微機在軌道衡動態計量中的應用
發布時間：2017-09-01
軌道衡是鐵路、礦山、冶金、建材、化工、重要機械等工業對大宗貨物進行計量的重要工具。動態計量是指列車在運行過程中，對裝載的貨物進行自動計量的一種新方法。目前。國內有些廠家也曾采用單板機或單片機研制電子軌道衡，但是這些設備沒有屏幕顯示計量結果;沒有磁盤或其它外存貯器隨時儲存;沒有漢字顯示信息提示不方便。微機動態軌道衡系統，用普通286或386微機進行動態計量的新方法，本方法能在屏幕上跟蹤顯示每節列車計量結果，累計重量，車節序號，車速等，并把以上數據存盤和打印。由于系統配制了高速A/D接口和控制接口，加之微機系統具有高的處理能力，計量速度和精度都有很大提高。并配有漢字系統，屏幕顯示方便。
系統的組成
由單臺面軌道衡，接口電路及微機系統組成。
軌道衡臺面有鋼軌與兩側引軌對“接”，臺面下有高載重的托梁，托梁下面有四個壓力傳感器，當有車進臺面時，壓力通過鋼軌及托梁傳給傳感器，傳感器產生一定比例的模擬電壓信號，送A/D轉換器。為提高模擬電壓幅值，還可把四個傳感器接成申聯方式。為防止天氣變化對壓力傳感器精度影響，四個傳感器配有護罩，罩內裝有受控的電熱器，保持罩內恒溫。
接口電路由A/D數據采集和開關控制邏輯兩部分組成。A/D電路是軌道衡與微機的計量數據接口，開關控制邏輯用于標準車輛識別，車速檢測，車節計數及A/D啟停等控制，圖1中K為車的軸輪信號，Ag和Bg為車體信號。計量時微機對A/D采集數據進行處理，并由屏幕顯示車節序號，是否標準車、車速、行使方向以及計量結果，同時由打印機打印，數據存盤。
工作原理
在列車到來之前，主程序首先把兩個8253芯片初始化，8253(l)的“。”通道設為分頻工作方式，“1”通道設為外計數方式，8253(2)的“。”和“1”通道均設為外計數方式。同時，程序還把控制觸發器Ql和Q2置。
無車時Ag、Bg及K開關(光電式)信號均為低電平，系統工作在查詢方式，等待列車進軌道衡。
1.檢測列車方向
系統工作時，由主程序重復查詢緩沖器74LS241的輸出端Do和Dl狀態，若Dl先為1(Ag先為高電平)，列車從右邊駛進臺面。若Do先為1(Bg先為高電平)列車從左邊駛進臺面。此時，微機屏幕顯示出列車方向標志(~或~)。
2.檢測車速
檢測車速度的目的是顯示車速和在超速時報警。檢測車速是以列車的固定位置(如車箱前沿)通過定長距離而計算出來。
例如，臺面上Ag和Bg開關距離為1米，設列車從右向左行駛，當車進入臺面，且一節車的前沿到達Ag時，Ag變高電平，經單穩2使觸發器Ql變1，8253(1)的1通道開始計數，單穩態2和QI的輸出波形如圖3所示。“1”通道的計數脈沖來自O通道的分頻輸出，O通道的輸入脈沖來自主時鐘，主時鐘是否再加分頻要由主時鐘頻率而定，一般使用的8253芯片其計數頻率在ZMHz之內。當車箱前沿經Ag到達Bg時，Bg變高電平，經單穩3使Ql變，’0”，“1”通道停止計數。此時，系統不斷查詢74LS241的Dl和Do(即Ag和Bg信號)位狀態。若同時為1，則讀1通道計數值，再由上式計算出列車速度，經轉換送屏幕顯示，若列車超速則報警。當列車速度太快時，會對軌道衡產生過大機械沖擊和振動，影響計量精度，但是軌道衡一般是安裝在工廠、礦山、大型貨場或碼頭進出口處，車速不會超過每小時12公里，所以設計限速每小時15公里報警。
3.數據采集過程
數據采集工作在查詢方式下，可使采集、啟停反應速度最快。
系統完成列車方向識別和車速檢測后，主程序重復查詢緩沖器74LS241的輸出端DZ位狀態，若為，’1”，說明車的第一軸輪壓到臺面的中心位置，K信號使觸發器QZ翻轉(QZ為“1”)，波形見圖3所示。此時系統開始采集計量數據，同時繼續查詢74Ls241的DZ位狀態。若為“o”，說明第二個軸輪壓到臺面中心位置，系統停止計量采集，完成了一個轉架的數據采集。之后，系統繼續查詢74LS241的DZ位狀態，等待第三、四軸輪進臺面進行第二個轉向架數據采集。當兩個轉向架數據采集完畢，進行數據處理及求和運算，結果暫存，然后等待是否為標準車識別。
數據采集時間在一個轉向架(2對軸輪)進臺面后列車行駛兩軸心距離這段時間，轉向架兩軸心距離一般是1.74米左右，車速一般不會超過V一12公里/小時，采集時間為T一0.5225秒。若A/D轉換最慢速度為120拜S(一般A/D轉換速度在50拌S之內)，則數據采集的次數為4350，足能滿足數據處理的精度要求。
4.車輛計數和標準車識別
當每一節車經過臺面，尾端離開Ag(反向為Bg)時，“與非”門G點產生正跳變，使單穩l產生脈沖并送8253(2)的。通道計數，如圖2和圖3所示。單穩1的輸出脈寬事先調整到足夠中斷申請到響應時的要求，CPU響應中斷后，由中斷程序讀8253(2)的o通道計數值，經過轉換送屏幕顯示，該值就是車輛信號，也是車輛節數累計值。凡是有四對軸輪，兩個轉向架的車定為標準車，否則為非標車。中斷程序完成上述車輛節數顯示后，讀8253(2)的1通道(軸輪對數)計數值，若等于四，則為標準車，否則為非標準車，是標準車，則顯示車的計量結果，否則只顯示非標準記號，本節車的計量結果放棄。
5.接口I/O地址分配(如表l)
軟件結構
軟件用匯編語言編寫，主要由主程序和中斷程序組成，主程序含有數據采集，數據處理、鍵盤處理、數制轉換等子程序，本文只介紹主程序和中斷程序流程。
主程序流程系統初始化時，設置8253芯片工作方式和計數初值，把控制觸發器Ql和QZ清零，設置中斷程序向量表。然后，以查詢方式檢測列車方向和列車進臺面速度，同時在屏幕上顯示檢測結果。計數數據采集是查詢工作方式，這比中斷方式反映快，采集點數由程序設定，本程序為800點循環，足能滿足精度要求。
系統由軟件定義了Fl功能鍵，用于列車結束計量時人工回答信號，若用戶不需要列車繼續計量，Fl功能鍵能夠結束計量工作。全列車計量結束時開始打印計量數據，并將數據存盤以便后期查詢。
中斷請求及響應由每節列車尾端到來時產生，中斷程序完成車節計數器讀出及顯示，標準車識別，顯示每節車計量結果。
中斷請求線接在微機I/0擴展槽的IRZ端，它是內部8259的一個外部中斷輸人端(未用)，向量號為OAH，用IX)S功能25號調用把中斷程序的人口地址置人內存的中斷向量表中:
MOVAH，25H
MOVAL，OAH(向量號)
INT21H
人口:DX=中斷程序人口地址的偏移地址;
DS=中斷程序人口地址的段地址。
本系統經過了軟硬件綜合模擬實驗，計量速度可達15公里/小時以上，精度達到萬分之五，具有自動顯示、自動累計、自動打印，自動存盤以及超速報警等多種功能，幾乎不需要與用戶對話，使用方便。計量噸位也不受限制，只要軌道衡機械強度可以，壓力傳感器在允許范圍，都能正常工作。
本系統軟件經過優化設計，控制接口采用了標準器件，數據開關采用(車輪信號)K設在秤臺中心位置，秤臺面長度大于一個轉向軸間距。因此，計量時避開了列車進臺面時產生的機械振動，確保了采集數據的可靠性。所用的檢測開關，完全對稱設置，因此不受來車方向的限制。系統用的是單面轉向架計量，只要是四對軸輪的雙轉向架的列車均可以在本系統計量。
摘自：中國計量測控網
