组合秤中分布式测控算法研究*

2013-05-14 03:18任伟志

计量技术 2013年8期

任伟志

(山西汾西重工有限责任公司，太原 030027 )

0 引言

组合秤是一种先进的定量分装设备，现有的组合秤是通过一台上位计算机集中通过RS485采集多个称重单元中单片机采集的重量数据，在上位计算机集中进行组合计算。由于组合计算量很大，因而要使用高级的计算机才能胜任。本文提出了减少组合计算量的方法，直接用多个称重单元中的单片机进行分布测量、多个称重单元中的单片机组成CAN网，测量数据通过CAN网送各单片机分别进行组合计算。各称重单元的单片机将组合成功的组合也通过CAN通信存入上位组合计算机中，上位组合计算机则按FIFO方式完成对各称重单元组合斗的控制。

1 组合秤工作原理

组合秤工作示意图如图1所示，通常它由若干个称重单元组成，每个称重单元由振动加料器、称重斗和组合斗组成。在各称重单元上方是主振动加料器，在称重单元下方是输出盘。组合秤由主控计算机对各称重单元的加料器、称重斗和组合斗等进行组合控制。组合过程是：首先主控计算机控制主振动器振动使粉状或粒状物料流向各称重单元的振动加料器，控制各称重单元的振动加料器振动，向各称重斗加料；各称重单元获得被测物料的重量后，进行组合计算得到组合重量，并检查是否处于目标质量的允许公差范围之内，若在允许公差范围之内则作为合格组合；最后从合格组合中选择出一个组合值最接近目标质量的最佳组合向输出盘输出。

图1 组合秤结构示意图

如果设一个称重单元符合要求的概率只有0.01,那么14个称重单元一起称则符合目标要求的概率是0.14。如将两个称重单元的称量组合，并且设一个称重单元符合1/2组合目标值的概率是0.01,则两两组合就使总合格的概率提高到了0.01×91，组合成功的概率就会大大提高。每称重单元称重量的概率密度曲线如图2所示。组合秤的性能分析可参考文献[1]。

图2 每称重单元称重量的概率密度曲线

如果由6个称重单元组成组合秤，只进行1个、2个和3个称重单元的组合，则有如表1所示的各种组合。

6个称重单元按1个、2个和3个进行组合，其组合总数：

M个称重单元按1台、2台和3台进行组合其组合总数：

(1)

当组合秤中称重单元数很多时，组合计算次数就很多，例如14台称重单元的组合按式(1)计算就有469种组合，组合秤必须找出符合要求的组合，每一个组合数都要计算。如果由一台上位计算机进行组合计算，其计算量是很大的。为了满足实时要求，就要选用高速计算机，这样就增加了组合秤的成本。为此我们将计算任务分开由各个称重单元中的计算机分别完成，再用CAN网络将它们连接起来构成CAN网的组合秤系统。