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自從上世紀(jì)八十年代，徐州礦務(wù)集團(tuán)公司使用第一臺(tái)由梅特勒-托利多生產(chǎn)的100t模擬式全電

子汽車衡以來，電子汽車衡和電子軌道衡在全集團(tuán)公司的普及率已達(dá)到98%以上。電子軌道衡和電

子汽車衡比機(jī)械式衡器的稱量速度快、計(jì)量準(zhǔn)確性高，具有自動(dòng)稱量、自動(dòng)顯示、自動(dòng)打印、大屏

幕顯示等功能，并通過與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)還能實(shí)現(xiàn)稱重?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳,給煤炭稱重計(jì)量帶來了極大的便利，給

煤礦生產(chǎn)經(jīng)營帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

但是，長期以來，我們使用的電子軌道衡和電子汽車衡是由模擬式稱重傳感器或是帶接線盒的

數(shù)字式稱重傳感器組成的。由于它們都存在著秤體結(jié)構(gòu)不合理、防雷擊、防作弊性能差、可靠性低

等缺點(diǎn)，給煤炭稱重計(jì)量帶來了一定的不便，已不能適應(yīng)現(xiàn)代煤炭稱重計(jì)量的要求。因此，為了進(jìn)

一步提高電子軌道衡、電子汽車衡的防雷擊、防作弊能力和運(yùn)行的可靠性，確保其計(jì)量準(zhǔn)確可靠，

滿足物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新要求，我們轉(zhuǎn)變觀念、積極創(chuàng)新。2011年，我們選擇了梅特勒-托利多提供的

革命性的PDX車輛衡升級套裝服務(wù)方案，先后對電子軌道衡、電子汽車衡，共計(jì)3臺(tái)用于貿(mào)易結(jié)

算的大型電子衡器進(jìn)行升級改造，收到了較好的效果。

一、PDXTM數(shù)字傳感器的組成原理

數(shù)字式稱重傳感器（簡稱數(shù)字傳感器），是在傳統(tǒng)的模擬式稱重傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一

種新型的稱重傳感器，與模擬式傳感器相比，它具有可靠性高、數(shù)字內(nèi)核具有保護(hù)電路，有故障報(bào)

警指示，一致性好、免標(biāo)定，角差容易調(diào)整，傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速度快、防作弊效果顯著，降低了

使用成本等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字傳感器工作原理如圖1所示。

傳感器的毫伏信號從應(yīng)變計(jì)輸出以后，直接到放大器的前端由超低噪音精密儀表放大器放大后

圖1 數(shù)字傳感器工作原理圖

送至A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)字傳感器的核心處理器CPU對A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理。主要

是對各種環(huán)境參數(shù)變化引起的弱小誤差進(jìn)行計(jì)算和修正，其中包括：零點(diǎn)修正、線性修正、靈敏度

溫度修正、重力加速度修正、滯后補(bǔ)償、蠕變補(bǔ)償、零點(diǎn)跟蹤等。CPU把處理好的數(shù)據(jù)通過RS485

接口輸出。RS485信號能實(shí)現(xiàn)工業(yè)級通訊，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1.2km，可在惡劣的電磁干擾背景環(huán)

境下可靠工作。

與模擬式傳感器和

早期的數(shù)字傳感器相比，

PDXTM新型數(shù)字傳感器

具有顯著的優(yōu)勢。在它的

設(shè)計(jì)中考慮了產(chǎn)品的耐

用性，并引入了嶄新的可

靠性設(shè)計(jì)理念，將車輛衡

的可靠性提高到了一個(gè)

嶄新的水準(zhǔn)。稱重傳感器

的內(nèi)置微處理器可持續(xù)

補(bǔ)償不斷變化的外部影

響，例如溫度、非線性、

滯后和蠕變等，從而為用

戶提供了最精確的車輛

衡產(chǎn)品，全面的內(nèi)置預(yù)診

斷功能是其突出的特點(diǎn)。

PDXTM新型數(shù)字傳感器

的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 PDX新型數(shù)字傳感器的組成結(jié)構(gòu)

二、PDXTM數(shù)字傳感器的性能

數(shù)字傳感器的性能經(jīng)受了長達(dá)20多年的時(shí)間考驗(yàn)，同時(shí)其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性也得到了進(jìn)一步的

論證。新一代的PDX數(shù)字式傳感器更將其可靠性提升到一個(gè)全新水準(zhǔn)。創(chuàng)新研發(fā)了最新的預(yù)診斷

功能，可以實(shí)時(shí)提供衡器性能狀態(tài)的相關(guān)信息。這種先進(jìn)的稱重技術(shù)不僅保證稱重?cái)?shù)據(jù)的精確和可

靠，而且能夠幫助你快速實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)，其主要技術(shù)性能指標(biāo)和功能特點(diǎn)如表1所示。

表1 主要技術(shù)性能指標(biāo)和功能特點(diǎn)

三、煤礦電子軌道衡、汽車衡組成結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，我們打破常規(guī)的設(shè)計(jì)理念，開展設(shè)計(jì)創(chuàng)新。模擬式稱感器和早期的數(shù)字式傳

感器組成的電子衡器常常帶有接線盒，以實(shí)現(xiàn)稱重傳感器與稱重顯示控制器之間的信號使其連接，

完成稱重?cái)?shù)據(jù)的傳送，其組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。在煤礦稱重環(huán)境中，由于大型電子衡器的秤臺(tái)安裝

在室外露天的工業(yè)廣場，使用環(huán)境條件非常惡劣，接線盒常常因?yàn)榛覊m、雨水、雷擊和機(jī)械力等的

影響而損壞，影響精度的敏感元件位于接線盒內(nèi)，由于很難進(jìn)行防潮密封而導(dǎo)致失效，嚴(yán)重影響了

電子衡器的正常使用。為了解決這一難題，我們?nèi)∠�了接線盒，而是通過PDX數(shù)字傳感器相互間

的連接，形成簡單的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，消除了維護(hù)工作量大的接線盒存在的隱患，優(yōu)化了設(shè)計(jì)如圖4所示。

PDX數(shù)字式傳感器把影響精度的電子元件位于焊接密封的傳感器殼體內(nèi)，而不在接線盒內(nèi)，有效地

保證了防塵、和提高了抗干擾性能。

圖3 傳統(tǒng)稱重傳感器接線圖（需要接線盒）

圖4 PDX數(shù)字式稱重傳感器網(wǎng)絡(luò)（無接線盒）

四、煤礦電子軌道衡、汽車衡的升級套件

電子衡器的升級是指在原有的電子衡器的基礎(chǔ)上，通過更換新型的稱重元器件和儀表，構(gòu)成性

能較高的新型電子衡器。在煤礦電子軌道衡、汽車衡升級中，每個(gè)升級套件都包含了將一臺(tái)現(xiàn)有的

地磅改造為PDX數(shù)字式衡器的所有套件。主要包括：PDX數(shù)字式傳感器，雙屏蔽信號電纜，上、

下連接件，防塵群套，安裝板和定位器，調(diào)整墊片。

PDX數(shù)字式稱重傳感器采用不銹鋼雙屏蔽工業(yè)級電纜，可以確保精確傳輸重量信號。同時(shí)具有

很強(qiáng)的抗射頻干擾，抵御潮濕鼠害和機(jī)械損傷能力。PDX稱重傳感器電纜和連接器防水性能優(yōu)異，

所以由其組成的衡器系統(tǒng)的防水性能整體可達(dá)IP68（可浸入水中）。

上、下連接件，連接器采用的是符合軍用和醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)的航空插頭，具有可靠性好，密封性好等

優(yōu)點(diǎn)，適合惡劣環(huán)境的使用�？焖俨灏蔚倪B接器可以方便快捷地更換某一損壞的傳感器或傳感器電

纜，即使更換傳感器也無需重新標(biāo)定。對于傳感器和電纜設(shè)計(jì)成一體的情況，如果稱重傳感器和電

纜其中只要有一個(gè)損壞，就必須整體更換，極大地增加了維修成本和時(shí)間。雙屏蔽不銹鋼電纜和防

水的連接器設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 雙屏蔽不銹鋼電纜和防水的連接器設(shè)計(jì)

五、功能強(qiáng)大的T800PDX顯示儀表

T800PDX儀表（如圖6所示）是梅特勒-托利多最

新推出的配套全球數(shù)字式傳感器（PDX）而開發(fā)的滿足

高端用戶的21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)型稱重顯示儀，同時(shí)T800PDX

儀表針對全新的數(shù)字式傳感器應(yīng)用了一些全新技術(shù)。例

如使用了氣密檢測、智能與診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊識(shí)別等功能。

所有這些為最終用戶的系統(tǒng)維護(hù)帶來了極大的方便。

T800PDX儀表使整個(gè)系統(tǒng)能達(dá)到最高的精度及超低的

故障率。除此之外，T800PDX儀表繼承并發(fā)揚(yáng)了原來

圖6 T800PDX顯示儀

所具有的界面圖形化、接口網(wǎng)絡(luò)化、存儲(chǔ)化、格式多樣化、維護(hù)簡單化等特點(diǎn)，采用了不同于傳統(tǒng)

儀表的設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)中間采用了一些最新的技術(shù)。

六、煤礦電子軌道衡、汽車衡升級效果評價(jià)

利用PDX新型數(shù)字傳感器和T800PDX顯示儀對電子軌道衡、電子汽車衡進(jìn)行升級改造，使其

計(jì)量性能和可靠性大大提高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、稱重準(zhǔn)確度大大提高，確保企業(yè)最大化收益

軌道衡、汽車衡是煤礦重要的稱重貿(mào)易計(jì)量器具，徐州礦務(wù)集團(tuán)每年幾千萬噸煤炭都要經(jīng)過衡

器稱重計(jì)量后銷售出去，因此，衡器的精度直接關(guān)系到集團(tuán)公司的經(jīng)濟(jì)效益。雖然衡器的精度符合

貿(mào)易結(jié)算的要求，但是，還會(huì)存在一定的稱量誤差。日常稱重頻次越高，可能累積的稱重誤差越大，

直接經(jīng)濟(jì)損失越達(dá)。

影響電子衡器稱量精度的內(nèi)部/外部因素主要有：溫度、電壓變化、非線性、滯后、蠕變、不穩(wěn)

定性、零點(diǎn)變化和靈敏度變化等。由于模擬式傳感器沒有對這些因素影響進(jìn)行精度補(bǔ)償，由此會(huì)產(chǎn)

生顯著稱量誤差。而每個(gè)PDX數(shù)字式傳感器內(nèi)置微處理器可持續(xù)補(bǔ)償不斷變化的外部影響。如溫

度、非線性、滯后和蠕變等，在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能夠提供最精確的重量數(shù)據(jù)。模擬式、數(shù)字式傳

感器稱量精度對比如圖7所示。

圖7

2、防雷擊保護(hù)系統(tǒng)得到提升

在煤礦企業(yè)，由于電子軌道衡和電子汽車衡安裝在室外露天的工業(yè)廣場，經(jīng)常會(huì)遭到雷擊。雷

擊會(huì)導(dǎo)致衡器突發(fā)性故障，雷擊災(zāi)害造成器件受損，更換新器件的成本較大。即使質(zhì)保承諾可以賠

償由雷擊損壞的器件，但是用戶還需要面對衡器停機(jī)造成的運(yùn)營損失。

梅特勒-托利多提供了獨(dú)有的衡器整體防雷擊保護(hù)系統(tǒng)，即StrikeSshieldTM防雷擊保護(hù)系統(tǒng)。分

別對數(shù)字式傳感器、儀表內(nèi)部PCB進(jìn)行了防浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)，信號電纜采用雙屏蔽編織網(wǎng)，具有優(yōu)異

的屏蔽效果和抗干擾性能。采用浪涌保護(hù)器和單點(diǎn)接地系統(tǒng)確保電氣系統(tǒng)的正常工作。

每個(gè)PDX數(shù)字式傳感器內(nèi)置防浪涌保護(hù)器件，一

旦浪涌電壓從電纜導(dǎo)入，傳感器內(nèi)部的浪涌保護(hù)電路

將浪涌電流引流到其接地系統(tǒng)，傳感器內(nèi)部的所有內(nèi)

置元件都免受雷擊的損壞。PDX數(shù)字式傳感器的防雷

性能經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢測并獲得了證書。符合最惡劣

工況下雷擊產(chǎn)生的高浪涌電壓的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（國際電工

委員會(huì)IEC62305-1，避雷），圖8為PDX數(shù)字式傳感

器在模擬的雷擊波形下測試。

圖8

3、電子衡器防作弊性能得到保證

電子軌道衡和電子汽車衡是煤礦用來進(jìn)行煤炭貿(mào)易的大型計(jì)量器具，一些不法分子總想對其進(jìn)

行簡單改裝通過計(jì)量作弊達(dá)到從中牟利的目的。在試圖進(jìn)行作弊時(shí)，常用的方法主要是在稱重傳感

器、接線盒和稱重儀表處安裝遙控裝置來改變稱重測量結(jié)果。模擬式傳感器和早期數(shù)字式傳感器組

成的電子衡器由于在技術(shù)上和結(jié)構(gòu)上存在的先天不足，難以通過技術(shù)手段來防止作弊。而由PDX

新型數(shù)字傳感器組成的電子衡器，在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化，不帶接線盒使得不法分子無法利用接線盒

作弊。在設(shè)計(jì)上，采用了密封數(shù)字式傳感器（PDX）和相匹配的數(shù)字儀表的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)打開傳感

器外殼在模擬端作弊時(shí)，傳感器內(nèi)部的檢測裝置偵測到并通過T800PDX儀表報(bào)警；同時(shí)，在通訊

協(xié)議上，采用多種模式，并引入加密算法（DES或AES）以確保稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院捅Ｃ苄浴?/SPAN>

從而使得電子軌道衡、汽車衡防作弊能力得到保證。

4、衡器具有自診斷功能，將故障停機(jī)時(shí)間減至最少

煤礦電子軌道衡、汽車衡每天都要處在良好的工作狀態(tài)，隨時(shí)用于煤炭貿(mào)易的稱重計(jì)量，如果

因?yàn)楹馄鞴收贤�機(jī)而影響了煤炭銷售的正常進(jìn)行，會(huì)給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

PDX數(shù)字式稱重傳感器提供智能診斷功能。在故障發(fā)生前就向用戶發(fā)出潛在隱患的報(bào)警，這可

以幫助避免故障，即使故障產(chǎn)生了，也可以讓維修人員在第一時(shí)間快速完成維修。數(shù)字式稱重傳感

器診斷日志文件記錄了其性能及變化趨勢，讓用戶可以迅速?zèng)Q定是否需要進(jìn)行預(yù)防或維修服務(wù)，秏

時(shí)的故障排除和零部件更換就被預(yù)防措施代替了。從而大大縮短了故障停機(jī)時(shí)間，給煤礦企業(yè)帶來

了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

七、結(jié)語

PDX數(shù)字式傳感器在煤礦電子軌道衡、汽車衡升級改造中的應(yīng)用才剛剛起步，以后還有很多工

作要做。我們要加強(qiáng)管理，不斷創(chuàng)新，開展電子衡器升級改造的研究工作，爭取取得更好的成績。