采用數(shù)字儀表實(shí)現(xiàn)軌道衡系統(tǒng)的計(jì)量與顯示，其功能相對(duì)簡(jiǎn)單，隨著工控機(jī)可靠性提高、成本大幅下降，目前已普遍被用于計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)。以工控機(jī)為平臺(tái)的軌道衡計(jì)量系統(tǒng)，具有豐富的軟件支持，用戶界面人性化，可以遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)便于集中管理，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)稱量、信息記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、信息管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控等更加實(shí)用、完善的功能。

組態(tài)軟件提供了豐富的圖形處理、多種通信協(xié)議以及集成數(shù)據(jù)打印、報(bào)警等功能具有較高的開放性和集成能力，易用性強(qiáng)，為理想的開發(fā)軟件?；诮M態(tài)軟件的軌道衡計(jì)量系統(tǒng)人機(jī)界面簡(jiǎn)潔，能夠自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)判別等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成，監(jiān)控人員能夠及時(shí)、全面、準(zhǔn)確地獲得相關(guān)信息，便于進(jìn)行計(jì)量過程的監(jiān)視和管理。國內(nèi)外現(xiàn)有組態(tài)軟件較多，如FIX，In-Touch，KingView，MCGS等。在軌道衡計(jì)量系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，選用KingView 6.5進(jìn)行軌道衡計(jì)量系統(tǒng)開發(fā)，KingView 6.5支持各種智能模塊、可編程控制器、板卡、智能儀表等，被廣泛用于工控領(lǐng)域，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求。

1 軌道衡計(jì)量系統(tǒng)組成

軌道衡計(jì)量系統(tǒng)由秤重系統(tǒng)、計(jì)量和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)幾個(gè)部分組成，軌道衡計(jì)量系統(tǒng)組成如圖1所示。稱重部分主要包括秤體、橋式稱重傳感器，計(jì)量部分包括工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡與KingView 6.5軟件，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通過以太網(wǎng)，基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)稱重系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

軌道衡工作時(shí)，車輛重力加到計(jì)量臺(tái)面作用到稱重傳感器上，傳感器與接線盒構(gòu)成測(cè)量橋路，當(dāng)彈性體產(chǎn)生形變時(shí)，通過接線盒實(shí)現(xiàn)重力與電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。圖2為傳感器信號(hào)電路圖，電路采用高精度、高抗干擾能力的專用供橋電源。測(cè)量模擬信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡PCL-812PG輸人研華工控機(jī)，利用組態(tài)軟件進(jìn)行相關(guān)處理，實(shí)現(xiàn)高精度計(jì)量與管理工作。

2 軌道衡計(jì)量系統(tǒng)的組態(tài)

采用KingView 6.5進(jìn)行軌道衡計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài)，KingView 6.5內(nèi)嵌數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動(dòng)程序，通過選擇自動(dòng)完成相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序的啟動(dòng)，建立KingView 6.5與數(shù)據(jù)采集卡之間的通訊，此后進(jìn)行軟件組態(tài)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的稱重顯示與數(shù)據(jù)管理功能。

2.1 計(jì)量系統(tǒng)模塊

軌道衡計(jì)量系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)包括主界面、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)庫管理、報(bào)警、歷史曲線和報(bào)表處理等模塊，如圖3所示。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)首先進(jìn)入主界面，通過監(jiān)控畫面反映了軌道衡的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示計(jì)量參數(shù)，各功能模塊通過事件選擇實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)行界面設(shè)計(jì)直接將圖庫中合適的圖形與繪好畫面調(diào)出組合即可，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況定義畫面的動(dòng)畫效果，使得稱量畫面顯示豐富。

KingView 6.5對(duì)外部設(shè)備的管理通過對(duì)邏輯設(shè)備名的管理來實(shí)現(xiàn)的，在數(shù)據(jù)詞典中建立I／O變量，定義了I／O變量后，KingView 6.5通過I／O變量便可以進(jìn)行讀與寫操作，可以直接使用變量名進(jìn)行軌道衡計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示、記錄與分析。

2.2 稱重處理計(jì)算

在軌道衡稱量過程中，由于車輛的振動(dòng)和車輛對(duì)臺(tái)面的沖擊影響，秤重傳感器輸出信號(hào)會(huì)疊加交變信號(hào)。設(shè)計(jì)中除了采用硬件濾掉高頻干擾外，還采用組態(tài)軟件對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高測(cè)量精確度。測(cè)量信號(hào)的數(shù)據(jù)處理采用了單純移動(dòng)平均值法，將測(cè)量信號(hào)進(jìn)行平滑處理。

對(duì)于一組測(cè)量信號(hào)，i=1，2，…，n，處理的平均值y(i)為：

式中， 表示由2m+1個(gè)點(diǎn)組成的左右對(duì)稱的權(quán)函數(shù)，當(dāng)ω(j)為1，即采用矩形權(quán)函數(shù)時(shí)，y(i)= ，N=2m+1，i=m+1，…，n-m，采用單純移動(dòng)平均法對(duì)測(cè)量信號(hào)處理后開始進(jìn)行稱重計(jì)算。

為了得到實(shí)際的重量值，需要進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換，把已處理的有效采集數(shù)據(jù)乘以一定的系數(shù)即可。稱重過程中，由于稱重傳感器和信號(hào)放大電路會(huì)造成測(cè)量信號(hào)非線性，系統(tǒng)采用分段補(bǔ)償方法將整個(gè)稱量段分段，根據(jù)標(biāo)定秤的結(jié)果，對(duì)每段非線性進(jìn)行補(bǔ)償，在重量點(diǎn)之間做線性插補(bǔ)，將修正曲線近似成折線，從而減小誤差，提高軌道衡稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.3 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫查詢、歷史趨勢(shì)曲線、報(bào)表等功能。數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)提供了一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)記錄和管理的工具，KingView 6.5具有SQL訪問功能，SQL訪問管理器用來建立數(shù)據(jù)庫和KingView 6.5變量之間的聯(lián)系，在計(jì)量數(shù)據(jù)管理中，借助SQL訪問管理器，結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能。

設(shè)計(jì)時(shí)，建立一個(gè)Access數(shù)據(jù)庫，構(gòu)造測(cè)量表，添加一個(gè)名為SQL記錄，使用KingView 6.5與Acess進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，要在KingView 6.5數(shù)據(jù)詞典里定義變量，定義變量名稱與變量類型，作為數(shù)據(jù)庫連接時(shí)的連接號(hào)。在KingView 6.5開發(fā)環(huán)境下，建立記錄體，用來連接Access數(shù)據(jù)表格的列和KingView 6.5數(shù)據(jù)詞典中的變量，SQL函數(shù)可以在KingView 6.5的任意一種命令語言中調(diào)用，如：SQL Connect(DeviceID，”dsn=SQL記錄”)。

歷史趨勢(shì)曲線用來反映數(shù)據(jù)變量隨時(shí)間的變化情況，以曲線形式形象地表示，有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢功能，可以完成任何時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)查詢。

數(shù)據(jù)報(bào)表反映計(jì)量過程的數(shù)據(jù)、狀態(tài)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，反映了系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，可以進(jìn)行歷史報(bào)表和實(shí)時(shí)報(bào)表的查詢、編輯和打印。

2.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)置

KingView 6.5為客戶-服務(wù)器模式，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報(bào)警系統(tǒng)，可運(yùn)行在基于TCP／IP的網(wǎng)絡(luò)中，向操作管理人員提供遠(yuǎn)程計(jì)量信息。

遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)時(shí)，需要把網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)上組態(tài)的工程設(shè)置為完全共享方式，對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量工控機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接操作，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)連網(wǎng)設(shè)置，并輸入相關(guān)服務(wù)器的IP地址。

完成遠(yuǎn)程站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型與客戶配置，計(jì)量時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的傳遞與操作。客戶端無需定義變量，組態(tài)王可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的變量進(jìn)行引用，在遠(yuǎn)程監(jiān)控端直接查看軌道衡計(jì)量信息。

3 結(jié) 語

基于KingView 6.5的軌道衡計(jì)量系統(tǒng)開發(fā)效率高，系統(tǒng)易于擴(kuò)展。實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)界面顯示豐富，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量過程的動(dòng)畫、實(shí)時(shí)顯示變化趨勢(shì)，人機(jī)交互方便，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)計(jì)量、數(shù)據(jù)庫管理功能，系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)顯示正常，運(yùn)行穩(wěn)定。