基于现场工业总线的煤炭装车称重信号同步采样系统

煤炭装车系统是煤炭生产到运输过程中的重要环节，随着煤炭工业的发展和市场经济的要求，煤矿企业对煤炭外运装车速度和煤炭重量精度都提出了更高的要求。目前装车精度要求通常为0.5%，但由于种种因素，装车精度达不到预期的要求，特别是目前的汽车快速定量装车站，每个汽车装车重量容量在40吨左右，由称重精误差表现的经济损失尤为严重。

影响称重精度的因素有很多，其中最重要的有三类：（1）称重传感器一致性不理想，加之现场环境及安装手段限制，给多个传感器并联组秤带来了不平衡问题。（2）称重传感器离称重仪表距离过远，信号传输中参杂了干扰信号。（3）机械结构存在一定缺陷，称重仓同其他机械结构存在机械耦合。

本文研究了基于现场工业总线的称重信号同步采样系统，对每个传感器都设计了一个精密的采样与滤波模块，就近安装在传感器最近的地方，每个模块均具有独立完成称重数据采集的功能和现场工业总线接口，将所有的传感器信息通过总线的方式发送给远程仪表。

1 模拟信号硬件采样电路

本文中设计的模拟信号采样芯片为ADS1210，该芯片具有高精度、宽动态特性的Δ-Σ型模拟/数字转换器。它的差动输入端可以直接与传感器或微小的电压信号相连。其内部的Δ-Σ结构可确保它的宽动态特性和24位的分辨率。

由于采用了低噪声的输入放大器，可以在转换速度为10 Hz时获得23位的有效分辨率；借助于其内部独特的调制器加速操作模式，在转换速度为1 kHz时仍可达到20位的有效分辨率。本文中将模拟量转换速度设定在1 kHz，此时信号具有20位的有效分辨率。本文MCU为STM32F103RBT6，通过SPI总线对ADS1210进行实时数据采集。采集数据进行在MCU中做软件滤波后，将最终数据通过CAN总线发送给模块网关。

2 基于CAN总线同步采样策略

3 实验结果

为了验证系统的效果，本文对系统进行了模拟实验，实验方法为用4个模拟器分布接入采样模块，上位机空载标定后面对话框内输入0，将所有的模拟器刻度旋转至0，点击空载标定按钮。上位机定点标定对话框内输入8000，将所有的模拟器刻度旋转至刻度6，点击定点标定按钮。

通过实验可在，这种方法可反应每一个传感器的采样结果，通过采样结果可以观察应变电桥的应力大小变化，可根据结果调节现场的安装工艺。

4 结论

本文研究了基于现场工业总线的称重信号同步采样系统，实验结果表明，这种系统有助于反应每一个传感器的应力变化，克服了目前称重仪表只显示求和称结果的弊端。通过每个传感器的采样结果，可以便于我们分析现场传感器的安装工艺是否达到要求，有利于我们提高称重精度。