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領域的新寵，以其調(diào)試簡便、適應現(xiàn)場能力強等優(yōu)勢正在稱重技術領域展露頭角。其中在汽車衡和靜態(tài)軌道衡上的應用為普遍。
     數(shù)字式汽車衡因為采用數(shù)字稱重技術，構成方式與傳統(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（或計算機）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，傳輸線長度可達 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，然后再對其進行 A/D 轉(zhuǎn)換后才能進一步處理，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，調(diào)整角差時直接在儀表中通過軟件來處理，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達到調(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，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，所以，組成汽車衡時即可采用數(shù)字式稱重儀表，也可直接采用計算機配 軟件。兩種構成方式在安裝調(diào)試上無太大區(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，但由于使用習慣和設計習慣等差異，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/發(fā)送負（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（-R）、發(fā)送正（+T）、發(fā)送負（-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，強烈建議不要使用在兩線制接口的數(shù)字儀表上，否則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊故障。接口方式如圖 2 所示。
    注意，無論那種接線方式，接線時首先一定要確保電源線連接正確，尤其在整個秤安裝完畢后
通電調(diào)試前，一定要仔細核對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備工作（前期預備調(diào)試）：
    安裝前，應認真做好以下準備工作，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)、校驗方式等）必須一致；同時，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)，校驗方式也存在無校驗、奇校驗和偶校驗等 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)試帶來很大的麻煩。
    如果存在參數(shù)不一致，安裝前必須先通過數(shù)字傳感器自帶的設置軟件將數(shù)字傳感器的通訊波特率和數(shù)據(jù)格式設置的與儀表一致。有些數(shù)字儀表如耀華的 XK3190-DS1、DS2 等具有開機自動檢測和設置通訊參數(shù)的功能，直接將數(shù)字傳感器逐個與儀表連接即可完成通訊參數(shù)設置。
    2.  確定數(shù)字傳感器的自身濾波強度。
    數(shù)字傳感器自身濾波強度的設置沒有一個固定的標準，一般能滿足現(xiàn)場使用要求即可。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，一般我們建議可將傳感器的濾波強度設置的比終汽車衡工作的濾波強度低 1～3 個級別。以 HBM 的數(shù)字傳感器為例，假如我們終的汽車衡實際工作時使用的濾波強度為 5 級，就可以將HBM 的數(shù)字傳感器設置在 4 級以下（0.5Hz 以上），后續(xù)的濾波由儀表完成，一般儀表濾波可設置在 3 級或 3 級以上。
    如果沒有條件修改數(shù)字傳感器濾波強度，當使用中發(fā)現(xiàn)數(shù)字數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)反應過慢時或穩(wěn)定性差時，也可以通過降低或提高儀表濾波強度方式來達到同樣的效果。
    3.  設置和標識數(shù)字式傳感器的通訊地址。
    設置數(shù)字式傳感器的通訊地址，有人會習慣于傳感器安裝完畢后再進行。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工作。設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置功能來完成。對此沒有統(tǒng)一要求，用戶可根據(jù)現(xiàn)場條件選擇。傳感器地址依照安裝次序由小到大編碼，例如 8 個傳感器，可依次將通訊地址設為：1、2、3、4、5、6、7 和 8。每個數(shù)字式傳感器設置完畢后，在傳感器醒目位置及與接線盒的接口端做出明顯的標識，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。
    數(shù)字式傳感器輸出碼值（即滿量程輸出碼值）一般用戶會不大去關心，其實輸出碼值與汽車衡終的所能達到的計量精度及示值穩(wěn)定至關重要。由于汽車衡都采用多個傳感器，且每個傳感器實際使用的信號范圍一般都在 1/3～1/4F.S 內(nèi)，如果輸出碼值為 30,000 碼，若每個傳感器使用 1/4 量程信號，則每個傳感器實際輸出碼值為 7500 碼，假如整個秤體由 8 個傳感器構成，則秤體滿量程實際輸出為 60000 碼。如果秤終按 1/5000 的精度來標定，則每個 d＝12 碼，這樣的話，傳感器每跳動 6 碼就會產(chǎn)生 1 個分度的跳動，從而導致終示值不穩(wěn)定；同時，對于秤終零位處理也帶來諸多問題。所以，建議用戶一定要注意將傳感器輸出碼值設置的足夠大，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，也需要做到基礎平整可靠，傳感器和秤臺接觸良好，每個傳感器受力相對均勻等。
    個別用戶都會有這樣一個錯誤的觀點：認為數(shù)字式汽車衡由于進行的是數(shù)字方式，可調(diào)整的范圍極其大，所以不必嚴格要求每個數(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，無論傳感器受力差異再大，都能修正過來；但是，現(xiàn)場經(jīng)驗證明，這樣調(diào)試的結果都是暫時的，在使用一段時間后，角差和線性都會發(fā)生較嚴重的改變，導致計量準確度變差。同時，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，我們在一臺數(shù)字式汽車衡安裝完畢后，應先在儀表上設置完傳感器的相關參數(shù)（包括傳感器類型、數(shù)量、每個角位對應的傳感器等），并對秤進行一次簡單標定，然后用盡可能接近滿量程的重物（例如汽車配載砝碼）在秤臺上來回壓 2～6 次，以保證秤臺各部分穩(wěn)固，傳感器垂直受力。壓完后要能看到秤臺壓在空秤時可靠回零，否則需檢查秤臺和傳感器是否存在安裝問題，基礎是否存在不實等問題，問題解決后再重壓秤臺 2～3 次，查看秤回零情況。
    當整個秤體回零理想后，通過查看空秤時每個傳感器輸出的碼值來初步評估傳感器受力情況，我們通過下面的例子來簡要說明以下評估的方法。
    例如：一臺數(shù)字式汽車衡秤體，共安裝了 8 個數(shù)字式傳感器，地址分別為 1～8，分別分布在八個角位（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，符合下面三個條件，說明秤臺安裝良好,傳感器受力相對均勻：
    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 個和 6 個或 8 個以上數(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 
    當前面所有工作完成后，就可以開始對數(shù)字式汽車衡進行角差修正。角差修正前建議對儀 表進行一次簡單的標定，然后再開始壓角和調(diào)整角差。一般數(shù)字式汽車衡儀表都提供手動和自動兩 種角差修正方法，使用哪一種方法全都依賴個人習慣。筆者建議先自動修正角差，然后通過手 動進行微調(diào)修正，這樣，終可得到非常理想的校正結果。
      完成了角差修正，就可以開始對稱進行標定和其它計量性能檢測了。