通过采用组态软件实现轨道衡计量系统的设计

采用数字仪表实现轨道衡系统的计量与显示，其功能相对简单，随着工控机可靠性提高、成本大幅下降，目前已普遍被用于计量测试系统。以工控机为平台的轨道衡计量系统，具有丰富的软件支持，用户界面人性化，可以远程联网便于集中管理，能够实现实时称量、信息记录、数据统计、信息管理和远程监控等更加实用、完善的功能。

组态软件提供了丰富的图形处理、多种通信协议以及集成数据打印、报警等功能具有较高的开放性和集成能力，易用性强，为理想的开发软件。基于组态软件的轨道衡计量系统人机界面简洁，能够自动完成数据采集、数据处理、系统运行状态判别等任务，实现系统的集成，监控人员能够及时、全面、准确地获得相关信息，便于进行计量过程的监视和管理。国内外现有组态软件较多，如FIX，In-Touch，KingView，MCGS等。在轨道衡计量系统项目设计中，选用KingView 6.5进行轨道衡计量系统开发，KingView 6.5支持各种智能模块、可编程控制器、板卡、智能仪表等，被广泛用于工控领域，可以满足现场的实际需求。

1 、轨道衡计量系统组成

轨道衡计量系统由秤重系统、计量和网络系统几个部分组成，轨道衡计量系统组成如图1所示。称重部分主要包括秤体、桥式称重传感器，计量部分包括工控机、数据采集卡与KingView 6.5软件，远程监控中心通过以太网，基于TCP／IP网络协议实现称重系统的远程监控。

轨道衡工作时，车辆重力加到计量台面作用到称重传感器上，传感器与接线盒构成测量桥路，当弹性体产生形变时，通过接线盒实现重力与电压信号的转换。图2为传感器信号电路图，电路采用高精度、高抗干扰能力的专用供桥电源。测量模拟信号通过数据采集卡PCL-812PG输人研华工控机，利用组态软件进行相关处理，实现高精度计量与管理工作。

2、 轨道衡计量系统的组态

采用KingView 6.5进行轨道衡计量系统设计时，首先对计量系统进行硬件组态，KingView 6.5内嵌数据采集卡驱动程序，通过选择自动完成相应驱动程序的启动，建立KingView 6.5与数据采集卡之间的通讯，此后进行软件组态设计，实现系统的称重显示与数据管理功能。

2.1 计量系统模块

轨道衡计量系统采用模块化设计，系统包括主界面、参数设置、数据库管理、报警、历史曲线和报表处理等模块，如图3所示。系统运行时首先进入主界面，通过监控画面反映了轨道衡的运行状态，实时动态显示计量参数，各功能模块通过事件选择实现。

运行界面设计直接将图库中合适的图形与绘好画面调出组合即可，同时根据实际情况定义画面的动画效果，使得称量画面显示丰富。

KingView 6.5对外部设备的管理通过对逻辑设备名的管理来实现的，在数据词典中建立I／O变量，定义了I／O变量后，KingView 6.5通过I／O变量便可以进行读与写操作，可以直接使用变量名进行轨道衡计量系统的数据显示、记录与分析。

2.2 称重处理计算

在轨道衡称量过程中，由于车辆的振动和车辆对台面的冲击影响，秤重传感器输出信号会叠加交变信号。设计中除了采用硬件滤掉高频干扰外，还采用组态软件对测量信号进行数据处理，提高测量精确度。测量信号的数据处理采用了单纯移动平均值法，将测量信号进行平滑处理。

对于一组测量信号，i=1，2，…，n，处理的平均值y（i）为：

式中，表示由2m+1个点组成的左右对称的权函数，当ω（j）为1，即采用矩形权函数时，y（i）=，N=2m+1，i=m+1，…，n-m，采用单纯移动平均法对测量信号处理后开始进行称重计算。

为了得到实际的重量值，需要进行工程量转换，把已处理的有效采集数据乘以一定的系数即可。称重过程中，由于称重传感器和信号放大电路会造成测量信号非线性，系统采用分段补偿方法将整个称量段分段，根据标定秤的结果，对每段非线性进行补偿，在重量点之间做线性插补，将修正曲线近似成折线，从而减小误差，提高轨道衡称量结果的准确度。

2.3 数据管理

系统设计了数据库查询、历史趋势曲线、报表等功能。数据库为系统提供了一个强大的数据记录和管理的工具，KingView 6.5具有SQL访问功能，SQL访问管理器用来建立数据库和KingView 6.5变量之间的联系，在计量数据管理中，借助SQL访问管理器，结合Access数据库实现数据管理功能。

设计时，建立一个Access数据库，构造测量表，添加一个名为SQL记录，使用KingView 6.5与Acess进行数据交换时，要在KingView 6.5数据词典里定义变量，定义变量名称与变量类型，作为数据库连接时的连接号。在KingView 6.5开发环境下，建立记录体，用来连接Access数据表格的列和KingView 6.5数据词典中的变量，SQL函数可以在KingView 6.5的任意一种命令语言中调用，如：SQL Connect（DeviceID，”dsn=SQL记录”）。

历史趋势曲线用来反映数据变量随时间的变化情况，以曲线形式形象地表示，有数据存储和查询功能，可以完成任何时间段的历史数据查询。

数据报表反映计量过程的数据、状态，并对数据进行记录，反映了系统实时运行情况，可以进行历史报表和实时报表的查询、编辑和打印。

2.4 远程监控设置

KingView 6.5为客户-服务器模式，支持分布式历史数据库和分布式报警系统，可运行在基于TCP／IP的网络中，向操作管理人员提供远程计量信息。

远程监控设计时，需要把网络站点上组态的工程设置为完全共享方式，对远程监控计算机与现场计量工控机进行网络连接操作，进行网络参数连网设置，并输入相关服务器的IP地址。

完成远程站点的节点类型与客户配置，计量时就可以实现系统信息的传递与操作。客户端无需定义变量，组态王可以对网络中的变量进行引用，在远程监控端直接查看轨道衡计量信息。

3、 结 语

基于KingView 6.5的轨道衡计量系统开发效率高，系统易于扩展。实时计量系统界面显示丰富，实现了计量过程的动画、实时显示变化趋势，人机交互方便，可以实现连续计量、数据库管理功能，系统调试数据显示正常，运行稳定。

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