微机在轨道衡动态计量中的应用
发布时间：2017-09-01
轨道衡是铁路、矿山、冶金、建材、化工、重要机械等工业对大宗货物进行计量的重要工具。动态计量是指列车在运行过程中，对装载的货物进行自动计量的一种新方法。目前。国内有些厂家也曾采用单板机或单片机研制电子轨道衡，但是这些设备没有屏幕显示计量结果;没有磁盘或其它外存贮器随时储存;没有汉字显示信息提示不方便。微机动态轨道衡系统，用普通286或386微机进行动态计量的新方法，本方法能在屏幕上跟踪显示每节列车计量结果，累计重量，车节序号，车速等，并把以上数据存盘和打印。由于系统配制了高速A/D接口和控制接口，加之微机系统具有高的处理能力，计量速度和精度都有很大提高。并配有汉字系统，屏幕显示方便。
系统的组成
由单台面轨道衡，接口电路及微机系统组成。
轨道衡台面有钢轨与两侧引轨对“接”，台面下有高载重的托梁，托梁下面有四个压力传感器，当有车进台面时，压力通过钢轨及托梁传给传感器，传感器产生一定比例的模拟电压信号，送A/D转换器。为提高模拟电压幅值，还可把四个传感器接成申联方式。为防止天气变化对压力传感器精度影响，四个传感器配有护罩，罩内装有受控的电热器，保持罩内恒温。
接口电路由A/D数据采集和开关控制逻辑两部分组成。A/D电路是轨道衡与微机的计量数据接口，开关控制逻辑用于标准车辆识别，车速检测，车节计数及A/D启停等控制，图1中K为车的轴轮信号，Ag和Bg为车体信号。计量时微机对A/D采集数据进行处理，并由屏幕显示车节序号，是否标准车、车速、行使方向以及计量结果，同时由打印机打印，数据存盘。
工作原理
在列车到来之前，主程序首先把两个8253芯片初始化，8253(l)的“。”通道设为分频工作方式，“1”通道设为外计数方式，8253(2)的“。”和“1”通道均设为外计数方式。同时，程序还把控制触发器Ql和Q2置。
无车时Ag、Bg及K开关(光电式)信号均为低电平，系统工作在查询方式，等待列车进轨道衡。
1.检测列车方向
系统工作时，由主程序重复查询缓冲器74LS241的输出端Do和Dl状态，若Dl先为1(Ag先为高电平)，列车从右边驶进台面。若Do先为1(Bg先为高电平)列车从左边驶进台面。此时，微机屏幕显示出列车方向标志(~或~)。
2.检测车速
检测车速度的目的是显示车速和在超速时报警。检测车速是以列车的固定位置(如车箱前沿)通过定长距离而计算出来。
例如，台面上Ag和Bg开关距离为1米，设列车从右向左行驶，当车进入台面，且一节车的前沿到达Ag时，Ag变高电平，经单稳2使触发器Ql变1，8253(1)的1通道开始计数，单稳态2和QI的输出波形如图3所示。“1”通道的计数脉冲来自O通道的分频输出，O通道的输入脉冲来自主时钟，主时钟是否再加分频要由主时钟频率而定，一般使用的8253芯片其计数频率在ZMHz之内。当车箱前沿经Ag到达Bg时，Bg变高电平，经单稳3使Ql变，’0”，“1”通道停止计数。此时，系统不断查询74LS241的Dl和Do(即Ag和Bg信号)位状态。若同时为1，则读1通道计数值，再由上式计算出列车速度，经转换送屏幕显示，若列车超速则报警。当列车速度太快时，会对轨道衡产生过大机械冲击和振动，影响计量精度，但是轨道衡一般是安装在工厂、矿山、大型货场或码头进出口处，车速不会超过每小时12公里，所以设计限速每小时15公里报警。
3.数据采集过程
数据采集工作在查询方式下，可使采集、启停反应速度最快。
系统完成列车方向识别和车速检测后，主程序重复查询缓冲器74LS241的输出端DZ位状态，若为，’1”，说明车的第一轴轮压到台面的中心位置，K信号使触发器QZ翻转(QZ为“1”)，波形见图3所示。此时系统开始采集计量数据，同时继续查询74Ls241的DZ位状态。若为“o”，说明第二个轴轮压到台面中心位置，系统停止计量采集，完成了一个转架的数据采集。之后，系统继续查询74LS241的DZ位状态，等待第三、四轴轮进台面进行第二个转向架数据采集。当两个转向架数据采集完毕，进行数据处理及求和运算，结果暂存，然后等待是否为标准车识别。
数据采集时间在一个转向架(2对轴轮)进台面后列车行驶两轴心距离这段时间，转向架两轴心距离一般是1.74米左右，车速一般不会超过V一12公里/小时，采集时间为T一0.5225秒。若A/D转换最慢速度为120拜S(一般A/D转换速度在50拌S之内)，则数据采集的次数为4350，足能满足数据处理的精度要求。
4.车辆计数和标准车识别
当每一节车经过台面，尾端离开Ag(反向为Bg)时，“与非”门G点产生正跳变，使单稳l产生脉冲并送8253(2)的。通道计数，如图2和图3所示。单稳1的输出脉宽事先调整到足够中断申请到响应时的要求，CPU响应中断后，由中断程序读8253(2)的o通道计数值，经过转换送屏幕显示，该值就是车辆信号，也是车辆节数累计值。凡是有四对轴轮，两个转向架的车定为标准车，否则为非标车。中断程序完成上述车辆节数显示后，读8253(2)的1通道(轴轮对数)计数值，若等于四，则为标准车，否则为非标准车，是标准车，则显示车的计量结果，否则只显示非标准记号，本节车的计量结果放弃。
5.接口I/O地址分配(如表l)
软件结构
软件用汇编语言编写，主要由主程序和中断程序组成，主程序含有数据采集，数据处理、键盘处理、数制转换等子程序，本文只介绍主程序和中断程序流程。
主程序流程系统初始化时，设置8253芯片工作方式和计数初值，把控制触发器Ql和QZ清零，设置中断程序向量表。然后，以查询方式检测列车方向和列车进台面速度，同时在屏幕上显示检测结果。计数数据采集是查询工作方式，这比中断方式反映快，采集点数由程序设定，本程序为800点循环，足能满足精度要求。
系统由软件定义了Fl功能键，用于列车结束计量时人工回答信号，若用户不需要列车继续计量，Fl功能键能够结束计量工作。全列车计量结束时开始打印计量数据，并将数据存盘以便后期查询。
中断请求及响应由每节列车尾端到来时产生，中断程序完成车节计数器读出及显示，标准车识别，显示每节车计量结果。
中断请求线接在微机I/0扩展槽的IRZ端，它是内部8259的一个外部中断输人端(未用)，向量号为OAH，用IX)S功能25号调用把中断程序的人口地址置人内存的中断向量表中:
MOVAH，25H
MOVAL，OAH(向量号)
INT21H
人口:DX=中断程序人口地址的偏移地址;
DS=中断程序人口地址的段地址。
本系统经过了软硬件综合模拟实验，计量速度可达15公里/小时以上，精度达到万分之五，具有自动显示、自动累计、自动打印，自动存盘以及超速报警等多种功能，几乎不需要与用户对话，使用方便。计量吨位也不受限制，只要轨道衡机械强度可以，压力传感器在允许范围，都能正常工作。
本系统软件经过优化设计，控制接口采用了标准器件，数据开关采用(车轮信号)K设在秤台中心位置，秤台面长度大于一个转向轴间距。因此，计量时避开了列车进台面时产生的机械振动，确保了采集数据的可靠性。所用的检测开关，完全对称设置，因此不受来车方向的限制。系统用的是单面转向架计量，只要是四对轴轮的双转向架的列车均可以在本系统计量。
摘自：中国计量测控网
