天平廣泛應(yīng)用于科研、國(guó)防、金融、建材、計(jì)量、公路、工礦等企業(yè)進(jìn)行計(jì)量檢測(cè)。天平做為重要的稱(chēng)量?jī)x器，種類(lèi)繁多，按使用范圍大體上可分為工業(yè)天平、分析天平、專(zhuān)用天平。按結(jié)構(gòu)可分為等臂雙盤(pán)阻尼天平、機(jī)械加碼天平、半自動(dòng)機(jī)械加碼電光天平、全自動(dòng)機(jī)械加碼電光天平、單臂天平和電子天平。按精密度可分為精密天平、普通天平。各類(lèi)天平結(jié)構(gòu)各異，但其基本原理是一樣的，都是根據(jù)杠桿原理制成的。
天平是一種專(zhuān)業(yè)計(jì)量設(shè)備，根據(jù)量程范圍和計(jì)量物體不同，天平的主體框架和機(jī)械結(jié)構(gòu)也有所不同，砝碼系統(tǒng)也不盡相同，天平系統(tǒng)核心機(jī)械部件決定天平計(jì)量精度。本文介紹的自動(dòng)計(jì)量天平專(zhuān)門(mén)用于計(jì)量氣體質(zhì)量的非標(biāo)準(zhǔn)天平計(jì)量設(shè)備，計(jì)量飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)氣體指標(biāo)是否滿(mǎn)足要求，以及提供參考數(shù)據(jù)用于發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)人員提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，對(duì)于我國(guó)飛機(jī)核心部件的研發(fā)和提升性能具有積極意義。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)分析
國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)制造工業(yè)天平的研究機(jī)構(gòu)研發(fā)的天平設(shè)備加減碼系統(tǒng)均為人工或者機(jī)械加減碼，操作缺乏靈活，計(jì)量效率和質(zhì)量不利于提升設(shè)備經(jīng)濟(jì)價(jià)值和產(chǎn)品檔次。本項(xiàng)目天平自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)研發(fā)成功填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)天平計(jì)量設(shè)備自動(dòng)化控制的空白，設(shè)備具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，控制系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)PLC作為主控器，同時(shí)驅(qū)動(dòng)4軸獨(dú)立交流伺服系統(tǒng)，上位機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控天平運(yùn)行狀態(tài)，輸入加碼質(zhì)量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)自動(dòng)加減碼，無(wú)論從核心部件還是控制系統(tǒng)都可以和國(guó)外同類(lèi)設(shè)備相媲美。
2.2 天平自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
(1)天平開(kāi)關(guān)： 采用4千瓦三相異步電動(dòng)機(jī)，由接近開(kāi)關(guān)控制停止位置。
(2)秤盤(pán)升降： 采用2.2千瓦三相異步電動(dòng)機(jī)，由接近開(kāi)關(guān)控制停止位置。
(3)自動(dòng)加碼： 左右盤(pán)對(duì)稱(chēng)各一套，分為公斤組（400W伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)）；十公斤組（400W伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)）；百公斤組（120W異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)）。三組砝碼應(yīng)能實(shí)現(xiàn)0kg～199kg任意質(zhì)量的自動(dòng)組合。
2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）控制系統(tǒng)原理：天平自動(dòng)計(jì)量控制系統(tǒng)采用雙主站控制方式，人機(jī)界面和工控PC機(jī)同時(shí)作為主站監(jiān)控從站PLC動(dòng)作，HMI通過(guò)COM1通訊口與PLC COM1（RS232）通訊口連接，工控PC機(jī)通過(guò)COM1通訊口與PLC COM2（RS485）通訊口，從而實(shí)現(xiàn)命令下達(dá)和動(dòng)作反饋等監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化控制要求。主控器臺(tái)達(dá)PLC同時(shí)連接4顆獨(dú)立伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，高速脈沖控制伺服行進(jìn)距離和行進(jìn)速度，達(dá)到精確加減砝碼控制要求，同時(shí)PLC模擬量采集模塊實(shí)時(shí)采集壓力傳感器信號(hào)，轉(zhuǎn)換為壓力數(shù)值供上位機(jī)顯示和程序處理使用，天平其他部件動(dòng)作條件檢測(cè)和動(dòng)作驅(qū)動(dòng)完成均由PLC數(shù)字量輸入輸出接口按照程序邏輯輸出實(shí)現(xiàn)控制功能，如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)原理框圖
（2）配置設(shè)計(jì)：控制系統(tǒng)技術(shù)方案配置如表1所示。表1僅列舉出控制系統(tǒng)主要元器件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器、電磁接觸器、電磁繼電器、按鈕、指示燈等）、檢測(cè)傳感器（壓力傳感器、接近開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等），模擬信號(hào)變送器等元器件，此處均不予贅述。
表1系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)
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序號(hào) |
元件名稱(chēng) |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量（臺(tái)） |
備 注 |
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1 |
電源模塊 |
DVPPS02 |
1 |
DC24V，2A |
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2 |
PLC主機(jī) |
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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