靠实现天车秤高精度准确计量，必须采取以下诸多保障措施。

    1)、选择合理的秤体结构方案并配置高精度称重传感器。

    实践证明最常用的为双层架小车式秤体结构方案，配置精度等级优于0.03% F.S、抗偏抗侧抗冲击能力强的钢球承载双孔梁式称重传感器。该方案突出特点是：计量精度高，不会降低原天车的安全系数和工艺。

    2)、选用数字称重仪表组成数字电子秤。

    数字称重仪表能够从根本上解决模拟式电子秤计量精度差的缺陷。数字称重仪表突出优势是：

    ※ mV级模拟信号先行转换放大V级数字信号再无线传送，有效解决了射频干扰和电磁干扰问题，有效抗击强电干扰和浪涌冲击影响；

    ※ 数字信号无线无损传输可靠距离可达1000米；

    ※ 数字信号加密传输，防止篡改，难以作弊，确保称量安全可靠；

    ※ 各只传感器分别采样和AD转换，采用数字和算技术代替传统的模拟和算技术，通过工业总线协议传送数据，高速高效可靠；

    ※ AD分辨率更高（24位），采样速度更快（200次/秒），显示分度数更大（50000），非线性优于0.01%F.S，计量精度更有保证。

    ※ 无线远程标定，无砝码标定。

    3)、启用射频智能定位仪，精确定位投料口位置。

    4)、启用数字分站和数字主站。

数字分站同时有线接收称重仪表数据、无线接收大小车位置数据，处理完毕后实时上传至数字主站，而每台数字主站可同时带动四台数字分站工作，并实时将数据上传至上位机或PLC系统，很好地实现了自动称重计量准确、方便和快捷。

 

二、主要功能

    1)、重量数据采集无线发送（多路智能转换器+数字电台发送）

    2)、称重数据实时显示（数字仪表+数字电台接收）

    3)、大小车位置数据采集无线发送（智能定位仪+位置传感器+数字电台发送）

    4)、有效数据自动累加，计量数据的显示和查看，生成各种报表，位置数据的分析和处理（数字分站+数字电台接收）

    5)、天车超载报警和安全保护

    称重仪表设计有起重量限制器的功能，可编程继电器输出动作点，在实现准确计量的同时,还可以实现天车超载报警控制功能和安全保护功能。不必再另行安装起重量限制器，避免和节省了用户重复投资。

    6)、无线远程标定

    称重仪表可实现无线远程标定和无砝码标定。

    7)、自动定位称重计量

系统设计有位置信号采集接口及控制程序，通过配置RFID自动识别装置，它将安装在现场明晰驻在物（定位点）的标签通过RFID读卡器接入称重控制仪表，根据工厂的工艺流程，将参与系统的每部天车运行过程中的重量信息、位置信息和时间信息收集整合，再借助无线数传技术、计算机技术及网络工程技术对采集到的数据进行理解、推理、认知和自学习，进而实现对天车运行过程和运行状态进行自动跟踪、智能分析、模拟现场动态监测和数据统计图表生成等，最终组成垃圾垃圾吊自动定位称重计量管理系统。

 

三、系统特点

    1)、模块化结构

    系统包括多个数据采集子系统，每个子系统单独工作，分别实施重量数据模数转换、位置数据的采集等，从而构成一个完整的系统,并通过无线远传至数字仪表和分站进行数据处理。

    2)、系统的稳定性好

    输出信号经高增益，低漂移，高阻抗的运算放大器进行放大。采用单片微处理控制，速度快，精度高，性能稳定可靠。

    3)、适应高温，强震动，粉尘，腐蚀，强磁场的工业环境。

 

四、系统组成

    1、系统简介

每套电子称重系统显示部分安装在桥式起重机地面控制室内，重量数据采集系统（多路智能转换器+数字电台发送）和大小车位置数据采集系统（智能定位仪+位置传感器+数字电台发送）安装在天车的大车和小车上。量数据无线发送至数字称重仪表对数据自动显示并有线传送至分站，位置数据无线发送至分站，分站将采集到的重量信息，位置信息，物料信息,车号信息有线发送至主站，主站分析整理后上传至上位机或PLC管理系统，每台主站可同时带动识别四台分站（四部天车）。

    （1）、多路智能转换器（专利号：ZL2014202491380）

      将传感器重力信号转为电信号，

      送到多路智能转换器变成RS485 数字信号。

    （2）、位置传感器（专利号：ZL2o1410781358.2）

      RF射频数据存储器，

      用于存储物料信息和位置信息。

    （3）、智能定位仪（专利号：ZL2o1410781358.2）

      用于识别物料信息和位置信息，并处理发送至数字电台。

    （4）、数字称重仪表（专利号：ZL201120320819.8）

    电子天车秤仪表是我公司专利产品（ZL201120320819.8），是我公司结合多年的工业称重经验为满足客户现场多样功能需求而研制开发的一款工业型多功能智能称重控制仪表，其制造符合《GBT7724-2008电子称重仪表》标准的要求。

    本仪表内核控制采用最新32位高性能处理器，集成最新实时嵌入式操作系统，拥有许多特殊的先进性能，如: 抗干扰性强，全程数字化数据处理、全面板数字调校。仪表的硬件和软件均采用模块化设计理念，可以配套多种智能模块和多种通讯协议工作方式，各个模块之间加密传输，可以防作弊操作。本仪表软件接口丰富，软件功能齐全，可以满足天车秤、钢包秤、料斗秤、平台秤、抓斗秤、转载机、轨道秤、定量包装秤等各种电子衡器以及工业自动化称重控制系统。

    ◆ 功能特点

     ※  适用于所有模拟式或数字式电阻应变式称重传感器。

     ※  操作简单，有零点校正、增益校正、加载标定和免加载标定四种标定与校秤方法，可适应多种场合。

     ※  特有的免加载标定程序支持参数化自动调校，不需要实物校称，满足大吨位物料称量应用。

     ※  仪表高速口最多可挂载24个外置称重模块，可实现一表多秤（最多12个）功能，用以消除称重传感器并接产生的误差，能够单独处理存储每个模块的标定数据，抗偏载，提升精度。

     ※  防作弊功能，仪表通讯协议采用特殊加密算法，防止篡改，大大增强系统安全可靠性。独特的系统参数再恢复功能，支持在线系统升级。

     ※  运行实时故障检测及报警，直接输出单一传感器故障报告，维护便捷。

     ※  对于天车称重计量可选择卷筒钢丝绳重量补偿、超载报警安全控制、远程操作、自动定位称重功能。

     ※  可选为装载累加计量场合如抓斗天车装车计量、电磁吊装料计量和装载机装车计量等。

     ※  驱动低功耗热敏微打，打印称量记录或小型报表。

     ※  具有自我诊断功能和时钟功能，断电数据保存不丢失，可设置显示时间和日期，海量保存数据列表。

    ◆ 仪表技术性能

     ※  工作电源：AC 165V～265V，48Hz～62Hz。

     ※  工作环境温度：-10℃～45℃。

     ※  工作环境湿度10%～90%，无冷凝。

     ※  消耗功率：10W - 30W（最大配置时）。

     ※  显示分度数：最大显示分度数为50,000，显示分度值可选1, 2, 5, 10, 20, 50, 100或 200。

     ※  称重模块接口：可选择外挂单路AD模块或者多路智能转换器（供电10VDC/500mA，可接16路模拟称重传感器，接口方式RS-485）。

     ※  AD采集：采用∑/△ 24位A/D高速采样，每秒200次，内置128倍高增益，高信噪比。

     ※  输入灵敏度 ：1μV/D～200μV/D。

     ※  非线性误差 ：≤0.01% F.S。

     ※  速度信号接口：可接入编码器信号用于测速。

     ※  模拟量输出：两路12位4-20mA输出(可调整为0-20mA或1-5V或1-10V或0-5V或0-10V)。

     ※  继电器输出：共三路，其中两路普通继电器带载能力220V/5A，另一路功率继电器带载能力380V/30A。

     ※  开关量输入：共四路，接口电压24V，有效电流5mA，干结点输入，用于外部键控和远程操作。

     ※  通讯接口：两路RS-232，两路RS-485(含称重模块接口)，支持与本公司所有外置模块的智能通讯，支持Modbus RTU，采用分布式测控体系，远至1000米无损数字化传输。

     ※  通讯协议：可选择适配托利多、耀华、柯力、杰曼等厂家通讯格式以及MODBUS通用格式。

    （5）、电子天车秤用称重传感器

    传感器轴压式秤体结构方案通常采用鱼背面承载桥式传感器，其特点为承载面圆弧R能适应不同轴径，能够保证轴受载弯曲变形或安装水平度稍有偏差时仍能保持很高的计量精度。为满足冶金等行业高温作业需要，该传感器需要设计为耐高温称重传感器（最高耐温200℃），采用进口玻璃纤维增强型聚酰亚安基底卡码温度自补偿应变计设计制造，在长期高温热幅射、环境温度梯变或瞬变等恶劣条件下，能保持称重或测力的准确性和稳定性，可替代国外进口耐高温传感器产品。

    电子天车秤用称重传感器具有双剪切梁桥式、高温贴片、吨位量程大、鱼背面轴承载活络连接、抗偏抗侧抗冲击能力强、维修更换方便、安全可靠等特点。

    耐高温称重传感器主要技术性能指标如下：

     ※  允许工作温度;-40—+200℃

     ※  零点温度补偿范围:-20—+200℃

     ※  零点温度影响:0.02%F.S/10℃

     ※  灵敏度温度系数:0.03%F.S/10℃

     ※  绝缘电阻:≥2000MΩ(50V)

     ※  灵敏度:1mv/V ,1.5mv/V ，2mv/V可选

     ※  安全过载能力：150%F.S

     ※  极限过载能力：200%F.S

    （6）、电子天车秤用无线数传电台

    根据实际需要，通常用于电子天车秤的无线数传电台包括两种选择：进口大功率远距离数传电台和国产中距离无线数传电台，都能够适应远距离传输和电磁干扰严重的工况。

    无线数传电台主要性能特点：

     ※ 进口：工作频段223～235MHz,16个半双工频道可编程设置，

  国产：工作频段430～480MHz，32个半双工频道可编程设置或者编码开关设置。

     ※ 进口：功率1W～10W可调，传输距离1000米～10公里（空旷无阻挡），

  国产：功率500mW，传输距离4000米（空旷无阻挡）。

     ※ 具有“长发”保护功能，可连续不间断工作。

     ※ 不串频不跑频，采用温度补偿电路, 工作温度范围-30℃～+70℃，频率稳定度达1.5PPM。

     ※ 采用先进的低噪声、宽频带、高效率场效应管功率放大器,功耗低、杂波小、发热少、可靠性高。

     ※ 铝壳封装，屏蔽好, 散热性好,可保证数传电台连续工作。

     ※ 优质高增益吸盘天线确保信号传输质量并达到较远的传输距离。                                  

    （7）、分站(专利号：ZL2o1410781358.2)

    本仪表是专门为实现天车自动定位称重计量管理而开发的一款分站，主要功能是通过两个通迅串口RS232接收位置信息，一个通迅RS485串口接收称重信息，另一个通迅RS485串口负责将上述信息无线发送给主站。

    技术指标

     ※ 工作电源：AC 165V～265V，48Hz～62Hz。

     ※ 工作环境温度：-10℃～45℃。

     ※ 工作环境湿度10%～90%，无冷凝。

     ※ 消耗功率：10W - 30W（最大配置时）。

     ※ 显示分度数：最大显示分度数为50,000，显示分度值可选1, 2, 5, 10, 20, 50, 100或 200。

     ※ AD采集：采用∑/△ 24位A/D高速采样，每秒200次/秒，内置128倍高增益，高信噪比。

     ※ 输入灵敏度 ：1μV/D～200μV/D。

     ※ 非线性误差 ：≤0.01% F.S。

     ※ 模拟量输出：两路12位4-20mA输出(可调整为0-20mA或1-5V或2-10V或0-5V或0-10V)。

     ※ 继电器输出：共三路，其中两路普通继电器输出，带载能力220V/5A，另一路功率继电器输出，带载能力380V/30A。

     ※ 开关量输入：共四路，接口电压24V，有效电流5mA，干结点输入，用于外部键控和远程操作。

     ※ 通讯接口：两路RS-232，两路RS-485(含称重模块接口)，支持与本公司所有外置模块的智能通讯，支持Modbus RTU，采用分布式测控体系，远至1000米无损数字化传输。

     ※ 通讯协议：可选择适配托利多、耀华、柯力、杰曼等厂家通讯格式以及MODBUS通用格式。