摘要
当今社会，随着生产、贸易、科技的快速发展，衡器技术由简单的计重向信息化、一体化发展。然而，衡器技术在向这个趋势发展的时候，计量的准确化、快速化的矛盾一直是困扰衡器技术发展的瓶颈。直到上世纪70年代，技术上逐步成熟的动态电子衡器的发展，它有效的解决了快速性、准确性一衡器技术的两个最重要的性能指标难以统一的问题。这对于解决工程中称重系统的实时称重. 问题尤为重要。
动态电子轨道衡是动态称重技术中最常见的一种，本文介绍了动态称重的特色:动态电子轨道衡系统采用了WINDOWS 操作系统作为平台，其强大的软件功能是有效的解决快速性和准确性统一问题的基础; 用软件方法判别火车车型克服了硬件判别法故障率高的弱点。采用自动车号识别(AEI ) 技术，有效地解决了计量过程中人工抄号的弊端，杜绝了人工篡改计量数据的机会。提高了计量数据的真实有效性。动态轨道衡称重系统做到了数据自动上传、统计报表、存储、打印。本设计分别阐述了计量器具的发展，称重传感器的原理，动态电子衡器的设计原理与构成部分，PLC 与组态王Wincc 的通信，信号处理的方法，车型判别逻辑控制系统，自动车号识别系统的设计。
关键词:传感器; 动态电子轨道衡; PLC;Wincc
Abstract
In today's society, with production, trade, and the rapid development of technology, weighing apparatus technology by simple account heavy information, to integration development. However, weighing apparatus in to the development trend of technology, the accurate measurement of the contradiction of the fund, has been a major instruments of the development of the technology bottleneck. Until the 1970 s, the technology is gradually mature dynamic electron weighing apparatus of development, it is effective to solve the faster and more accurate a weighing apparatus technology two of the most important performance to the problem of unity. This to engineering of the weighing system real time weighing. The problem is especially important.
Dynamic electronic GuiDaoHeng dynamic weighing technology is the most common kind, this paper introduces the characteristics of dynamic weighting: dynamic electronic GuiDaoHeng system USES the WINDOWS operating system as a platform, its powerful software function is to effectively solve the problem of efficiency and accuracy unity based; With the software method judging the train car overcome the hardware discriminant method of high failure weakness. Adopt the automatic car number identification (AEI) technology, which can effectively solve the measurement process, artificial copy the disadvantages, and put an end to the measurement data of the artificial tamper with the opportunity. Improve the measurement data of the real effectiveness. Dynamic GuiDaoHeng weighing system do data to upload, statistics, storage and print. This design respectively expounds the development of measuring instruments, weighing transducer, the theory of dynamic electron weighing apparatus design principle and structure parts, PLC and configuration king Wincc communications . signal processing methods, models discriminant logic control system, automatic car number recognition system design.
Keywords: sensors,Dynamic electronic Guidaoheng, PLC, Wincc
目录
摘要................................................................ 1
Abstract............................................................ 2
引言................................................................ 5
1 绪论.............................................................. 6
1.1 衡器的发展史 ................................................ 6
1.2衡器的分类................................................... 6
1.2.1静态型 ................................................. 6
1.2.2动态型 ................................................. 6
1.2课题的国内外现状............................................. 6
1.2.1 课题的国内现状......................................... 6
1.2.2课题的国外现状 ......................................... 7
1.3课题的研究目的和意义......................................... 7
1.3.1 课题的研究目的......................................... 7
1.3.2 课题的意义............................................. 7
1.4本章小结..................................................... 8
2 系统工作原理和系统方案............................................ 9
2.1系统工作原理介绍............................................. 9
2.1.1 动态轨道衡组成及称重原理............................... 9
2.2称重台面的尺寸设计.......................................... 11
2.3课题采用的技术方案.......................................... 12
2.3.1 动态轨道衡系统的结构.................................. 12
2.3.2称重通道的设计 ........................................ 13
2.3.3滤波电路 .............................................. 13
2.4本章小结.................................................... 14
3 称重系统的硬件设计............................................... 15
3.1 硬件系统的组成 ............................................. 15
3.1.1 关于PLC 的综述........................................ 15
3.1.2 PLC的特点 ............................................ 15
3.1.3 PLC的工作原理 ....................................... 16
3.1.4 PLC的主要功能和应用 ................................. 17
3.1.5 PLC的选型及其模块配置 ............................... 17
3.1.6 PLCSM331内部选型表如图3.1........................... 18
3.1.7 PLC的I/O接线图 ...................................... 18
3.1.8 S7-300编程简介 ....................................... 19
3.2上位机硬件配置选择.......................................... 20
3.3称重传感器.................................................. 20
3.3.1 称重传感器的选用...................................... 20
3.3.2 传感器精度的选择...................................... 20
3.3.3 传感器量程的选择...................................... 20
3.3.4本设计所选用的传感器型号 .............................. 21
3.3.5传感器具体参数 ........................................ 21
4称重系统的软件设计思想 ........................................... 22
4.1本系统的软件选择............................................ 22
4.1.1组态软件Wincc 在系统中的具体应用 ...................... 22
4.1.2 Wincc与PLC 建立通信 .................................. 22
4.1.3 MPI的概述 ............................................ 23
4.3实时称重界面的设计.......................................... 23
4.3.1主页说明 .............................................. 23
4.3.2 动态称重.............................................. 25
4.4统计报表.................................................... 27
4.5本章小结.................................................... 27
5车号识别系统的应用 ............................................... 28
5.1系统的构成.................................................. 28
5.1.1系统特点 .............................................. 28
5.1.2系统构成 .............................................. 28
5.2车号识别系统的功能应用...................................... 29
5.3车辆判别方法................................................ 30
5.3.1波形判别法 ............................................ 30
5.3.2 动态轨道衡的车型判别.................................. 35
5.3.3开关判别法 ............................................ 35
5.4本章小结.................................................... 36
结论............................................................... 37
参考文献........................................................... 38
附录A 轨道衡电器安装示意图： ...................................... 40
致谢............................................................... 41
引言
在称重领域，动态轨道衡得到了广泛的应用, 主要应用于称量液态罐车和较贵重的固态物料。随着世界科学水平的不断发展，衡器也随之发展着，电子衡器现已成为主流产品，但电子衡器的快速性和准确性是两个难以兼顾的技术指标。因此，全动态电子轨道衡和生产就成为时代的需求。
现在我国各部门正在使用的陆地交通称重系统大部分还是老式的机械衡器，只有少部分使用了静态电子衡器。它们虽然能做到测量的准确性但是快速性是无法做到的，这样严重影响了生产效率，而且衡器的操纵者的劳动强度很高容易出错。
为了实现全动态电子轨道衡计量系统与技术化水平台的完美结合形成无人值守的计量站。动态轨道衡系统的设计能够提高测量的准确性、快速性以及应用企业信息化平台实现无人值守动态轨道衡。本设计系统采用了可靠性高、灵活性好、安装简单易于维护的可编程逻辑控制器（PLC ）作为下位机，下位机实现传感器数据采集和车辆判别信号的功能以及实现了报表、打印。下位机通过串口与上位机进行数据通信。上位机采用组态软件Wincc ，实现了Wincc 与PLC 的通讯。该系统在设计过程中充分采用了硬件和软件方面的抗干扰措施，保证了系统的稳定运行。
1 绪论
1.1 衡器的发展史
称量铁路货车载重的衡器。分静态轨道衡、动态轨道衡和轻型轨道衡3种。广泛用于工厂、矿山、冶金、外贸和铁路部门对货车散装货物的称量。苏州仪表元件厂最早研发制造，当年高速通道硬件和控制软件处于国内领先水平，新世纪多名机械设计人员经过多年改进，机械秤体技术也处于领先水平，精度高、稳定性能好、免维护周期长等优点。
1.2衡器的分类
1.2.1静态型
电子衡器的最初结构设想是因为传感器的出现而产生的。最早的电子衡器就是静态型，这种电子衡器也是现在使用范围最广泛的类型。静态电子衡器是被称重物体稳定的放置于电子衡器上进行测量的。因为被测量物体处于稳定状态，所以传感器的输出值为真值。因此静态电子衡器的数学运算模型为代数方程。
1.2.2动态型
动态电子衡器是在静态电子衡器的基础上发展起来的一种新型电子衡器。它可以直接测量运动物体的质量。动态电子衡器所利用的基本原理是动态测试技术。动态测试技术是一门新兴的边缘性前沿科学。它与许多学科如测试技术、误差理论、概率统计、随机过程理论、信号处理、时间序列分析、系统辨识等，相互联系相互渗透。动态电子衡器所测量的量是随机时间变化的变量。因此它的数学运算模型为微分方程和差分方程。
1.2课题的国内外现状
1.2.1 课题的国内现状
对于动态电子衡器的研究，近几年国内也有一定的发展。比较具有代表性的产品是由北京铁道学院研制成功的用于铁路系统的动态电子衡。但是，用于动态称重的动态电子轨道衡无人值守计量站还处于初级阶段。目前国内生产动态电子衡的主要厂家有：北京YAMATO 公司；广东顺德华普电子衡器有限公司；河北唐山汇中威顿仪表有限公司；湖南湘潭五菱电子衡器公司；浙江杭州东方电子衡器有限公司等。这些企业通过与国外公司合作，生产主要用于工业生产的各种动态电子衡。本课题来源于大型钢铁企业物资计量和贸易结算工作的实际需要。首钢集团总公司现有产品品种200余个，成品规格3800项。首钢坚持以质量求生存，求发展，依靠技术进步，加强基础管理，不断完善计量管理和计量技术，强化量传
余溯源体系的控制，确保测量设备准确可靠，充分发挥了测量设备在企业中的作用。随着首钢生产能力的不断提升，利用轨道衡进行钢铁冶炼的原燃料、出厂物资计量呈大幅度增长趋势。在市场经济条件下，首钢与供应商及内外部顾客依靠轨道衡进行贸易结算，而贸易结算是轨道衡技术不断发展的主要推动力。
1.2.2课题的国外现状
动态电子衡器是八十年代中期德国西门子公司首先提出并开始研究和开发。经过十几年的发展，现在已经有很多公司有能力生产动态电子衡，产品种类繁多，涉及各行各业的称重问题。动态电子衡器系统的硬件核心部分是称重传感器和数据采集模版。现今世界上已有许多公司能够生产，如美国QUTECH 公司、美国HP 公司、美国UEI 公司、美国DATAQ 公司、美国PCB 公司、日本HMB 公司、瑞典ABB 公司、德国西门子公司、德国PHILIPS 公司、加拿大GAGE 公司等等。这些公司不仅生产称重传感器和数据采集模版，而且有些公司还在开发成套电子衡器系统。它们所开发的电子衡器系统涉及到整个工程领域的各个角落，并且，在精度以及其他参数方面都非常高。
对于应用动态轨道称重系统来说，从综合指数考虑，瑞典ABB 公司处于世界领先地位。ABB 公司的力测量产品及系统能进行精确可靠的测量与控制，从钢铁制造到纸张加工，应用范围十分广泛。由于动态电子轨道衡采用的是PLC 控制，无法处理较为复杂的数学模型。因此当他们用于列车称重系统时，对工作环境的要求很高，有很多限制，而且输出稳定性极差。
1.3课题的研究目的和意义
1.3.1 课题的研究目的
衡器作为称重物体的重要工具已经存在几千年了，随着世界科学水平的不断发展，衡器也随之发展着。发展到现在电子衡器已经为主流产品，变成工业生产和民用生活中不可缺少的产品。而即使是电子衡器，快速性和准确性也是两个难以统一兼顾的相互矛盾的技术指标。因此，全动态电子衡器的开发和生产就成为时代的需求。这就是本课题研究的目的。全动态电子轨道衡计量系统与技术化平台的完美结合形成无人值守的计量站，成为目前国内这一领域的领跑者。
1.3.2 课题的意义
(1) 动态电子衡器是当今衡器发展的前沿产品，它能有效的解决快速性和准确性—衡器的两个重要的性能指标难以统一的问题，这对于解决工程中称重系统的实时称重问题显得尤为重要，特别是用于陆地交通称重系统中。
(2) 现在我国各部门正在使用的陆地交通称重系统大部分还是老式机械衡
器，只有少部分是八十年代末和九十年代初安装的静态电子衡器。它们虽然在一定程度上可保证称量精度，但快速性是绝对无法做到的。这对于在矿山和大型货场等需要大量交通运输的地方，将严重影响生产效率，而且衡器操纵者的劳动强度很高，容易产生差错。
(3) 如果能把这些衡器换为动态电子衡器并结合企业的信息化平台改造成无人值守计量站，将能很大程度地提高生产效率，对经济的发展起到推进作用。
1.4本章小结
本章通过对国内外有关资料的整理和分析，介绍动态称重技术的历史起源、发展趋势、衡器的分类以及对本课题进行深入研究的意义。最后明确本课题所要完成的主要研究任务。
2 系统工作原理和系统方案
2.1系统工作原理介绍
2.1.1 动态轨道衡组成及称重原理
动态轨道衡是称重运动中铁路货车重量的一种轨道衡，也叫做自动轨道衡。这种轨道衡的称重台面有足够的工作长度，以保证列车经过时有足够的时间进行有效的采样，在称重台面上，设置的不影响称量准确度的水平约束限位器在台面与引轨衔接处还装有过滤器，以使列车能平稳的进入和退出台面。这种轨道衡按其称量方式可分为轴称量轨道衡、转向架称量轨道衡以及整车称量轨道衡三种，图
2.1所示一节4轴货车，它在轴称量中称4次，在转向架称量中称2次，然后自动相加、指示或打印出整节货车的重量；而在整车计量中只称一次，相比之下其准确度最高，常用于称量液态罐车和较贵重的固态物料。动态轨道衡称量方式如图2.1所示：
图2.1 动态轨道衡称量方式
动态电子轨道衡是由称重台面、称重传感器、称重通道、计算机及接口以及软件等部分组成，其中称重台面称重传感器、称重通道、计算机及接口是轨道衡的硬件组成部分。动态轨道衡硬件组成如图2.2所示：
图2.2 动态轨道衡的硬件构成示意图
轨道衡的称重台面上铺有铁路钢轨（即称量轨）与铁路线相通，包括称重梁、称重杠杆及若干横梁，称重杠杆以及若干衡量，其作用是用来承受被称量车辆及所承载货物的重量；体面还装有横向限位系统、纵向限位系统、锁定和调整构建、抗扭装置和引线轨、计量轨、锚固花梁等附件系统，这些附件起到固定秤体，减少火车震动撞击对称量的影响，同时将承受到重力均衡的传递到各个传感器上的作用。在理想状态下传感器的输出信号只是由重力作用产生的，那么在没有车辆通过称重台面时，称重台面输出的重力值应该是称重台面自身的重量，称重台面的输出值对时间函数应该是一个恒定的值。当车轮压上称重台面的一刹那，称重台面的输出值会出现一个跳跃。跳跃的输出表示车厢的第一根轴重，随着时间的推移，车厢的第二根轴也移至称重台面上称重，称重台面的输出值会产生另一个跳跃，这个跳跃和第一个跳跃的幅值之和代表了这个转向架的重量，在第一根轴走下称重台面之前，称重台面输出应保持不变，随着两根轴相继离开称重台面称重，称重台面的输出会出现两次方向相反地跳跃，见图2.3中波形所示：输出幅度最大的部分（即为转向架的两根轴都在称重台面上时的输出）代表了整个转向架的重量。两个转向架分别计算重量，然后相加，就可以得到整车的重量（W 总）为：
W总=W前+W后 （2.1）
在计算车厢过衡速度时，动态电子轨道衡的称重台面长度是一个已知确定的量，根据系统的采样频率和整节车厢通过称重台面时的采样总数可以计算出该节车
厢通过动态电子轨道衡时所用的时间，由此就可以计算出每节车厢的过衡速：
图2.3
称重原理示意图
动态电子轨道衡称重的主要技术指标是称重精度和称重时允许列车通过的
速度，这主要取决于过度轨和秤台的水平度 、传感器的灵敏度、供桥电源的稳
定度、模拟变送器、速度和动态称重算法的优劣势等。为了保证动态电子轨道衡
对测量速度和精度的要求，必须从硬件和软件两个房间着手解决问题，消除误差
干扰，准确无误的计算出重量和速度。
2.2称重台面的尺寸设计
轨道衡称重台面设计主要研究台面尺寸的确定工作，轨道衡的台面设计取决
于轨道衡的称量方式和被称量的货车车型。如前所述，轨道衡根据不同的分类方
法而具有较多种类型，但总体来说可分为静态轨道衡和动态轨道衡。静态轨道衡
计量精度高，全部采用整车计量方式，称重台面设计较为简单，而动态轨道衡根
据秤台的结构可分为单台面、双台面轨道衡，单台面的动态轨道衡用于轴计量和
转向架计量，而双台面的动态轨道衡可以实现整车计量，可根据计量物资的状态
和贵重程度进行动静态称重选择，目前，铁路上的货车车型基本分为敞车(C)和
平车(N)，使用的车型型号为c50、c62、C65、N16、N60等车型，这几种车型都
是采用自动车钩的四轴车，车轴允许载荷为20.5t 。货车的基本尺寸如图2.4所
示:
图2.4 货车的基本尺寸
常用铁路车辆的轴间距离见表2.1
表2.1常见铁路车辆轴间距离：
转向架计量秤台长度应满足:
Ldmas
我国转向架计量通常选秤台为3.6米。
2.3课题采用的技术方案
2.3.1 动态轨道衡系统的结构
系统控制与操作单元由PLC 系统完成，各称重传感器输出信号作为独立信号
直接送入信号采集单元—接线盒。在接线盒内合并为一路模拟信号进入A/D转换
单元。该单元将这路模拟信号上传入PLC 系统处理，PLC 一方面实时采集称重传
感器和车辆的判别信号，配合工业控制计算机（IPC ）进行监视和控制,PLC 为此
系统硬件的核心，信号的处理和基本操作上由它完成。车号识别单元将收集到的信息通过接口传给PLC 。PLC 通过总线将信息上传工控机，IPC 将所有信号处理后通过CRT 显示，并自动打印该列车的重量、牵引方式、列车节数、总重量等信息。打印节、结束后自动将文件上传上位机。由plc 将数据远传给ERP 系统，形成报表。如图2.5系统硬件结构示意图：
图2.5系统硬件结构示意图
一套动态电子衡器系统包括硬件部分和软件部分。硬件部分包括：
1）压力—电信号转换单元
2）模拟量变送单元
3）plc 与操作单元
4）车号识别单元
5）系统监控单元信息显示
6）打印与上传单元
2.3.2称重通道的设计
轨道衡称重系统一般没有专门化的专用仪表，通常采用称重通道或模数转换的专用插板来完成放大、模数转换、提供供桥电源等功能，再通过接口电路由计算机进行数据处理。
称重通道的采样速度快慢、模拟量转换精度高低、供桥电源稳定性、抗干扰性能的好坏，都影响动态轨道衡的计量性能、计量速度等。本系统采用北京YAMATO 公司生产的HDC-100型称重通道。该通道是集信号放大，滤波，模拟量转换和数字采集为一体的称重通道。
2.3.3滤波电路
动态电子轨道衡的应用环境一般比较恶劣，存在多种干扰源，因此必须进行信号滤波，为提高抗干扰性，削弱现场高次谐波或高频干扰和噪声，在硬件方面我们选用二阶有源低通滤波器使二级放大兼有放大和对20Hz 以上干扰信号的滤
波作用。此滤波电路由集成运放和RC 网络组成，其优点是输入阻抗高、输出阻抗低，输入与输出间有很好的隔离。滤波电路组成如图2.6所示:
图2.6滤波电路构成示意图
2.4本章小结
本章着重介绍了系统的工作原理，系统硬件部分总体结构，动态轨道衡称重系统称重台面尺寸的设计，滤波的应用，最终实现货车重量的基本算法。
3 称重系统的硬件设计
3.1 硬件系统的组成
动态轨道衡称重系统硬件主要由PLC 系统、工控机、称重传感器及低压电器。下面将对每部分加以详细的说明。
3.1.1 关于PLC 的综述
可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。总之，可编程控制器也是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展，PLC 在技术和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上，增加了模拟量和PID 调节等功能模块，形成了数值运算、闭环调节。尤其是PLC 把专用的数据高速公路(HIGHWAY)改成通用的网络，并逐步将PLC 之间的通信规约靠拢，使得PLC 有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成，以组成大型的控制系统，这使得PLC 系统具备了DCS 的形态，使得PLC 的应用拓展到连续过程控制领域，基于PLC 的DCS 系统目前在国内外都得到了广泛的应用。
3.1.2 PLC的特点
①. 高可靠性
(1)所有的I/0接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。
(2)各输入端均采用R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为10-20ms.
(3)各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
(4)采用性能优良的开关电源。
(5)对采用的器件进行严格的筛选。
(6)良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU 立即采取有效措施，以防止故障扩大。
(7)大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统，使可靠性更进一步提高。
②. 丰富的1/0接口模块
PLC 针对不同的工业现场信号，如:交流或直流:开关量或模拟量; 电压或电流; 脉冲或电位; 强电或弱电等。有相应的1/0模块与工业现场的器件或设备，如:按钮; 行程开关; 接近开关; 传感器及变送器; 电磁线圈:控制阀等直接连接。另外，为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块等。
③. 采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数PLC 均采用模块化结构。PLC 的各个部件，包括CPU ，电源，1/0等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
④. 编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 ⑤. 安装简单，维修方便
PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的I/0端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。
3.1.3 PLC的工作原理
当PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段:
1.输入采样。即检查各输入的开关状态，将这些状态数据存储起来为下一阶段使用。
2. 执行程序。然后PLC 按用户程序中的指令逐条执行，但是把执行结果暂时存储起来。
3. 刷新输出。按第1阶段的输入状态在第2阶段执行程序中确定的结果，在本阶段中对输出予以刷新。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC 对信号的输入、数据的处理和控制信号的输出分别在一个扫描周期的不同时间进行的方式有助于排除系统中受到的干扰。
3.1.4 PLC的主要功能和应用
可编程控制器的设计思想是尽可能地利用当前先进的计算机技术去满足用户的需要，PLC 与继电器接触器控制电路的一个本质区别就是除了必要的与外部物理世界的接口(即1/0点) 外，其它的逻辑功能均在其内部实现。这些逻辑功能不仅可以取代，而且远远超过诸如中间继电器、时间继电器等硬件逻辑所能达到的功能，从而为PLC 在可靠性和便利性上形成特色奠定了基础。
PLC的功能可分类如下:
①逻辑控制
②定时控制
③计数控制
④步进(顺序) 控制
⑤ PID控制
⑥数据控制:PLC具有数据处理能力。
⑦通信和联网
⑧其它:PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如:定位控制模块，CRT 模块。
3.1.5 PLC的选型及其模块配置
在进行这项工作之前，需要对控制对象和控制任务进行统计和分析。本系统需要配置如下的不同性质的I/0点:
一15个模拟量输入;
一145个开关量输入;
一103个开关量的输出。
根据对上述控制任务的分析，本系统选择了西门子的模块化中小型PLC 系统S7-300，它能满足中等性能要求的应用，应用领域相当广泛。其模块化、无排风扇结构、和易于实现分布，易于用户掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的方案。S7-300系列所具有的多种性能递增的CPU 和丰富的且带有许多方便功能的I/0扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加的模块对PLC 进行扩展。Siemens S7-300所具备的高电磁兼容性和强抗振动，抗冲击性，更使其具有最高的工业环境适应性。
3.1.6 PLC SM331内部选型表如图3.1
表3.1 PLC内部选型表
3.1.7 PLC的I/O接线图
①FC105接线图
图3.1FC105接线图
②FC106接线图
图3.2FC106接线图
3.1.8 S7-300编程简介
S7-300系列 系列PLC 的编程语言是的编程语言是STEP-7。用文件块的形式管理系列的编程语言是。用户编写的程序及程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。用户编写的程序及程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。这样的程序组织明确，这样PLC 的程序组织明确，结构清晰，易于修改。程序组织明确结构清晰，易于修改。为支持结构化程序设计，用户程序通常由组织块(OB)、为支持结构化程序设计，STEP-7用户程序通常由组织块用户程序通常由组织块、功能块(FB)或功能块或功能块(FC)等三种类型的逻辑块和数据块等三种类型的逻辑块和数据块(DB)组成。
S7-300模块化微型PLC 系统，满足中、小规模的性能要求，各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务，简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活，方便用户和简易的无风扇设计，当控制任务增加时，可自由扩展，大量的集成功能使它功能非常强劲，SIPLUS S7-300用于恶劣环境条件下的PLC 扩展温度范围从-25°C 到+70°C 适用于特殊的环境允许短时冷凝以及短时机械负载的增加。S7-300采用经过认证的PLC 技术，易于操作、编程、维护和服务，特别适用于汽车工业、环境技术、采矿、化工厂、生产技术以及食品加工等领域，低成本的解决方案。
3.2上位机硬件配置选择
本系统上位机选用西门子工控机427C ，它是一款功能强大的, 无风扇嵌入式工业PC ，可进行导轨安装、墙面安装或立式安装。当环境温度低于 55 °C 时，它可以 24 小时连续运行，无需维护且具有高性能，其配备了：
∙
∙
∙
∙ Intel 处理器，最高为Core 2 Duo DDR3内存，最大为4 GB 集成Intel GMAX4500 图形介质加速器 高性能串行ATA 固态驱动 SSD “最大32 GB ”并且CF 比硬盘更加可靠，
耐用，采用了三个 PCI-104 扩展槽和众多接口，因此小型箱式IPC427C 通用型很强，两个千兆以太网接口可用于与控制级和现场级进行灵活通讯。四个USB 2.0 接口和一个 PROFIBUS 连接（可选）或者一个带3 端口的PROFINET 接口具有很强的适应性和灵活性，可用于完成测量及开环和闭环控制任务。
3.3称重传感器
被测负荷作用在弹性体上，使弹性体产生相应的弹性变形；通过粘贴在弹性体上的电阻应变计，被弹性体的弹性变形转换为电阻应变计电阻的变化（电阻增大或减少），再通过测量电路将电阻应变计电阻的变化，转换为电信号（电压或电流）输出。
3.3.1 称重传感器的选用
称重传感器的选用首光要考虑使用场合的实际需要，在测力精度和主要技术性能方面也必须满足实际需要。称重传感器由于它的不同弹性体结构和采用的应变计性能不同，而在测量精度和其他性能方面会有所不同。所以，要综合考虑应用的实际需要来选用合适的传感器。
3.3.2 传感器精度的选择
传感器的精度包括额定载荷、灵敏度、非线性、重复性、滞后性等主要技术参数。目前，称重传感器的普通级精为千分之五，中级精度为千分之二至万分之五，高精度为万分之三至万分之一。
由于本系统为用于列车称重的动态电子系统，不需要太高的精度，因此，选择普通级精度的称重传感器即可满足需要。选择普通级精度的称重传感器即可满足需求。
3.3.3 传感器量程的选择
动态电子称重传感器的实际应用场合往往是多个传感器联合使用，因此传感器选择必须要考虑一下因素：
被称量物体的最大重量、秤台装置的自重、传感器设置数量、正常操作下可能产生的最大偏载、称重状态下的冲击负荷、其他附近干扰力。
考虑以上因素，用于动态称重系统时，一般设计选用传感器工作在额定负荷55%-60%左右，这样即留有保险余量，又确保其使用精度。
3.3.4本设计所选用的传感器型号
在具体的传感器的选择上，为保证传感器具有高可靠性、综合精度高、线性好、蠕变小、稳定性好等特点，系统采用四只TEDEA 公司的电阻应变式传感器TEDEA-30t ，该传感器的测量方式为柱式应变式称重传感器，其性能特点是高过载、灵敏度高，线性好，安装方便、输入阻抗、输出阻抗一致性好，以保证良好的互换性。有较宽的温度工作范围，尤其非常适合动态电子轨道衡的应用，称重传感器的连接方式如图3.1所示：
图3.1称重传感器的并联连接方式
3.3.5传感器具体参数
名称：电阻应变式传感器
量程： 5-150 Ton
结构：不锈钢结构
OIML R60 和NTEP 认证
IP68防护等级
应用：动态轨道衡，油箱及筒仓称重。
4称重系统的软件设计思想
4.1本系统的软件选择
4.1.1组态软件Wincc 在系统中的具体应用
动态轨道衡称重系统是一个需要实施上位机监控的系统。在上位机上运行的监控软件需要针对具体的对象设计和编程。目前工业监控软件的设计已进入采用图形组态软件进行开发的阶段。本系统监控软件采用了Wincc ，其原因之一是因为WINCC 是目前所有组态软件中功能比较强大的一种，二是考虑到下位机选用的是S7-300 PLC 及其编程工具STEP7，与Wincc 同为德国SIEMENS 公司的产品，Wincc 本身提供S7-300 PLC的驱动软件，因此使PLC 与上位计算机的联接可以变得非常容易。
工控组态软件是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术支撑系统，它提供了适用于工业控制的多种功能模板。Wincc 提供的开放界面用于用户解决方案，人而使得将WINCC 集成入复杂广泛的自动控制解决方案成为可能。可以集成通过UI)BC 和SQL 方式的归档数据访问，以及通过OLE2. 0和ActiveX 控件的对. 象和文档的链接。在该项目中，才良据现场情况和实际需要设计了以下几个界面:实时称重界面，实况模拟界面，记录查询界面，报警记录界面，网络组态界面。注意在用图形编辑器设计各界面之前，先要在控制中心的“变量管理”中定义所需变量的名称和数据类型。
4.1.2Wincc 与PLC 建立通信
Wincc 支持多种硬件设备，包括可编程控制器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表和变频器等。对于不同的硬件设施，工程人员只需为Wincc 配置相应的通信驱动程序即可。这种方式即保证了运行系统的高效率，也使系统能够达到很大的规模。Wincc 支持五种通讯方式：串口通讯、数据采集板、DDE 通讯、人机界面卡、网络模块。本系统采用串口通讯的方式与西门子PLC 建立联系。首先在上位机中安装西门子PLC 的通讯协议，在工程浏览器中选择串口COMl ，并进行有关参数的设置，如地址、波特率、奇偶检验、数据位、停止位设定等，注意此设定值必需与PLC 内部设定值一致，否则通讯将不会成功。然后在组态王的设备库中选择西门子的PLC 设备，并为该设备命名一个逻辑地址“Simens PLC ”，然后按照“设备配置向导”的提示一步步完成安装，这样即可在上位机和PLC 之间建立了通讯，由此可见WINCC 与硬件设备建立通讯联系十分方便。
西门子公司S7-300CN 系列PLC 内部集成的PPI 接口为PLC 提供了强大的通讯功能。PPI 的物理特性为RS485，可以在PPI 、MPI 和自由通讯接口三种方式
下工作。根据封闭式验粮系统的工艺要求，结合以上三种通讯方式的特点，最终选择了MPI 通讯方式。MPI 通讯方式的特点如下：
MPI 通讯协议是西门子专为S7-300 CN 系列PLC 开发的通讯协议。可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。波特率为9.6kbit/s、19.2kbit/s和187.5kbit/s。S7-300 CN 系列CPU 上集成的编程口同时就是PPI 通讯联网接口。利用PPI 通讯协议进行通讯非常简单方便，只用NETR 和NETW 两条语句即可进行数号的传递，不需额外再配置模块或软件。MPI 通讯网络是一个令牌传递网，在不加中继器的情况下，最多可以由31个S7-300 CN 系列PLC ，TD200，OP/TP面板或上位机（插MPI 卡）为站点，构成MPI 网。MPI 通讯方式如图4.1所示：
图4.1 MPI 通讯方式
4.1.3 MPI的概述
MPI(Multi Point Interface)是多点接口的简称，是当通信速率要求不高，通信数据量不大时可以采用的一种简单经济的通信方式。通过它可组成小型PLC 通讯网络，实现PLC 之间的少量数据交换，它不需要额外的硬件和软件就可网络化。S7-200CPU224xp 和226CPU 、每个S7-300/400 CPU都集成了MPI 通信协议,MPI 的物理层是RS-485。通过MPI ，PLC 可以同时与多个设备建立通信连接，这些设备包括编程器PG 或运行STEP 7的计算机PC 、人机界面（HMI ）及其它SIMATIC S7，M 7和C 7。同时连接的通信对象的个数与CPU 的型号有关。
4.3实时称重界面的设计
4.3.1主页说明
动态轨道衡主页如图4.2所示：
1)凡是能出现手形的鼠标均可点击，若享有该权限则可执行相应的功能;
2)左下角的“锁”用于修改权限和结算月;
3)动态称重:是通常的系统运行方式，除非在确认无列车称f 的情况下，
可以进行其它的工作如输入参数等;
4)静态称重:允许系统逐转向架进行称重，但一般用于检定或调试时使用;
5)波形分析:分析称重过程，以便查找可能的漏车等错误的原因和了解台面的状态;
6)恢复动态数据:恢复再现动态的称重过程和结果;
7)恢复静态数据:恢复再现静态的称重过程和结果;
8) 输入参数:输入品名、收发单位等计量参数;
9) 数据查询:分类查询己输入参数的v 录;
10) 分类统计:按品名、收发单位分类统计;
11) 发送数据:按照定义的网络路径发送数据;
12) 用户程序:调用用户的管理应用程序;
13) 品名查询:仅能查询品名而不能编辑(编辑在应用组态中);
14单位查询:仅能查询单位名称而不能编辑；
15) 统计报表:形成各种统计报表及计量凭证和原始记录的打印;
图4.2动态轨道衡主页
4.3.2 动态称重
在主页上点击“动态称重”按钮后进入动态称重方式如图4.3所示:
图4.3动态称重界面
1控制按钮
1) 零点Z 置秤台零点，应该在空秤时使用。若零点码值超出设定的范围，则提示“零点故障”。
2) 强制结束T
在称重未结束时，可以通过这个按钮强制结束称重过程，只有在列车通过后但未判到结束标志，或设定的预称车节已称完，不需要继续称重的情况下使用。在“单车溜放”(翻车机) 的称重方式时，列车全部称重完，须点击此按钮结束。
3)打印
当未设置自动打印时，称重结束后，可通过这个按钮手动打印记录区中的称重记录
4)清屏C
称重结束后，可手动清除记录区中的称重记录，若未清除，在下次称重前由系统自动清除。
5)暂停
仅用于“单车溜放”(翻车机) 的称重方式，这时系统不处理任何秤台上的信号。比如车没溜过去又退回来的情况。
6)射频控制
用于给车号识别系统发送开始识别信号。
7)重发数据
将当前过磅的数据重新发送到数据服务器中。
8)选择发送
将历史过衡数据选择发送的数据服务器中。
10)退出AIT+X
退出动态称重方式回到主页。如果预称车数有效，则可在右上显示框的的右侧有一个窗口可以输入预称车数，这个车数仅能使用一次。
2显示记录区
显示称重记录的重量、速度及可能的超速标记、状态标记。
1)显示区:
显示瞬时重量、零点、原码、日期、时间、车节总数、车节总重、牵引方式、文件号、数据指针(读取的A/D码值在存储区的位置) 等
2)红绿灯
红灯:零点不正常、正在称重或虽已空秤但称重过程并未结束
绿灯:准备称重
3)状态
显示AID 通道可能出现的故障，如零点超常、断线、尖峰、停采、纹波过大等。
4)车次表(右下方):当日称重车次的列表，含日期、时间·车数。
4.4统计报表
图4.4为统计报表主界面：
图4.4统计报表主界面
1) 通用报表统计
含进厂、出厂、厂内物资统计报表。在统计报表之前，其统计的时间周期内必须保证每天都经过当日数据结算。
4.5本章小结
本章主要介绍了系统的软件方面内容，组态王WINCC 在系统中的应用与PLC 的通信以及动态轨道衡称重界面设计，对S7-300编程软件STEP 7-V5.4编程作了简单介绍。
5车号识别系统的应用
5.1系统的构成
5.1.1系统特点
车号自动识别系统是自动识别设备（AEI ）在铁路方面的具体应用。XC 型自动设备识别系统采用了微波反射技术及计算机技术，克服了采用摄像、声表面波、条形码等技术抗干扰能力差、识别精度低、环境适应能力差等缺点，代替人工抄写车号实现了设备身份编码的自动、准确识别，为铁路运输货车跟踪系统提供准确的车次、车号等实时基础信息。
5.1.2系统构成
XC-2A 型铁路车号自动识别系统由电子标签、地面读出装置、电子标签编程器、车站控制与车号处理系统、运输部调度中心(车号查询中心))5部分组成，如图5.1所示:
图5.1铁路车号自动识别系统框图
1) 电子标签
现在已作为铁路车辆的主要配件，内部存有车号及车辆的技术参数信息。标签安装在被识别车辆的底部中梁上，每辆车安装1个。
2)地面读出装置(读/写器)
主要由室外的车轮传感器、地面天线和室内的RF 射频装置、读出主机、电源防雷、通信及信号防雷等部分构成。安装在铁路车辆货物计量站旁边，实时准确地完成对列车及车辆标签信息的采集，并将采集的信息进行处理，通过光纤网络传至车站控制与车号处理系统。
3)车站控制与车号处理设备
车站控制与车号处理设备安装在有关车站，完成AEI 采集数据的处理，并向
运输部铁路车辆货物实时跟踪管理系统和运输部调度中心(车号查询中心) 等处转发数据。
4）列检复示系统
复示车站控制与车号处理系统转发的车号数据信息，为车辆管理和设备维护提供可靠信息。
5)电子标签编程器
对于国内标准车型，在标签安装前，铁道部在车辆出厂前已向标签中写入数据信息。
6)运输部调度中心(车号查询中心)
对首钢厂内铁路车辆进行查询监控，及时掌握铁路车辆使用及装卸情况，压缩厂内铁路局车辆保有量和停留时间，提高车辆周转率，降低运输成本。
5.2车号识别系统的功能应用
1) 自动识别铁路货车标签内的车号等车辆信息通过RFID 技术自动识别货车车型，车号，车次，总辆数，车辆到达时间等信息。
2) 多样化的皮重解决方案
当皮重需要计量的时候，系统以24小时(或根据实际情况设定时间) 为依据自动除皮，系统对于超过24小时的车辆定义为“老牌车”，系统自动提醒计量员老牌车进行关注。经确认需要回皮的则对其重新进行皮重计量。对不回皮的车辆自动采集货车的自重，系统分为领定自重库模式和实际自重库模式，一半讲，货车通过维修实际自重与额定自重不同。如:C62的额定自重为21.7吨，大修后重的有22.3吨，轻的有21.3吨。企业可以根据需要来选用。首钢选用的是实际自重库模式，即系统建立自重动态跟新库，可以根据前期的车号对应的更新自重建立了自重更新库，当再次识别到该车皮时系统自动调用更新的自重数据。一般来讲，首钢的铁路货源相对固定，车辆均由车辆段安排调配车皮计划，虽然从短期看车辆是变动的，但从长期看车辆是现对固定的。因此，建立实际动态自重更新库有利于提高精确计量。
3)数据自动提取
车号自动识别系统与轨道衡相结合，可实现货车车辆的不停车称重时自动抄录车号和计量报表的全自动生成。自动车号识别系统自动提取动态轨道衡的计量数据，即轨道衡的计量数据与车号自动对位，自动生成生产要求的报表，可以进行汇总、查询、打印、统计等。表5.1为标准计量单:
4) 远程无人值守作业
本称重系统真正实现了无人值守计量，操作人员可在后端实施称重作业，无需在现场进行倒班作业，大大提高工作效率，是得有限的人力资源得到充分的发挥利用。管理部门通过网络远程对现场进行即时监控，也可以对过去以特定时间的称重情况进行查询或打印，对数据进行分析。
5)完善货车车辆电子称重系统的自动化，实现信息化管理。
6)应用车号自动识别系统提高了计量管理水平，缩短了车辆因计量而产生的车辆铁路延时。
5.3车辆判别方法
车辆判别方法分为波形判别法、开关判别法。
5.3.1波形判别法
称重方式中称重传感器输出的信号电压波形如图5.2所示:
图5.2 称重传感器输出信号电压波形
因为称重传感器输出的重量信号与作用在秤台七的车轮秤台的压力成正比。当车轮进入或离开秤台时，称重信号产生一个正的或负的增量。列车通过自动轨道衡时，一对对车轮不断进入，离开秤台时，重量信号也随着连续发生变化。将重量信号随时变化的情况绘成曲线就成了图5.2所示的货车重量波形图，这种波形是实现波形判别车型的法不可缺少的依据。
在此波形判别车型法中计算机需要进行如下操作:
1)轴距测定
为了判定通过自动轨道衡的车辆各个轴距是否与货车的特征轴相吻合，必须对这些轴进行测量。测定轴距即判定波形图上各段时间。
2)设“门槛”
为了把这种车轮上下秤台引起的重量信号予以区别，可以设定一个参数“C ”称为重量信号的“门槛”相邻采样点之差大于C 时表明有车轮进入或离开秤台，否则视为信号波动。C 值通常按最轻空车一个轴重对应重量信号的80%来确定。
3)轴距判定
每节车辆通过秤台所得到的三个轴距与预先存储在计算机内的货车特征轴距相比较，能满足者为货车，不能满足者为非货车。
4）轴数统计
若自动轨道衡为转向架称重方式，则只有一个货车转向架的两对车轮同时在称重台时计算机才能够进行称量。这一过程需在计算机内存中开辟一个计数单元，并将重量信号分段整理，然后进行是否是同一货车转向架两对轮的判别等。
图5.3为转向架判别流程图，当有轮对经过称重台面是系统采集到重量信号，称重程序通过读取重量信号，把它和程序设定的“门槛”值相比较，如果重量大于“门槛”值则程序认为有车量进入或离开衡器台面，否则程序认为是信号波动。如果yes 则程序记录脉冲沿(即轴数) ，利用车速与每个轴通过台面的时间计算出相应的轴距，每节车辆通过秤台所得到的三个轴距与预先存储在计算机内的货车转向架特征轴距相比较，能满足者为货车转向架，不能满足者为非货车。如果yes 则记录该转向架的重量，并返回。
图5.3转向架判别流程图
图5.4为动态称重系统软件流程图，当系统处于待机状态时，系统进行零点的检测，如果有重量信号进入，程序首先根据波形进行判别它是否是车头即是否满足货车车型的条件。是车头要进行除去车头重量的计算，不是则进行图5.2中转向架的判别，符合特征则计算重量，速度。不符合转向架特征的，进行符合结束特征判别，满足了结束称量特征则进行数据的上传打印，不满足结束特征的继续返回进行车头的判别。这里定义称量结束特征有以下几条:
1)一段时间内不再有重量信号出现，系统默认10秒。
2)系统长时间接收同一个重量信号，可能原因是机车停在台面不动造成。
3)非标车辆通过台面，造成系统不能识别。
图5.4动态称重系统软件流程图
图5.5读取车号程序流程图
图5.5为称重系统读取AEI 捕获的车号程序流程图，车号作为程序的输入部分，动态称重系统可以通过读取RS 232接口的数据来获取射频天线所接收到的数据。平时车号识别装置不动作，处于关机状态。当安装在称重区域外的开机磁钢接收到有车辆通过时，开机磁钢向地面读数装置发出信号启动电源，地面读数装置工作。同时称重系统开始检测232口是否有数据，如果RS 232口有数据出现则将车号录入存储。动态轨道衡软件编程是以WINDOWS 为系统运行平台，采用计算机C 语言以及数据库ODBC 接口实现的。轨道衡称重系统的软件是动态称量轨道衡的核心，并配置了相关模块，实现了以下功能见图5.6。
图5.6动态称重系统程序架构图
5.3.2 动态轨道衡的车型判别
动态电子轨道衡的核心是车型判别，即一对列车在经过计量站时动态称重系统怎样判断车头与车皮以及每节车皮对应的前后两组转向架，从而测量出该节车的重量。如何从传感器输出的波形中找出我们所需要的计量段是本课题的关键之所在，也是课题的最困难之处。而选择车型判别的方法是通过考察它们的数学模型以确定最适合的方法。数学模型的选择要通过应用震动理论、滤波理论、及系统辨识理论等数学、力学方法、理论来分析和确定。在选择和确定数学模型时，首先要知道称重传感器在受动态变力作用时输出的波形，然后在时域和频域图相对照，找出两者的差异，最后用数学方法建立数学模型。
5.3.3开关判别法
信号是通过接近开关输出的，每通过一根轴，发出一个信号开关判别车型法即车型判别的开关量信号通道。它必须在秤台或引轨上安装一些开关。并在控制系统中增加一套逻辑电路和开关量接口。这就增加了系统硬件的复杂程度，降低了系统的可靠性。特别要指出的是，所用的开关通常为机械接点式，光电式或电磁感应式等。无论采用那一种开关，它们的故障率均比较高。据统计，已经运行的自动轨道衡, 开关量故障几乎占总故障的60-80%。
5.4本章小结
本章主要叙述了动态称重系统的软件实现，主要技术要点是火车车型的判别，剔除无效的计量段波形后，对有效的计量段进行数据的处理得出我们需要的计量数据。有了这些计量数据我们的动态计量功能就基本实现了。但是，仅靠这些计量数据是不够的。我们无法将这些数据同具体的哪一节车皮联系起来，以往我们依靠人工来记录车号，这样做对工人来说特别紧张，而且错误率相当高。为了克服这一不利因素，我们采用了车号自动识别系统，实现了车号的自动记录。完全将人工的服务从计量工序中解脱出来。
结论
计量精度与系统的稳定运行是衡量称重系统优劣的重要指标。通过对动态轨道衡称重系统的设计，得出以下结论:
1)系统的可靠性
本系统的可靠性主要取决于称重系统的称重传感器质量，车号识别装置的抗干扰性，PLC 的选取以及传感器的选择，和稳定运行的动态称重程序。动态轨道衡称重系统采用技术成运行熟稳定的称重传感器，先进的AEI 车号识别系统, 以及相配套的动态称重程序。从而保证了系统的可靠运行。
2）计算数据的精度
系统采用了美国TEDEA 公司的TEDEA -30T 传感器，其精度达到万分之一，以及基于WINDOWS 软件平台的称重程序，可以完全跟踪计量过程中的每一个细微的信号波动具有很高的随动性，这些是保证系统精度的先决条件。在检定过程中执行国家轨道衡检定标准，整个系统的精度达到0.2级。动态轨道衡采用动态轨道衡称重系统与铁路车号识别本系统紧密结合。并且充分利用信息化系统平台，减少了计量过程以及数据处理过程的人为干预，从而保证了数据的真实有效。在技术上彻底杜绝了计量员为了谋取个人私利篡改计量数据的现象，为企业减少了不必要的损失。
3) 无人值守计量站系统大大减少了计量员的工作，使工作效率大大提高。
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附录A 轨道衡电器安装示意图：
北华大学毕业设计（论文）
致谢
本论文是在老师的悉心指导下完成的，在此感谢牛老师在百忙之中抽出时间对我细心的指导。没有他的细心指导我不可能顺利完成论文，牛老师对待学生的认真态度和渊博的知识，使我从中受益匪浅也是我永远学习榜样。在这将近三个月的毕业设计期间我得到了老师和同学们的帮助与鼓励，在此也向帮助过我的人深表谢意。
在这次的毕业论文中，发挥了我在学校学到的文化知识和技能的应用，也算是我最后一次做学校的作业了，我要感谢我的指导老师，还有我的教导员，以及任课老师，感谢他们的教诲，让我知道在社会上懂得怎样去做好自己，端正自己的位置，为社会贡献出我自己的力量。
感谢我的家人，我永远的支持者，正是在你们殷切目光的注视下，我才一步步的完成了求学生涯。没有你们，就不会有今天的我！我一直很感谢你们，让我拥有一个如此温馨的家庭，让我所有的一切都可以在你们这里得到理解与支持，得到谅解和分担。你们的支持和鼓励是我前进的动力。
书到用时方恨少，在这篇论文的写作过程中，我深感自己的水平还非常的欠缺。生命不息，学习不止，人生就是一个不断学习和完善的过程。
最后，向所有关心我的亲人、师长和朋友们表示深深的谢意。
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摘要
当今社会，随着生产、贸易、科技的快速发展，衡器技术由简单的计重向信息化、一体化发展。然而，衡器技术在向这个趋势发展的时候，计量的准确化、快速化的矛盾一直是困扰衡器技术发展的瓶颈。直到上世纪70年代，技术上逐步成熟的动态电子衡器的发展，它有效的解决了快速性、准确性一衡器技术的两个最重要的性能指标难以统一的问题。这对于解决工程中称重系统的实时称重. 问题尤为重要。
动态电子轨道衡是动态称重技术中最常见的一种，本文介绍了动态称重的特色:动态电子轨道衡系统采用了WINDOWS 操作系统作为平台，其强大的软件功能是有效的解决快速性和准确性统一问题的基础; 用软件方法判别火车车型克服了硬件判别法故障率高的弱点。采用自动车号识别(AEI ) 技术，有效地解决了计量过程中人工抄号的弊端，杜绝了人工篡改计量数据的机会。提高了计量数据的真实有效性。动态轨道衡称重系统做到了数据自动上传、统计报表、存储、打印。本设计分别阐述了计量器具的发展，称重传感器的原理，动态电子衡器的设计原理与构成部分，PLC 与组态王Wincc 的通信，信号处理的方法，车型判别逻辑控制系统，自动车号识别系统的设计。
关键词:传感器; 动态电子轨道衡; PLC;Wincc
Abstract
In today's society, with production, trade, and the rapid development of technology, weighing apparatus technology by simple account heavy information, to integration development. However, weighing apparatus in to the development trend of technology, the accurate measurement of the contradiction of the fund, has been a major instruments of the development of the technology bottleneck. Until the 1970 s, the technology is gradually mature dynamic electron weighing apparatus of development, it is effective to solve the faster and more accurate a weighing apparatus technology two of the most important performance to the problem of unity. This to engineering of the weighing system real time weighing. The problem is especially important.
Dynamic electronic GuiDaoHeng dynamic weighing technology is the most common kind, this paper introduces the characteristics of dynamic weighting: dynamic electronic GuiDaoHeng system USES the WINDOWS operating system as a platform, its powerful software function is to effectively solve the problem of efficiency and accuracy unity based; With the software method judging the train car overcome the hardware discriminant method of high failure weakness. Adopt the automatic car number identification (AEI) technology, which can effectively solve the measurement process, artificial copy the disadvantages, and put an end to the measurement data of the artificial tamper with the opportunity. Improve the measurement data of the real effectiveness. Dynamic GuiDaoHeng weighing system do data to upload, statistics, storage and print. This design respectively expounds the development of measuring instruments, weighing transducer, the theory of dynamic electron weighing apparatus design principle and structure parts, PLC and configuration king Wincc communications . signal processing methods, models discriminant logic control system, automatic car number recognition system design.
Keywords: sensors,Dynamic electronic Guidaoheng, PLC, Wincc
目录
摘要................................................................ 1
Abstract............................................................ 2
引言................................................................ 5
1 绪论.............................................................. 6
1.1 衡器的发展史 ................................................ 6
1.2衡器的分类................................................... 6
1.2.1静态型 ................................................. 6
1.2.2动态型 ................................................. 6
1.2课题的国内外现状............................................. 6
1.2.1 课题的国内现状......................................... 6
1.2.2课题的国外现状 ......................................... 7
1.3课题的研究目的和意义......................................... 7
1.3.1 课题的研究目的......................................... 7
1.3.2 课题的意义............................................. 7
1.4本章小结..................................................... 8
2 系统工作原理和系统方案............................................ 9
2.1系统工作原理介绍............................................. 9
2.1.1 动态轨道衡组成及称重原理............................... 9
2.2称重台面的尺寸设计.......................................... 11
2.3课题采用的技术方案.......................................... 12
2.3.1 动态轨道衡系统的结构.................................. 12
2.3.2称重通道的设计 ........................................ 13
2.3.3滤波电路 .............................................. 13
2.4本章小结.................................................... 14
3 称重系统的硬件设计............................................... 15
3.1 硬件系统的组成 ............................................. 15
3.1.1 关于PLC 的综述........................................ 15
3.1.2 PLC的特点 ............................................ 15
3.1.3 PLC的工作原理 ....................................... 16
3.1.4 PLC的主要功能和应用 ................................. 17
3.1.5 PLC的选型及其模块配置 ............................... 17
3.1.6 PLCSM331内部选型表如图3.1........................... 18
3.1.7 PLC的I/O接线图 ...................................... 18
3.1.8 S7-300编程简介 ....................................... 19
3.2上位机硬件配置选择.......................................... 20
3.3称重传感器.................................................. 20
3.3.1 称重传感器的选用...................................... 20
3.3.2 传感器精度的选择...................................... 20
3.3.3 传感器量程的选择...................................... 20
3.3.4本设计所选用的传感器型号 .............................. 21
3.3.5传感器具体参数 ........................................ 21
4称重系统的软件设计思想 ........................................... 22
4.1本系统的软件选择............................................ 22
4.1.1组态软件Wincc 在系统中的具体应用 ...................... 22
4.1.2 Wincc与PLC 建立通信 .................................. 22
4.1.3 MPI的概述 ............................................ 23
4.3实时称重界面的设计.......................................... 23
4.3.1主页说明 .............................................. 23
4.3.2 动态称重.............................................. 25
4.4统计报表.................................................... 27
4.5本章小结.................................................... 27
5车号识别系统的应用 ............................................... 28
5.1系统的构成.................................................. 28
5.1.1系统特点 .............................................. 28
5.1.2系统构成 .............................................. 28
5.2车号识别系统的功能应用...................................... 29
5.3车辆判别方法................................................ 30
5.3.1波形判别法 ............................................ 30
5.3.2 动态轨道衡的车型判别.................................. 35
5.3.3开关判别法 ............................................ 35
5.4本章小结.................................................... 36
结论............................................................... 37
参考文献........................................................... 38
附录A 轨道衡电器安装示意图： ...................................... 40
致谢............................................................... 41
引言
在称重领域，动态轨道衡得到了广泛的应用, 主要应用于称量液态罐车和较贵重的固态物料。随着世界科学水平的不断发展，衡器也随之发展着，电子衡器现已成为主流产品，但电子衡器的快速性和准确性是两个难以兼顾的技术指标。因此，全动态电子轨道衡和生产就成为时代的需求。
现在我国各部门正在使用的陆地交通称重系统大部分还是老式的机械衡器，只有少部分使用了静态电子衡器。它们虽然能做到测量的准确性但是快速性是无法做到的，这样严重影响了生产效率，而且衡器的操纵者的劳动强度很高容易出错。
为了实现全动态电子轨道衡计量系统与技术化水平台的完美结合形成无人值守的计量站。动态轨道衡系统的设计能够提高测量的准确性、快速性以及应用企业信息化平台实现无人值守动态轨道衡。本设计系统采用了可靠性高、灵活性好、安装简单易于维护的可编程逻辑控制器（PLC ）作为下位机，下位机实现传感器数据采集和车辆判别信号的功能以及实现了报表、打印。下位机通过串口与上位机进行数据通信。上位机采用组态软件Wincc ，实现了Wincc 与PLC 的通讯。该系统在设计过程中充分采用了硬件和软件方面的抗干扰措施，保证了系统的稳定运行。
1 绪论
1.1 衡器的发展史
称量铁路货车载重的衡器。分静态轨道衡、动态轨道衡和轻型轨道衡3种。广泛用于工厂、矿山、冶金、外贸和铁路部门对货车散装货物的称量。苏州仪表元件厂最早研发制造，当年高速通道硬件和控制软件处于国内领先水平，新世纪多名机械设计人员经过多年改进，机械秤体技术也处于领先水平，精度高、稳定性能好、免维护周期长等优点。
1.2衡器的分类
1.2.1静态型
电子衡器的最初结构设想是因为传感器的出现而产生的。最早的电子衡器就是静态型，这种电子衡器也是现在使用范围最广泛的类型。静态电子衡器是被称重物体稳定的放置于电子衡器上进行测量的。因为被测量物体处于稳定状态，所以传感器的输出值为真值。因此静态电子衡器的数学运算模型为代数方程。
1.2.2动态型
动态电子衡器是在静态电子衡器的基础上发展起来的一种新型电子衡器。它可以直接测量运动物体的质量。动态电子衡器所利用的基本原理是动态测试技术。动态测试技术是一门新兴的边缘性前沿科学。它与许多学科如测试技术、误差理论、概率统计、随机过程理论、信号处理、时间序列分析、系统辨识等，相互联系相互渗透。动态电子衡器所测量的量是随机时间变化的变量。因此它的数学运算模型为微分方程和差分方程。
1.2课题的国内外现状
1.2.1 课题的国内现状
对于动态电子衡器的研究，近几年国内也有一定的发展。比较具有代表性的产品是由北京铁道学院研制成功的用于铁路系统的动态电子衡。但是，用于动态称重的动态电子轨道衡无人值守计量站还处于初级阶段。目前国内生产动态电子衡的主要厂家有：北京YAMATO 公司；广东顺德华普电子衡器有限公司；河北唐山汇中威顿仪表有限公司；湖南湘潭五菱电子衡器公司；浙江杭州东方电子衡器有限公司等。这些企业通过与国外公司合作，生产主要用于工业生产的各种动态电子衡。本课题来源于大型钢铁企业物资计量和贸易结算工作的实际需要。首钢集团总公司现有产品品种200余个，成品规格3800项。首钢坚持以质量求生存，求发展，依靠技术进步，加强基础管理，不断完善计量管理和计量技术，强化量传
余溯源体系的控制，确保测量设备准确可靠，充分发挥了测量设备在企业中的作用。随着首钢生产能力的不断提升，利用轨道衡进行钢铁冶炼的原燃料、出厂物资计量呈大幅度增长趋势。在市场经济条件下，首钢与供应商及内外部顾客依靠轨道衡进行贸易结算，而贸易结算是轨道衡技术不断发展的主要推动力。
1.2.2课题的国外现状
动态电子衡器是八十年代中期德国西门子公司首先提出并开始研究和开发。经过十几年的发展，现在已经有很多公司有能力生产动态电子衡，产品种类繁多，涉及各行各业的称重问题。动态电子衡器系统的硬件核心部分是称重传感器和数据采集模版。现今世界上已有许多公司能够生产，如美国QUTECH 公司、美国HP 公司、美国UEI 公司、美国DATAQ 公司、美国PCB 公司、日本HMB 公司、瑞典ABB 公司、德国西门子公司、德国PHILIPS 公司、加拿大GAGE 公司等等。这些公司不仅生产称重传感器和数据采集模版，而且有些公司还在开发成套电子衡器系统。它们所开发的电子衡器系统涉及到整个工程领域的各个角落，并且，在精度以及其他参数方面都非常高。
对于应用动态轨道称重系统来说，从综合指数考虑，瑞典ABB 公司处于世界领先地位。ABB 公司的力测量产品及系统能进行精确可靠的测量与控制，从钢铁制造到纸张加工，应用范围十分广泛。由于动态电子轨道衡采用的是PLC 控制，无法处理较为复杂的数学模型。因此当他们用于列车称重系统时，对工作环境的要求很高，有很多限制，而且输出稳定性极差。
1.3课题的研究目的和意义
1.3.1 课题的研究目的
衡器作为称重物体的重要工具已经存在几千年了，随着世界科学水平的不断发展，衡器也随之发展着。发展到现在电子衡器已经为主流产品，变成工业生产和民用生活中不可缺少的产品。而即使是电子衡器，快速性和准确性也是两个难以统一兼顾的相互矛盾的技术指标。因此，全动态电子衡器的开发和生产就成为时代的需求。这就是本课题研究的目的。全动态电子轨道衡计量系统与技术化平台的完美结合形成无人值守的计量站，成为目前国内这一领域的领跑者。
1.3.2 课题的意义
(1) 动态电子衡器是当今衡器发展的前沿产品，它能有效的解决快速性和准确性—衡器的两个重要的性能指标难以统一的问题，这对于解决工程中称重系统的实时称重问题显得尤为重要，特别是用于陆地交通称重系统中。
(2) 现在我国各部门正在使用的陆地交通称重系统大部分还是老式机械衡
器，只有少部分是八十年代末和九十年代初安装的静态电子衡器。它们虽然在一定程度上可保证称量精度，但快速性是绝对无法做到的。这对于在矿山和大型货场等需要大量交通运输的地方，将严重影响生产效率，而且衡器操纵者的劳动强度很高，容易产生差错。
(3) 如果能把这些衡器换为动态电子衡器并结合企业的信息化平台改造成无人值守计量站，将能很大程度地提高生产效率，对经济的发展起到推进作用。
1.4本章小结
本章通过对国内外有关资料的整理和分析，介绍动态称重技术的历史起源、发展趋势、衡器的分类以及对本课题进行深入研究的意义。最后明确本课题所要完成的主要研究任务。
2 系统工作原理和系统方案
2.1系统工作原理介绍
2.1.1 动态轨道衡组成及称重原理
动态轨道衡是称重运动中铁路货车重量的一种轨道衡，也叫做自动轨道衡。这种轨道衡的称重台面有足够的工作长度，以保证列车经过时有足够的时间进行有效的采样，在称重台面上，设置的不影响称量准确度的水平约束限位器在台面与引轨衔接处还装有过滤器，以使列车能平稳的进入和退出台面。这种轨道衡按其称量方式可分为轴称量轨道衡、转向架称量轨道衡以及整车称量轨道衡三种，图
2.1所示一节4轴货车，它在轴称量中称4次，在转向架称量中称2次，然后自动相加、指示或打印出整节货车的重量；而在整车计量中只称一次，相比之下其准确度最高，常用于称量液态罐车和较贵重的固态物料。动态轨道衡称量方式如图2.1所示：
图2.1 动态轨道衡称量方式
动态电子轨道衡是由称重台面、称重传感器、称重通道、计算机及接口以及软件等部分组成，其中称重台面称重传感器、称重通道、计算机及接口是轨道衡的硬件组成部分。动态轨道衡硬件组成如图2.2所示：
图2.2 动态轨道衡的硬件构成示意图
轨道衡的称重台面上铺有铁路钢轨（即称量轨）与铁路线相通，包括称重梁、称重杠杆及若干横梁，称重杠杆以及若干衡量，其作用是用来承受被称量车辆及所承载货物的重量；体面还装有横向限位系统、纵向限位系统、锁定和调整构建、抗扭装置和引线轨、计量轨、锚固花梁等附件系统，这些附件起到固定秤体，减少火车震动撞击对称量的影响，同时将承受到重力均衡的传递到各个传感器上的作用。在理想状态下传感器的输出信号只是由重力作用产生的，那么在没有车辆通过称重台面时，称重台面输出的重力值应该是称重台面自身的重量，称重台面的输出值对时间函数应该是一个恒定的值。当车轮压上称重台面的一刹那，称重台面的输出值会出现一个跳跃。跳跃的输出表示车厢的第一根轴重，随着时间的推移，车厢的第二根轴也移至称重台面上称重，称重台面的输出值会产生另一个跳跃，这个跳跃和第一个跳跃的幅值之和代表了这个转向架的重量，在第一根轴走下称重台面之前，称重台面输出应保持不变，随着两根轴相继离开称重台面称重，称重台面的输出会出现两次方向相反地跳跃，见图2.3中波形所示：输出幅度最大的部分（即为转向架的两根轴都在称重台面上时的输出）代表了整个转向架的重量。两个转向架分别计算重量，然后相加，就可以得到整车的重量（W 总）为：
W总=W前+W后 （2.1）
在计算车厢过衡速度时，动态电子轨道衡的称重台面长度是一个已知确定的量，根据系统的采样频率和整节车厢通过称重台面时的采样总数可以计算出该节车
厢通过动态电子轨道衡时所用的时间，由此就可以计算出每节车厢的过衡速：
图2.3
称重原理示意图
动态电子轨道衡称重的主要技术指标是称重精度和称重时允许列车通过的
速度，这主要取决于过度轨和秤台的水平度 、传感器的灵敏度、供桥电源的稳
定度、模拟变送器、速度和动态称重算法的优劣势等。为了保证动态电子轨道衡
对测量速度和精度的要求，必须从硬件和软件两个房间着手解决问题，消除误差
干扰，准确无误的计算出重量和速度。
2.2称重台面的尺寸设计
轨道衡称重台面设计主要研究台面尺寸的确定工作，轨道衡的台面设计取决
于轨道衡的称量方式和被称量的货车车型。如前所述，轨道衡根据不同的分类方
法而具有较多种类型，但总体来说可分为静态轨道衡和动态轨道衡。静态轨道衡
计量精度高，全部采用整车计量方式，称重台面设计较为简单，而动态轨道衡根
据秤台的结构可分为单台面、双台面轨道衡，单台面的动态轨道衡用于轴计量和
转向架计量，而双台面的动态轨道衡可以实现整车计量，可根据计量物资的状态
和贵重程度进行动静态称重选择，目前，铁路上的货车车型基本分为敞车(C)和
平车(N)，使用的车型型号为c50、c62、C65、N16、N60等车型，这几种车型都
是采用自动车钩的四轴车，车轴允许载荷为20.5t 。货车的基本尺寸如图2.4所
示:
图2.4 货车的基本尺寸
常用铁路车辆的轴间距离见表2.1
表2.1常见铁路车辆轴间距离：
转向架计量秤台长度应满足:
Ldmas
我国转向架计量通常选秤台为3.6米。
2.3课题采用的技术方案
2.3.1 动态轨道衡系统的结构
系统控制与操作单元由PLC 系统完成，各称重传感器输出信号作为独立信号
直接送入信号采集单元—接线盒。在接线盒内合并为一路模拟信号进入A/D转换
单元。该单元将这路模拟信号上传入PLC 系统处理，PLC 一方面实时采集称重传
感器和车辆的判别信号，配合工业控制计算机（IPC ）进行监视和控制,PLC 为此
系统硬件的核心，信号的处理和基本操作上由它完成。车号识别单元将收集到的信息通过接口传给PLC 。PLC 通过总线将信息上传工控机，IPC 将所有信号处理后通过CRT 显示，并自动打印该列车的重量、牵引方式、列车节数、总重量等信息。打印节、结束后自动将文件上传上位机。由plc 将数据远传给ERP 系统，形成报表。如图2.5系统硬件结构示意图：
图2.5系统硬件结构示意图
一套动态电子衡器系统包括硬件部分和软件部分。硬件部分包括：
1）压力—电信号转换单元
2）模拟量变送单元
3）plc 与操作单元
4）车号识别单元
5）系统监控单元信息显示
6）打印与上传单元
2.3.2称重通道的设计
轨道衡称重系统一般没有专门化的专用仪表，通常采用称重通道或模数转换的专用插板来完成放大、模数转换、提供供桥电源等功能，再通过接口电路由计算机进行数据处理。
称重通道的采样速度快慢、模拟量转换精度高低、供桥电源稳定性、抗干扰性能的好坏，都影响动态轨道衡的计量性能、计量速度等。本系统采用北京YAMATO 公司生产的HDC-100型称重通道。该通道是集信号放大，滤波，模拟量转换和数字采集为一体的称重通道。
2.3.3滤波电路
动态电子轨道衡的应用环境一般比较恶劣，存在多种干扰源，因此必须进行信号滤波，为提高抗干扰性，削弱现场高次谐波或高频干扰和噪声，在硬件方面我们选用二阶有源低通滤波器使二级放大兼有放大和对20Hz 以上干扰信号的滤
波作用。此滤波电路由集成运放和RC 网络组成，其优点是输入阻抗高、输出阻抗低，输入与输出间有很好的隔离。滤波电路组成如图2.6所示:
图2.6滤波电路构成示意图
2.4本章小结
本章着重介绍了系统的工作原理，系统硬件部分总体结构，动态轨道衡称重系统称重台面尺寸的设计，滤波的应用，最终实现货车重量的基本算法。
3 称重系统的硬件设计
3.1 硬件系统的组成
动态轨道衡称重系统硬件主要由PLC 系统、工控机、称重传感器及低压电器。下面将对每部分加以详细的说明。
3.1.1 关于PLC 的综述
可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。总之，可编程控制器也是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展，PLC 在技术和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上，增加了模拟量和PID 调节等功能模块，形成了数值运算、闭环调节。尤其是PLC 把专用的数据高速公路(HIGHWAY)改成通用的网络，并逐步将PLC 之间的通信规约靠拢，使得PLC 有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成，以组成大型的控制系统，这使得PLC 系统具备了DCS 的形态，使得PLC 的应用拓展到连续过程控制领域，基于PLC 的DCS 系统目前在国内外都得到了广泛的应用。
3.1.2 PLC的特点
①. 高可靠性
(1)所有的I/0接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。
(2)各输入端均采用R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为10-20ms.
(3)各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
(4)采用性能优良的开关电源。
(5)对采用的器件进行严格的筛选。
(6)良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU 立即采取有效措施，以防止故障扩大。
(7)大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统，使可靠性更进一步提高。
②. 丰富的1/0接口模块
PLC 针对不同的工业现场信号，如:交流或直流:开关量或模拟量; 电压或电流; 脉冲或电位; 强电或弱电等。有相应的1/0模块与工业现场的器件或设备，如:按钮; 行程开关; 接近开关; 传感器及变送器; 电磁线圈:控制阀等直接连接。另外，为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块等。
③. 采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC 以外，绝大多数PLC 均采用模块化结构。PLC 的各个部件，包括CPU ，电源，1/0等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
④. 编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 ⑤. 安装简单，维修方便
PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的I/0端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。
3.1.3 PLC的工作原理
当PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段:
1.输入采样。即检查各输入的开关状态，将这些状态数据存储起来为下一阶段使用。
2. 执行程序。然后PLC 按用户程序中的指令逐条执行，但是把执行结果暂时存储起来。
3. 刷新输出。按第1阶段的输入状态在第2阶段执行程序中确定的结果，在本阶段中对输出予以刷新。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC 对信号的输入、数据的处理和控制信号的输出分别在一个扫描周期的不同时间进行的方式有助于排除系统中受到的干扰。
3.1.4 PLC的主要功能和应用
可编程控制器的设计思想是尽可能地利用当前先进的计算机技术去满足用户的需要，PLC 与继电器接触器控制电路的一个本质区别就是除了必要的与外部物理世界的接口(即1/0点) 外，其它的逻辑功能均在其内部实现。这些逻辑功能不仅可以取代，而且远远超过诸如中间继电器、时间继电器等硬件逻辑所能达到的功能，从而为PLC 在可靠性和便利性上形成特色奠定了基础。
PLC的功能可分类如下:
①逻辑控制
②定时控制
③计数控制
④步进(顺序) 控制
⑤ PID控制
⑥数据控制:PLC具有数据处理能力。
⑦通信和联网
⑧其它:PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如:定位控制模块，CRT 模块。
3.1.5 PLC的选型及其模块配置
在进行这项工作之前，需要对控制对象和控制任务进行统计和分析。本系统需要配置如下的不同性质的I/0点:
一15个模拟量输入;
一145个开关量输入;
一103个开关量的输出。
根据对上述控制任务的分析，本系统选择了西门子的模块化中小型PLC 系统S7-300，它能满足中等性能要求的应用，应用领域相当广泛。其模块化、无排风扇结构、和易于实现分布，易于用户掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的方案。S7-300系列所具有的多种性能递增的CPU 和丰富的且带有许多方便功能的I/0扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加的模块对PLC 进行扩展。Siemens S7-300所具备的高电磁兼容性和强抗振动，抗冲击性，更使其具有最高的工业环境适应性。
3.1.6 PLC SM331内部选型表如图3.1
表3.1 PLC内部选型表
3.1.7 PLC的I/O接线图
①FC105接线图
图3.1FC105接线图
②FC106接线图
图3.2FC106接线图
3.1.8 S7-300编程简介
S7-300系列 系列PLC 的编程语言是的编程语言是STEP-7。用文件块的形式管理系列的编程语言是。用户编写的程序及程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。用户编写的程序及程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。这样的程序组织明确，这样PLC 的程序组织明确，结构清晰，易于修改。程序组织明确结构清晰，易于修改。为支持结构化程序设计，用户程序通常由组织块(OB)、为支持结构化程序设计，STEP-7用户程序通常由组织块用户程序通常由组织块、功能块(FB)或功能块或功能块(FC)等三种类型的逻辑块和数据块等三种类型的逻辑块和数据块(DB)组成。
S7-300模块化微型PLC 系统，满足中、小规模的性能要求，各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务，简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活，方便用户和简易的无风扇设计，当控制任务增加时，可自由扩展，大量的集成功能使它功能非常强劲，SIPLUS S7-300用于恶劣环境条件下的PLC 扩展温度范围从-25°C 到+70°C 适用于特殊的环境允许短时冷凝以及短时机械负载的增加。S7-300采用经过认证的PLC 技术，易于操作、编程、维护和服务，特别适用于汽车工业、环境技术、采矿、化工厂、生产技术以及食品加工等领域，低成本的解决方案。
3.2上位机硬件配置选择
本系统上位机选用西门子工控机427C ，它是一款功能强大的, 无风扇嵌入式工业PC ，可进行导轨安装、墙面安装或立式安装。当环境温度低于 55 °C 时，它可以 24 小时连续运行，无需维护且具有高性能，其配备了：
∙
∙
∙
∙ Intel 处理器，最高为Core 2 Duo DDR3内存，最大为4 GB 集成Intel GMAX4500 图形介质加速器 高性能串行ATA 固态驱动 SSD “最大32 GB ”并且CF 比硬盘更加可靠，
耐用，采用了三个 PCI-104 扩展槽和众多接口，因此小型箱式IPC427C 通用型很强，两个千兆以太网接口可用于与控制级和现场级进行灵活通讯。四个USB 2.0 接口和一个 PROFIBUS 连接（可选）或者一个带3 端口的PROFINET 接口具有很强的适应性和灵活性，可用于完成测量及开环和闭环控制任务。
3.3称重传感器
被测负荷作用在弹性体上，使弹性体产生相应的弹性变形；通过粘贴在弹性体上的电阻应变计，被弹性体的弹性变形转换为电阻应变计电阻的变化（电阻增大或减少），再通过测量电路将电阻应变计电阻的变化，转换为电信号（电压或电流）输出。
3.3.1 称重传感器的选用
称重传感器的选用首光要考虑使用场合的实际需要，在测力精度和主要技术性能方面也必须满足实际需要。称重传感器由于它的不同弹性体结构和采用的应变计性能不同，而在测量精度和其他性能方面会有所不同。所以，要综合考虑应用的实际需要来选用合适的传感器。
3.3.2 传感器精度的选择
传感器的精度包括额定载荷、灵敏度、非线性、重复性、滞后性等主要技术参数。目前，称重传感器的普通级精为千分之五，中级精度为千分之二至万分之五，高精度为万分之三至万分之一。
由于本系统为用于列车称重的动态电子系统，不需要太高的精度，因此，选择普通级精度的称重传感器即可满足需要。选择普通级精度的称重传感器即可满足需求。
3.3.3 传感器量程的选择
动态电子称重传感器的实际应用场合往往是多个传感器联合使用，因此传感器选择必须要考虑一下因素：
被称量物体的最大重量、秤台装置的自重、传感器设置数量、正常操作下可能产生的最大偏载、称重状态下的冲击负荷、其他附近干扰力。
考虑以上因素，用于动态称重系统时，一般设计选用传感器工作在额定负荷55%-60%左右，这样即留有保险余量，又确保其使用精度。
3.3.4本设计所选用的传感器型号
在具体的传感器的选择上，为保证传感器具有高可靠性、综合精度高、线性好、蠕变小、稳定性好等特点，系统采用四只TEDEA 公司的电阻应变式传感器TEDEA-30t ，该传感器的测量方式为柱式应变式称重传感器，其性能特点是高过载、灵敏度高，线性好，安装方便、输入阻抗、输出阻抗一致性好，以保证良好的互换性。有较宽的温度工作范围，尤其非常适合动态电子轨道衡的应用，称重传感器的连接方式如图3.1所示：
图3.1称重传感器的并联连接方式
3.3.5传感器具体参数
名称：电阻应变式传感器
量程： 5-150 Ton
结构：不锈钢结构
OIML R60 和NTEP 认证
IP68防护等级
应用：动态轨道衡，油箱及筒仓称重。
4称重系统的软件设计思想
4.1本系统的软件选择
4.1.1组态软件Wincc 在系统中的具体应用
动态轨道衡称重系统是一个需要实施上位机监控的系统。在上位机上运行的监控软件需要针对具体的对象设计和编程。目前工业监控软件的设计已进入采用图形组态软件进行开发的阶段。本系统监控软件采用了Wincc ，其原因之一是因为WINCC 是目前所有组态软件中功能比较强大的一种，二是考虑到下位机选用的是S7-300 PLC 及其编程工具STEP7，与Wincc 同为德国SIEMENS 公司的产品，Wincc 本身提供S7-300 PLC的驱动软件，因此使PLC 与上位计算机的联接可以变得非常容易。
工控组态软件是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术支撑系统，它提供了适用于工业控制的多种功能模板。Wincc 提供的开放界面用于用户解决方案，人而使得将WINCC 集成入复杂广泛的自动控制解决方案成为可能。可以集成通过UI)BC 和SQL 方式的归档数据访问，以及通过OLE2. 0和ActiveX 控件的对. 象和文档的链接。在该项目中，才良据现场情况和实际需要设计了以下几个界面:实时称重界面，实况模拟界面，记录查询界面，报警记录界面，网络组态界面。注意在用图形编辑器设计各界面之前，先要在控制中心的“变量管理”中定义所需变量的名称和数据类型。
4.1.2Wincc 与PLC 建立通信
Wincc 支持多种硬件设备，包括可编程控制器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表和变频器等。对于不同的硬件设施，工程人员只需为Wincc 配置相应的通信驱动程序即可。这种方式即保证了运行系统的高效率，也使系统能够达到很大的规模。Wincc 支持五种通讯方式：串口通讯、数据采集板、DDE 通讯、人机界面卡、网络模块。本系统采用串口通讯的方式与西门子PLC 建立联系。首先在上位机中安装西门子PLC 的通讯协议，在工程浏览器中选择串口COMl ，并进行有关参数的设置，如地址、波特率、奇偶检验、数据位、停止位设定等，注意此设定值必需与PLC 内部设定值一致，否则通讯将不会成功。然后在组态王的设备库中选择西门子的PLC 设备，并为该设备命名一个逻辑地址“Simens PLC ”，然后按照“设备配置向导”的提示一步步完成安装，这样即可在上位机和PLC 之间建立了通讯，由此可见WINCC 与硬件设备建立通讯联系十分方便。
西门子公司S7-300CN 系列PLC 内部集成的PPI 接口为PLC 提供了强大的通讯功能。PPI 的物理特性为RS485，可以在PPI 、MPI 和自由通讯接口三种方式
下工作。根据封闭式验粮系统的工艺要求，结合以上三种通讯方式的特点，最终选择了MPI 通讯方式。MPI 通讯方式的特点如下：
MPI 通讯协议是西门子专为S7-300 CN 系列PLC 开发的通讯协议。可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。波特率为9.6kbit/s、19.2kbit/s和187.5kbit/s。S7-300 CN 系列CPU 上集成的编程口同时就是PPI 通讯联网接口。利用PPI 通讯协议进行通讯非常简单方便，只用NETR 和NETW 两条语句即可进行数号的传递，不需额外再配置模块或软件。MPI 通讯网络是一个令牌传递网，在不加中继器的情况下，最多可以由31个S7-300 CN 系列PLC ，TD200，OP/TP面板或上位机（插MPI 卡）为站点，构成MPI 网。MPI 通讯方式如图4.1所示：
图4.1 MPI 通讯方式
4.1.3 MPI的概述
MPI(Multi Point Interface)是多点接口的简称，是当通信速率要求不高，通信数据量不大时可以采用的一种简单经济的通信方式。通过它可组成小型PLC 通讯网络，实现PLC 之间的少量数据交换，它不需要额外的硬件和软件就可网络化。S7-200CPU224xp 和226CPU 、每个S7-300/400 CPU都集成了MPI 通信协议,MPI 的物理层是RS-485。通过MPI ，PLC 可以同时与多个设备建立通信连接，这些设备包括编程器PG 或运行STEP 7的计算机PC 、人机界面（HMI ）及其它SIMATIC S7，M 7和C 7。同时连接的通信对象的个数与CPU 的型号有关。
4.3实时称重界面的设计
4.3.1主页说明
动态轨道衡主页如图4.2所示：
1)凡是能出现手形的鼠标均可点击，若享有该权限则可执行相应的功能;
2)左下角的“锁”用于修改权限和结算月;
3)动态称重:是通常的系统运行方式，除非在确认无列车称f 的情况下，
可以进行其它的工作如输入参数等;
4)静态称重:允许系统逐转向架进行称重，但一般用于检定或调试时使用;
5)波形分析:分析称重过程，以便查找可能的漏车等错误的原因和了解台面的状态;
6)恢复动态数据:恢复再现动态的称重过程和结果;
7)恢复静态数据:恢复再现静态的称重过程和结果;
8) 输入参数:输入品名、收发单位等计量参数;
9) 数据查询:分类查询己输入参数的v 录;
10) 分类统计:按品名、收发单位分类统计;
11) 发送数据:按照定义的网络路径发送数据;
12) 用户程序:调用用户的管理应用程序;
13) 品名查询:仅能查询品名而不能编辑(编辑在应用组态中);
14单位查询:仅能查询单位名称而不能编辑；
15) 统计报表:形成各种统计报表及计量凭证和原始记录的打印;
图4.2动态轨道衡主页
4.3.2 动态称重
在主页上点击“动态称重”按钮后进入动态称重方式如图4.3所示:
图4.3动态称重界面
1控制按钮
1) 零点Z 置秤台零点，应该在空秤时使用。若零点码值超出设定的范围，则提示“零点故障”。
2) 强制结束T
在称重未结束时，可以通过这个按钮强制结束称重过程，只有在列车通过后但未判到结束标志，或设定的预称车节已称完，不需要继续称重的情况下使用。在“单车溜放”(翻车机) 的称重方式时，列车全部称重完，须点击此按钮结束。
3)打印
当未设置自动打印时，称重结束后，可通过这个按钮手动打印记录区中的称重记录
4)清屏C
称重结束后，可手动清除记录区中的称重记录，若未清除，在下次称重前由系统自动清除。
5)暂停
仅用于“单车溜放”(翻车机) 的称重方式，这时系统不处理任何秤台上的信号。比如车没溜过去又退回来的情况。
6)射频控制
用于给车号识别系统发送开始识别信号。
7)重发数据
将当前过磅的数据重新发送到数据服务器中。
8)选择发送
将历史过衡数据选择发送的数据服务器中。
10)退出AIT+X
退出动态称重方式回到主页。如果预称车数有效，则可在右上显示框的的右侧有一个窗口可以输入预称车数，这个车数仅能使用一次。
2显示记录区
显示称重记录的重量、速度及可能的超速标记、状态标记。
1)显示区:
显示瞬时重量、零点、原码、日期、时间、车节总数、车节总重、牵引方式、文件号、数据指针(读取的A/D码值在存储区的位置) 等
2)红绿灯
红灯:零点不正常、正在称重或虽已空秤但称重过程并未结束
绿灯:准备称重
3)状态
显示AID 通道可能出现的故障，如零点超常、断线、尖峰、停采、纹波过大等。
4)车次表(右下方):当日称重车次的列表，含日期、时间·车数。
4.4统计报表
图4.4为统计报表主界面：
图4.4统计报表主界面
1) 通用报表统计
含进厂、出厂、厂内物资统计报表。在统计报表之前，其统计的时间周期内必须保证每天都经过当日数据结算。
4.5本章小结
本章主要介绍了系统的软件方面内容，组态王WINCC 在系统中的应用与PLC 的通信以及动态轨道衡称重界面设计，对S7-300编程软件STEP 7-V5.4编程作了简单介绍。
5车号识别系统的应用
5.1系统的构成
5.1.1系统特点
车号自动识别系统是自动识别设备（AEI ）在铁路方面的具体应用。XC 型自动设备识别系统采用了微波反射技术及计算机技术，克服了采用摄像、声表面波、条形码等技术抗干扰能力差、识别精度低、环境适应能力差等缺点，代替人工抄写车号实现了设备身份编码的自动、准确识别，为铁路运输货车跟踪系统提供准确的车次、车号等实时基础信息。
5.1.2系统构成
XC-2A 型铁路车号自动识别系统由电子标签、地面读出装置、电子标签编程器、车站控制与车号处理系统、运输部调度中心(车号查询中心))5部分组成，如图5.1所示:
图5.1铁路车号自动识别系统框图
1) 电子标签
现在已作为铁路车辆的主要配件，内部存有车号及车辆的技术参数信息。标签安装在被识别车辆的底部中梁上，每辆车安装1个。
2)地面读出装置(读/写器)
主要由室外的车轮传感器、地面天线和室内的RF 射频装置、读出主机、电源防雷、通信及信号防雷等部分构成。安装在铁路车辆货物计量站旁边，实时准确地完成对列车及车辆标签信息的采集，并将采集的信息进行处理，通过光纤网络传至车站控制与车号处理系统。
3)车站控制与车号处理设备
车站控制与车号处理设备安装在有关车站，完成AEI 采集数据的处理，并向
运输部铁路车辆货物实时跟踪管理系统和运输部调度中心(车号查询中心) 等处转发数据。
4）列检复示系统
复示车站控制与车号处理系统转发的车号数据信息，为车辆管理和设备维护提供可靠信息。
5)电子标签编程器
对于国内标准车型，在标签安装前，铁道部在车辆出厂前已向标签中写入数据信息。
6)运输部调度中心(车号查询中心)
对首钢厂内铁路车辆进行查询监控，及时掌握铁路车辆使用及装卸情况，压缩厂内铁路局车辆保有量和停留时间，提高车辆周转率，降低运输成本。
5.2车号识别系统的功能应用
1) 自动识别铁路货车标签内的车号等车辆信息通过RFID 技术自动识别货车车型，车号，车次，总辆数，车辆到达时间等信息。
2) 多样化的皮重解决方案
当皮重需要计量的时候，系统以24小时(或根据实际情况设定时间) 为依据自动除皮，系统对于超过24小时的车辆定义为“老牌车”，系统自动提醒计量员老牌车进行关注。经确认需要回皮的则对其重新进行皮重计量。对不回皮的车辆自动采集货车的自重，系统分为领定自重库模式和实际自重库模式，一半讲，货车通过维修实际自重与额定自重不同。如:C62的额定自重为21.7吨，大修后重的有22.3吨，轻的有21.3吨。企业可以根据需要来选用。首钢选用的是实际自重库模式，即系统建立自重动态跟新库，可以根据前期的车号对应的更新自重建立了自重更新库，当再次识别到该车皮时系统自动调用更新的自重数据。一般来讲，首钢的铁路货源相对固定，车辆均由车辆段安排调配车皮计划，虽然从短期看车辆是变动的，但从长期看车辆是现对固定的。因此，建立实际动态自重更新库有利于提高精确计量。
3)数据自动提取
车号自动识别系统与轨道衡相结合，可实现货车车辆的不停车称重时自动抄录车号和计量报表的全自动生成。自动车号识别系统自动提取动态轨道衡的计量数据，即轨道衡的计量数据与车号自动对位，自动生成生产要求的报表，可以进行汇总、查询、打印、统计等。表5.1为标准计量单:
4) 远程无人值守作业
本称重系统真正实现了无人值守计量，操作人员可在后端实施称重作业，无需在现场进行倒班作业，大大提高工作效率，是得有限的人力资源得到充分的发挥利用。管理部门通过网络远程对现场进行即时监控，也可以对过去以特定时间的称重情况进行查询或打印，对数据进行分析。
5)完善货车车辆电子称重系统的自动化，实现信息化管理。
6)应用车号自动识别系统提高了计量管理水平，缩短了车辆因计量而产生的车辆铁路延时。
5.3车辆判别方法
车辆判别方法分为波形判别法、开关判别法。
5.3.1波形判别法
称重方式中称重传感器输出的信号电压波形如图5.2所示:
图5.2 称重传感器输出信号电压波形
因为称重传感器输出的重量信号与作用在秤台七的车轮秤台的压力成正比。当车轮进入或离开秤台时，称重信号产生一个正的或负的增量。列车通过自动轨道衡时，一对对车轮不断进入，离开秤台时，重量信号也随着连续发生变化。将重量信号随时变化的情况绘成曲线就成了图5.2所示的货车重量波形图，这种波形是实现波形判别车型的法不可缺少的依据。
在此波形判别车型法中计算机需要进行如下操作:
1)轴距测定
为了判定通过自动轨道衡的车辆各个轴距是否与货车的特征轴相吻合，必须对这些轴进行测量。测定轴距即判定波形图上各段时间。
2)设“门槛”
为了把这种车轮上下秤台引起的重量信号予以区别，可以设定一个参数“C ”称为重量信号的“门槛”相邻采样点之差大于C 时表明有车轮进入或离开秤台，否则视为信号波动。C 值通常按最轻空车一个轴重对应重量信号的80%来确定。
3)轴距判定
每节车辆通过秤台所得到的三个轴距与预先存储在计算机内的货车特征轴距相比较，能满足者为货车，不能满足者为非货车。
4）轴数统计
若自动轨道衡为转向架称重方式，则只有一个货车转向架的两对车轮同时在称重台时计算机才能够进行称量。这一过程需在计算机内存中开辟一个计数单元，并将重量信号分段整理，然后进行是否是同一货车转向架两对轮的判别等。
图5.3为转向架判别流程图，当有轮对经过称重台面是系统采集到重量信号，称重程序通过读取重量信号，把它和程序设定的“门槛”值相比较，如果重量大于“门槛”值则程序认为有车量进入或离开衡器台面，否则程序认为是信号波动。如果yes 则程序记录脉冲沿(即轴数) ，利用车速与每个轴通过台面的时间计算出相应的轴距，每节车辆通过秤台所得到的三个轴距与预先存储在计算机内的货车转向架特征轴距相比较，能满足者为货车转向架，不能满足者为非货车。如果yes 则记录该转向架的重量，并返回。
图5.3转向架判别流程图
图5.4为动态称重系统软件流程图，当系统处于待机状态时，系统进行零点的检测，如果有重量信号进入，程序首先根据波形进行判别它是否是车头即是否满足货车车型的条件。是车头要进行除去车头重量的计算，不是则进行图5.2中转向架的判别，符合特征则计算重量，速度。不符合转向架特征的，进行符合结束特征判别，满足了结束称量特征则进行数据的上传打印，不满足结束特征的继续返回进行车头的判别。这里定义称量结束特征有以下几条:
1)一段时间内不再有重量信号出现，系统默认10秒。
2)系统长时间接收同一个重量信号，可能原因是机车停在台面不动造成。
3)非标车辆通过台面，造成系统不能识别。
图5.4动态称重系统软件流程图
图5.5读取车号程序流程图
图5.5为称重系统读取AEI 捕获的车号程序流程图，车号作为程序的输入部分，动态称重系统可以通过读取RS 232接口的数据来获取射频天线所接收到的数据。平时车号识别装置不动作，处于关机状态。当安装在称重区域外的开机磁钢接收到有车辆通过时，开机磁钢向地面读数装置发出信号启动电源，地面读数装置工作。同时称重系统开始检测232口是否有数据，如果RS 232口有数据出现则将车号录入存储。动态轨道衡软件编程是以WINDOWS 为系统运行平台，采用计算机C 语言以及数据库ODBC 接口实现的。轨道衡称重系统的软件是动态称量轨道衡的核心，并配置了相关模块，实现了以下功能见图5.6。
图5.6动态称重系统程序架构图
5.3.2 动态轨道衡的车型判别
动态电子轨道衡的核心是车型判别，即一对列车在经过计量站时动态称重系统怎样判断车头与车皮以及每节车皮对应的前后两组转向架，从而测量出该节车的重量。如何从传感器输出的波形中找出我们所需要的计量段是本课题的关键之所在，也是课题的最困难之处。而选择车型判别的方法是通过考察它们的数学模型以确定最适合的方法。数学模型的选择要通过应用震动理论、滤波理论、及系统辨识理论等数学、力学方法、理论来分析和确定。在选择和确定数学模型时，首先要知道称重传感器在受动态变力作用时输出的波形，然后在时域和频域图相对照，找出两者的差异，最后用数学方法建立数学模型。
5.3.3开关判别法
信号是通过接近开关输出的，每通过一根轴，发出一个信号开关判别车型法即车型判别的开关量信号通道。它必须在秤台或引轨上安装一些开关。并在控制系统中增加一套逻辑电路和开关量接口。这就增加了系统硬件的复杂程度，降低了系统的可靠性。特别要指出的是，所用的开关通常为机械接点式，光电式或电磁感应式等。无论采用那一种开关，它们的故障率均比较高。据统计，已经运行的自动轨道衡, 开关量故障几乎占总故障的60-80%。
5.4本章小结
本章主要叙述了动态称重系统的软件实现，主要技术要点是火车车型的判别，剔除无效的计量段波形后，对有效的计量段进行数据的处理得出我们需要的计量数据。有了这些计量数据我们的动态计量功能就基本实现了。但是，仅靠这些计量数据是不够的。我们无法将这些数据同具体的哪一节车皮联系起来，以往我们依靠人工来记录车号，这样做对工人来说特别紧张，而且错误率相当高。为了克服这一不利因素，我们采用了车号自动识别系统，实现了车号的自动记录。完全将人工的服务从计量工序中解脱出来。
结论
计量精度与系统的稳定运行是衡量称重系统优劣的重要指标。通过对动态轨道衡称重系统的设计，得出以下结论:
1)系统的可靠性
本系统的可靠性主要取决于称重系统的称重传感器质量，车号识别装置的抗干扰性，PLC 的选取以及传感器的选择，和稳定运行的动态称重程序。动态轨道衡称重系统采用技术成运行熟稳定的称重传感器，先进的AEI 车号识别系统, 以及相配套的动态称重程序。从而保证了系统的可靠运行。
2）计算数据的精度
系统采用了美国TEDEA 公司的TEDEA -30T 传感器，其精度达到万分之一，以及基于WINDOWS 软件平台的称重程序，可以完全跟踪计量过程中的每一个细微的信号波动具有很高的随动性，这些是保证系统精度的先决条件。在检定过程中执行国家轨道衡检定标准，整个系统的精度达到0.2级。动态轨道衡采用动态轨道衡称重系统与铁路车号识别本系统紧密结合。并且充分利用信息化系统平台，减少了计量过程以及数据处理过程的人为干预，从而保证了数据的真实有效。在技术上彻底杜绝了计量员为了谋取个人私利篡改计量数据的现象，为企业减少了不必要的损失。
3) 无人值守计量站系统大大减少了计量员的工作，使工作效率大大提高。
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附录A 轨道衡电器安装示意图：
北华大学毕业设计（论文）
致谢
本论文是在老师的悉心指导下完成的，在此感谢牛老师在百忙之中抽出时间对我细心的指导。没有他的细心指导我不可能顺利完成论文，牛老师对待学生的认真态度和渊博的知识，使我从中受益匪浅也是我永远学习榜样。在这将近三个月的毕业设计期间我得到了老师和同学们的帮助与鼓励，在此也向帮助过我的人深表谢意。
在这次的毕业论文中，发挥了我在学校学到的文化知识和技能的应用，也算是我最后一次做学校的作业了，我要感谢我的指导老师，还有我的教导员，以及任课老师，感谢他们的教诲，让我知道在社会上懂得怎样去做好自己，端正自己的位置，为社会贡献出我自己的力量。
感谢我的家人，我永远的支持者，正是在你们殷切目光的注视下，我才一步步的完成了求学生涯。没有你们，就不会有今天的我！我一直很感谢你们，让我拥有一个如此温馨的家庭，让我所有的一切都可以在你们这里得到理解与支持，得到谅解和分担。你们的支持和鼓励是我前进的动力。
书到用时方恨少，在这篇论文的写作过程中，我深感自己的水平还非常的欠缺。生命不息，学习不止，人生就是一个不断学习和完善的过程。
最后，向所有关心我的亲人、师长和朋友们表示深深的谢意。
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