数字式汽车衡安装调试.docx

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数字式汽车衡安装调试

数字式汽车衡

第一节数字汽车衡的特点

数字汽车衡是应用数字称重技术的电子汽车衡，是未来电子汽车衡技术发展的必然趋势。

数字汽车衡有着模拟汽车衡无法比拟的优势：

具有测量精度高、抗干扰能力强、智能化、测量适应性强以及防作弊等。

由于AD转换直接在传感器内部完成，传感器直接输出数字信号，克服了以往模拟传感器微小模拟信号传输中易受干扰的缺点，增强了系统的抗干扰能力，提高了信号的分辨率和稳定性；也使传感器信号的传输和处理变得更加方便。

传感器与仪表之间由于直接采样了数字通讯技术，也为实现远距离的测控和更智能化的汽车衡提供了便利条件。

数字式称重仪表由于直接处理数字信号，摆脱了模拟式称重仪表存在“敏感区”的缺陷，仪表的抗干扰和现场适应能力得到很大程度的提升，高精度计量的能力大大加强，为高计量精度的称重系统实现提供了可能，也使汽车衡称重仪表走向高度智能化的发展方向。

纯数字信号的传输和处理，杜绝了当前通过改变模拟信号实现计量作弊的可能，增强了汽车衡计量安全性和真实准确性。

数字汽车衡的核心技术是数字式汽车衡仪表技术以及构成数字式传感器的A/D转换（数字化）技术。

数字汽车衡技术实质上是模拟汽车衡仪表技术向模拟传感器技术领域的一种技术延伸，是模拟汽车衡仪表中A/D转换技术应用于传统模拟传感器技术的成功典范。

第二节数字汽车衡的构成

图1数字式汽车衡组成

如图1所示，数字式汽车衡主要由数字式传感器、数字式接线盒以及数字式汽车衡仪表组成。

1、数字式传感器

数字式传感器的概念是相对于输出模拟信号的模拟传感器相对而言的，数字式传感器是指可输出数字信号的传感器。

图2数字传感器原理

现阶段使用的数字式传感器大体构成为：

模拟传感器＋AD转换电路＋控制单元＋数据通讯接口，如图2所示。

1．1数字式传感器的特点

数字式传感器与模拟传感器相比，具有以下特点：

1）抗干扰能力强，稳定性好：

输出数字信号，克服了模拟传感器由于小信号而带来的抗干扰能力差的问题。

2）信号传输距离远：

数字传感器常规都采样数字通讯传输方式进行数据传输，容易实现远距离的传输。

3）高测量精度和分辨率：

由于采用数字方式，客服了模拟传感器在高精度细分测量时细小信号无法正确良好传输的缺陷，实现了模拟式传感器无法实现的细分精度。

4）可多路测量，每个传感器单独访问和直接读数。

1．2数字传感器的接口

数字式传感器与数字仪表之间的信号传输一般都采用命令式数字通讯方式来进行，如RS232 、RS485等，其中以RS485方式最多。

RS485通讯的特点是传输距离远，通讯可靠性高，可以实现以总线为基础的多设备网络方式通讯等特点。

RS485通常有半双工和全双工两种工作方式，如图3所示。

（a）半双工（b）全双工

图3RS485的工作模式

两种通讯方式在数字式传感器中均有用到。

采用半双工方式的数字传感器通常被称为四线制（两根信号线加两根电源线）数字传感器，采用全双工方式的数字传感器通常被称为六线制（四根信号线加两根电源线）数字传感器。

四线制数字传感器和六线制数字传感器的引线定义如图4所示。

图4四线制和六线制数字传感器的引线定义

当前市面上大多数类型的数字传感器为四线制数字传感器，托利多、HBM、苏州仅一以及采用上海耀华DS-A１数字模块的数字传感器为六线制数字传感器。

一般说来，六线制传感器由于其全双工的工作模式决定了性能和可靠性等方面优于四线制数字传感器，现场适应能力远比四线制数字传感器强。

1.3上海耀华DSA1数字化模块：

DS-A1是一款用于模拟传感器数字化的AD转换模块，方便实现将模拟传感器升级为高性能数字传感器。

采用DS-A1构成的数字传感器特色：

1）采用最新的AD转换技术，构成的数字传感器可以输出稳定的100万码。

2）兼容HBM公司AD104数字模块通讯协议。

3）采用可靠的数据存储技术，彻底解决数字传感器参数被破坏或丢失的问题。

4）接口ESD防护，大大降低接口的损害率。

5）电源反接保护，防止因接线错误损坏数字传感器。

6）优异的抗干扰性能：

模块本身良好的电磁兼容性能，决定了由它构成的数字传感器7）抗干扰能力强，性能稳定。

DSA1及构成的数字传感器主要技术参数：

1.4数字传感器的选择：

数字传感器的选择一般根据以下几个指标：

a.数字传感器的线制：

推荐选择六线制。

b.数字传感器的最大输出码：

宜大不宜小。

一般选择在50万码以上，推荐选择100万码或以上。

c.数字传感器的功耗：

越小越好。

功耗决定了数字传感器的工作稳定性以及总线传输距离，功耗小可使信号衰减小，供传感器的电源损耗低，有利于传感器稳定工作，长距离信号传输。

d.端口防护能力：

应选择有防护、防护功能多、防护功能可靠的数字传感器。

e.数字模块安装位置：

宜首选数字模块内置（嵌入）式，尽量避免使用外置（背包）式。

f.传感器参数安全可靠性：

参数安全程度是很关键的一项指标。

2．数字式接线盒

数字式接线盒是数字称重系统连接传感器的专用接线盒，是将多个数字传感器并接成传感器接口总线的一种接线板。

数字式接线盒只起接线作用，没有模拟接线盒的信号调节功能。

所以数字式接线盒内一般没有信号调节的电位器，这也是数字式接线盒与模拟式接线盒的最大区别。

数字式接线盒通常可分为四线制和六线制两种。

四线制数字接线盒主要用于连接四线制数字传感器，六线制数字接线盒通常应用在六线制传感器的接线，也可用在四线制数字传感器的接线上。

3.数字汽车衡仪表：

数字汽车衡仪表直接处理数字传感器输出的数字信号，即可和每个传感器单独进行数据交换，也可批量处理所有传感器输出的信号。

根据所能配接数字传感器传感器的接口通讯工作方式，数字汽车衡仪表分四线制和六线制两种；由于数字汽车衡仪表跟数字传感器以数据通讯方式进行信号传输，所以根据兼容数据通讯协议种类及数量，又分为专用数字汽车衡仪表和通用数字汽车衡仪表。

耀华的XK3190-DS1/DS2仪表属通用数字汽车衡仪表，传感器接口RS485半双工和全双工方式（四线制、六线制）全兼容设计。

DS1数字式汽车衡的特点：

①DS1是一款通用数字仪表：

除联接耀华协议（中航电测、广州电测、宁波本原、宁波夏冰等应用厂家）的数字传感器外，还可兼容HBM（AD104C协议）数字传感器、苏州仅一协议（苏州仅一、中航电测等应用厂家）的数字传感器以及本原、博达等厂家自定协议的数字传感器。

②DS1可连接485全双工（6线制）的数字传感器，也可以连半双工（4线制）方式的数字传感器。

③具有安全可靠的传感器端口防护功能：

a．电源抗浪涌防护。

b．高达15KV的静电防护。

c．具有防雷击保护。

④强接口驱动能力；标准产品可直接连接16个数字式传感器。

接口最大输出电流可达400mA电压DC11.3V。

⑤丰富实用的数字式调试功能。

a．具有自动识别和手动设置传感器的类型，数量，安装位置的功能。

b．数字传感器地址修改，查看的功能。

c．具有数字传感器受力是否均匀的检查功能。

d．自动，手动角差修正的功能。

e．多段线性修正的功能。

f．具有手动线性修正的功能。

g．具有分度值切换的功能。

第三节　数字式汽车衡的信号线路联接

数字式汽车衡以数字信号处理为核心，传感器输出数字信号与仪表之间采用数据通信方式进行信号传输。

1.数字传感器与接线盒的联接

前面说过，数字传感器分四线制和六线制两种方式，下面分别说明一下两种传感器连线接入数字接线盒的方法：

1四线制数字传感器接入接线盒：

四线制传感器一般使用四线制接线盒。

数字传感器与接线盒连接按“同名接线端相连”的原则进行联接，即传感器电源V+接接线盒中的V+，传感器V-接接线盒V-，信号正（T+/R+）接接线盒的信号正（T+/R+），信号负（T-/R-）接接线盒的信号负（T-/R-），如图5、图６所示：

图5四线制数字传感器接入接线盒（四线制接线盒）

图6四线制数字传感器接入六线制接线盒

2六线制数字传感器接入接线盒：

六线制数字传感器与接线盒连接也是按照“同名接线端相连”的原则进行联接，即传感器与接线盒之间电源V+接V+，V-接V-，信号发送正（T+）接信号发送正（T+），信号发送负（T-）接信号发送负（T-），信号接收正（R+）接信号接收正（R+），信号接收负（R-）接信号接收负（T-），如图7所示：

图7六线制数字传感器接入接线盒（六线制接线盒）

2.数字接线盒与数字仪表的联接

数字接线盒连接仪表是通过一条信号总线连接。

接线原则要根据数字传感器的线制来决定。

四线制数字接线盒与仪表按“同名端连接”原则进行连接。

六线制数字接线盒与仪表是按照“电源同名端连接”，“信号线发送连接接收，正对正，负对负”的原则接线。

如图8（a）、（b）所示。

图8数字接线盒与数字仪表之间的总线联接方法

3．XK3190-DS1数字仪表与数字传感器的联接

1）DS1与数字传感器的接口定义：

采用9芯D型（针）插座，针脚定义如下：

1------屏蔽线

2——---信号发送负（T-）

3———信号接受负（R-）

4———-信号发送正（T+）

5------信号接受正（R+）

6-------电源正（V+）

9------电源负（V-）或（GND）

2）XK3190-DS1数字仪表构成的数字式汽车衡整体接线：

由DS1构成的数字式汽车衡整体接线方法如图9所示。

图中以六线制数字传感器为例来说明，四线制传感器的连接与此类似，可参照此图联接。

图9DS1构成的数字汽车衡整体接线示意

第四节　数字式汽车蘅的安装与调试

一、安装准备

在数字汽车衡安装前，必须先做好以下检查工作：

a）检查传感器：

包括数量，地址，型号，量程等。

清点数量是否够，型号是否一致，所用的传感器是否满足次汽车衡的量程要求。

所用传感器的地址有无重复，（查看传感器的地址号）。

如果出现地址重复则需要将其中一个传感器的地址修改。

b）查秤台：

检查称台是否满足要求。

c）检查接线盒：

检查接线盒是否是数字接线盒。

d）编角位号：

角位是指传感器的安装位置，在传感器安装前应先对角位编号，编号顺序凭个人习惯，只要便于记忆即可，对于数字式汽车衡，建议从某一角位开始按顺时针或逆时针方向编为1，2，3…，如图12所示：

图12角位编号示意

二、安装数字传感器

分两部分完成；1）安装传感器，2）联接并检查连线。

1．安装传感器

将确认无地址重复的数字传感器按角位号逐个安装到秤台上，并记录下每个角位的安装的传感器的地址。

为了便于记忆和调试参数设置和查看，建议将数字传感器按地址由小到大的顺序依次安装在1，2，3，4…号角位。

2．联接并检查连线

将数字传感器接入接线盒，并检查连线；按要求连接总线，将每个数字传感器按前面讲的接线方法接入接线盒，检查接线是否正确：

看电源线是否接对，如果是四线制数字传感器，需查看9芯传感器插头是否做了2、3短路，4、5短路连接；六线制数字传感器需检查信号线是否符合“发对收”的原则，确认无误后再将总线插头接入仪表传感器接口。

三、数字汽车衡的调试

完成了数字传感器安装后，便可以开始调试工作。

调试工作一般分：

数字传感器参数设置、秤台调平和角差修正，最后再完成汽车衡的标定。

1.设置传感器参数

设置传感器参数主要即设置仪表中与数字传感器相关的参数，包括:

传感器的类型（DtP）,传感器数量（Dno）,分配各角位传感器的地址,同时也是考验安装工作的一个步骤。

设置数字传感器参数有两种方法：

手动设置和自动设置。

推荐使用自动设置的方法。

原因：

①傻瓜式操作，自动完成类型，数量，各角位传感器的地址等参数的设置。

②可直接测试连线是否正确。

DS1设置传感器参数操作方法：

1：

进入功能：

F1-→输入6个8-→显示“FUNC0”按“1”按“输入”

2：

仪表开始扫描，显示“AtSCAN0

AtSCAN1

┇

AtSCAN4”

如果扫描正确，仪表显示“SURE0”

此时按“1”按：

“输入”确认。

这一步操作，仪表自动识别传感器的工作结束。

接下来仪表显示数字传感器的参数，依次如下：

DtP——类型，0----耀华

1----HBM

2----仅一，中航

3----本源博达（配的协议）

4----夏冰（配的协议）

trA----工作模式，汽车衡=0

轨道衡=1

dno----传感器数量，显示扫描到的传感器的数量。

d01---------XY一号角位安装的传感器的地址

┇┇┇

d08---------XY八号角位安装的传感器的地址

2.传感器安装受力均匀度查看

传感器参数设置完毕后，接下来要查看安装在秤台上的每个数字传感器的受力。

对于一般精度要求的秤，可参照模拟汽车衡查看传感器受力情况的方法进行，如果要求精度高的秤，可以根据空秤时每个传感器输出的数据分析和调平秤台。

秤台调平工作是最关键的一步操作，如果完成的好，会为整个系统长期稳定性带来很大的好处，也有利于获得高计量精度和极低系统误差。

一台安装良好的数字汽车衡，首先应是每个传感器受力都比较均匀，在空秤时应符合以下要求。

1边角上的4个传感器的受力最大的与最小两只传感器的数字相差应不大于其中最小传感器数值30%。

2中间几个受力最大的与最小两只传感器的数字相差应不大于其中最小传感器数值30%。

3同一轴线位置（比如图13中的1号角位与8号角位）上的两只传感器受力差值应小于其中最小值的20％。

4中间的传感器空秤输出值等于边角传感器输出值的1.5～2倍。

DS1数字仪表提供了通过看每个角位的传感器输出的内码来准确判断是否符合要求的方法。

具体操作：

按“测试”显示“tESt0”→按“输入”显示“dd01”→按“输入”显示“d******”（记下1号角位的内码）→按“输入”显示“dd02”→按“输入”显示“d******”（记下2号角位的内码）┈一直到最后一个角位的内码。

然后用上述原则用这些数据来检查每个传感器的受力情况。

例如：

一台装八只传感器（地址分别为1～8）的数字汽车衡，传感器按照地址从小到大的顺序分别安装在1～8号角位，如图13所示，判此秤传感器受力是否均匀的方法为：

图13秤台受力分析示意

1、4、5、8号角位的四只传感器中空秤最大输出值与最小值之差应不大于最小输出值的30%，即:

MAX（1,4,5,8）-MIN（1,4,5,8）≤0.3MIN（1,4,5,8）。

2、3、6、7号角位四只传感器中空秤最大输出值与最小值之差应不大于最小输出值的30%，即:

MAX（2,3,6,7）-MIN（2,3,6,7）≤0.3MIN（2,3,6,7）。

2、3、6、7号角位受力约为1、4、5、8号角位受力的1.5～2倍。

1与8、2与7、3与6、4与5空秤输出数据的差值应小于其中最小值的20％,即：

MAX（1,8）-MIN（1,8）≤0.2MIN（1,8）；

MAX（2,7）-MIN（2,7）≤0.2MIN（2,7）；

MAX（3,6）-MIN（3,6）≤0.2MIN（3,6）；

MAX（4,5）-MIN（4,5）≤0.2MIN（4,5）。

3.角差修正：

选用合适重量的砝码进行压角。

一般压角砝码重量选择的按以下公式进行选择：

压角砝码重量≥最大秤量/（传感器数量－1）

调角差有两种方式自动式和手动式。

自动角差修正无须关心压角砝码是否存在重量误差，调角操作方便，修正精度高，但对基础平整度、称体和传感器安装等要求高，现场条件和设备等要求高。

手动调角差要达到自动修正的精度时，操作要相对繁琐，另外，手动调角差还必须知道压角砝码的具体重量，但它对基础平整度、称体和传感器安装要求相对低，现场适应性强。

操作方法：

按“F1”输入密码→显示“FUnc0”时按“2”按“输入”，（把砝码压在第一个角位）→显示“dcr01”→显示“d******”（等待数据稳定）按“输入”→（把砝码压在第2个角位）仪表显示“dcr02”→显示“d******”（等待数据稳定）按“输入”……→依次操作，直到压完全部角位，仪表返回称重状态。

重新粗略标定一次压角砝码重量，检查角差即可。

一般，在压角前也可先用压角砝码做一次预标定，压角可从任一位置开始，无顺序要求，只要全部角压完即可。

压完角后，仪表显示的重量可能与原来重量示值不一致，这个属正常现象。

要的到好的修正结果，除压角中注意数据要稳定（一般只是个位数据跳动）后再确认外，做好秤台调平也是很关键的。

4、标定：

同于A9、D10等仪表，不再细述。

第五节　数字汽车衡安装调试常见问题实例分析

一、接线故障：

接线问题主要为：

a.使用六线制传感器时信号线没有按照接线规则或应用规则进行接线。

b.接线不可靠。

系统通常会出现以下现象：

1．进行传感器自动设置时，仪表显示“nodc（表示无数字传感器与仪表连接）”；

2．称重状态下，反复依次显示“Err41、Err42、Err43、……、Err48、Err49、Err4A”等（表示仪表与所有传感器均无法正常通讯）信息。

3．通常设置和称重等都正常，但在空秤或某个重量点会出现“Err4*（表示*号传感器与仪表通讯有故障）”，若继续增加或减小一点重量，“Err4*”消失，仪表一切恢复正常。

4．稳定显示“Err4*”，自动扫描传感器，扫描到的数量少于实际数量。

5．自动设置传感器时，扫描的传感器数量比实际多，甚至接一只仪表扫描的结果都为多只。

出错原因：

1）违反“发送接接收，正接正，负接负”的原则进行接线。

这种问题主要集中在刚开始使用我公司产品的用户中。

由于初次使用数字称重产品或初次使用六线制数字传感器，对于数字传感器和数字仪表的接口原理以及六线制的接口定义不熟悉所致。

案例：

有一台数字式汽车衡，使用8只本源数字传感器，采用自动设置传感器，仪表始终显示“nodc”，采用“手动设置传感器”方法操作完毕，仪表反复显示“Err41、Err42、Err43、……、Err48”。

后来通过核对接线发现，用户在通讯线连接时：

T+――T+，T-――T-，R+――R+，R-――R-。

这样的线路实际上等同于没有连接，后按照“发送接接收”的原则重新进行接线，问题解决。

六线方式的传感器，建议一定要按照6线方式连接，但通常使用中，将传感器接为4线方式的很多。

错误表现一般有：

a.误用了每路只有5个接线端子的四线制接线盒而将传感器与仪表之间的通讯线全接为四线制方式。

b.接线盒选用正确，传感器接入接线盒也正确，但与仪表之间的信号总线又使用四芯屏蔽线使接线变成了四线制接线方法。

（较多）

c.接线盒、总线均使用正确，但由于对说明书理解有误，在做9芯接头时做了2、3脚短接、4、5脚短接，最终导致接线成了四线制方式。

案例1：

某客户一台数字式汽车衡，采用本原（耀华协议）的30t数字传感器10只，安装调试均顺利完成，但在使用中会出现个别传感器会丢失（显示Err4*）的问题。

经电话了解，接线时总线采用了4线制连接方式，导致仪表与传感器通讯冲突，出现个别传感器通讯中断所致。

后来通过调整总线，改为6线方式，问题解决。

在实际使用中也要辟免讲六线制传感器直接接成四线制方式使用。

六线制应用为四线制方式，存在极大的问题：

通讯不可靠、数据不稳定。

3）传感器电源反接：

电源接反，通常仪表直接就会轮番显示“Err41、Err42、Err43、……、Err4*”，仪表变压器发热。

二、接线盒问题：

1.数字汽车衡采用模拟接线盒连接：

采用模拟接线盒，实际上增加了电源线路或数据通讯线路上的负载电阻，降低了传感器工作的稳定性以及通讯的可靠性。

另外由于传感器发送和接收接一起，如果使用的是六线制数字传感器，又带来了六线制接成四线制使用的问题。

2.接线盒受潮：

数字接线盒受潮同样会导致数字汽车衡无法正常工作。

现场表现出的现象是：

1）仪表突然出现“Err4*”报错；

2）称量数据严重跳动，数据严重错误，甚至报“Err03”超载信息。

3）查看传感器输出数据时，个别传感器显示“999999”或“------”，或显示数据大幅度的跳变等。

4）个别传感器加载或卸载数据无变化或变化很小。

案例、某客户厂内试验的一台数字式汽车衡，装4只30t数字式传感器，第一天全部调试好，称量、角差等均没有问题。

第二天开机复查时，一开机仪表报“Err43”，查3#传感器，接线无松动。

开机预热一会后，“Err43”消失，但仪表空秤数据大范围跳变，最后变成“Err03”，内码时，空秤显示很大的内码，且严重跳变。

查看传感器输出值，发现3#传感器一会儿“999999”，一会儿“------”，一会儿又变成-28636，一会儿又变成正值。

后测量接线盒，每个接线柱之间均为导通。

确定为接线盒受潮。

将接线盒烘干，测量再无任何导通现象，重新接线，仪表工作正常，称量、角差等均和初调结果一致。

三、秤体加工和安装不达标导致的系统故障

在使用数字传感器和数字仪表后，秤体加工、秤体安装要求和模拟汽车衡一致。

一般秤体加工和安装不达标导致的问题有以下几个：

1.传感器安装受力严重不平衡导致的角差无法消除：

2.秤台挠度不够导致角差无法消除、节差随加载重量成比例增大。

3.秤台扭曲变形导致角差、节差无法消除。

4.两秤台搭接不可靠导致节差过大。

5.传感器量程选择不合理导致秤体无法正常回零。

案例、某客户的两台150t的3×18米数字汽车衡，10个40t中航柱式数字传感器（最大输出10万码），秤体自重22t多，4节秤台。

安装调试完毕后，在后期1年多的使用过程中，每使用1个多月后就出现角差、节差或线性误差过大的问题。

到现场后通过调看10只传感器空秤状态的输出数据（如图1所示，图中括号内为最初安装完毕记录的数据），发现秤台安装存在严重缺陷。

1#130543#167175#185847#132409#14497

（12845）　　　　（16498）（18990）　（12704）（14965）

（13909）（16664）　（14053）　（20424）（12275）

2#137244#163546#141708#1983310#12262

图1空秤传感器输出码（括号内为最初安装完毕记录的数据）

按照空秤受力分析的原则分析：

同一轴线上：

13909―12845＝1054＜0.2×12845＝2569；√

16717－16354＝363＜0.2×16354＝32708；√

18584－14170＝4414＞0.2×14170＝2834；×

19833－13240＝6593＞0.2×13240＝2648；×

14497－12262＝2235＜0.2×12262≈2452；√

从分析可以看出，有两组传感器严重受力不足，后来重新调整后，数据变成图2所示，

1#127373#173385#169507#157799#13215

（12708）（17113）（16049）（17130）（12955）

（13915）（16103）（17060）（16112）（14105）

2#139134#159926#160778#1739010#13957

图2调整后空秤传感器输出码（括号内为80多辆