一、概述
OIMLR76-1:(非自动衡器国际建议)、GB/T23111-(非自动衡器)以及GB/T7724-(电子称重仪表)等文件中关于电子称重仪表内容中,都涉及到PC机作为称重仪表的技术要求和说明。但目前电子称重仪表的形式绝大多数都是完全独立的嵌入式产品,这种形式的产品存在以下缺陷:
(1) 完整的独立壳体、独独立键盘和简单独立的外设接口,不便实现功能丰富、操作界面直观丰富的要求。
(2) 软件为嵌入式软件,由专门的、容量小而有限的程序载体存储,实现高级功能和算法存在较大困难。
(3) 软件功能更新和升级不便,软件可塑性差,无法二次开发,不便实现当前衡器个性化和特殊化需要。
(4) 对外接口范围窄、能力差、适应性不强。特别是在称重网络、称重系统和远程操作和诊断、远端数据通讯能力差。
(5) 当前,衡器应用方式已由过去的单一的、简单的称重应用逐渐转变成系统化应用、网络化应用,电子称重仪表仅靠一个外配的RS232通讯端口和PC连接进行简单数据交换来试验计算机辅助管理的方式已无法满足现在衡器的应用。
(6)无法很好的与非常成熟稳定的计算机技术和以计算机技术为依托的通讯、控制和科学管理等应用结合,实现更科学、更灵活,高性价比和高可靠称重技术应用。
基于上述面临的问题,我们设计出此方案(产品)用于解决。
板卡式数字称重仪表最大的特点:基于PCI接口硬件接口技术,结合计算机软件技术,将称重仪表与计算机(PC)合二为一,使之与计算机完美结合成以PC为核心的电子称重仪表。
板卡式数字称重仪表包含PCI称重仪表卡和应用软件包(包括驱动程序、基础应用软件和应用软件开发包)两部分。
仪表板卡属嵌入式部件,带专用传感器接口,独立的CPU和受“铅封”保护的存储器,独立运行的嵌入式程序(法制相关软件)、存储与计量相关的参数(法制相关参数)。与计算机之间仅通过PCI接口实现计量结果以及相关操作指令的信息交换。
仪表板卡总共提供3种工作模式:
(1) 标准重量(毛重或净重或内码)和称重信息(如:稳定、零点、皮重等状态标志以及超载、传感器故障等称重系统信息)输岀模式。
(2) 纯内码和称重信息(如:稳定、零点、皮重等状态标志以及超载、传感器故障等称重系统信息)输岀模式。
(3) 单只传感器或传感器组(单只或多只)重量、AD码和称重系统故障信息输出模式。
上述模式全部依靠软件指令配置,分别针对不同衡器设计水平和不同衡器应用方式灵活选择。
基础应用软件是可直接供用户应用的Demo软件,应用软件开发包是提供给客户自行开发客户端应用软件的工具包,提供了多种应用于后续开发的函数库和指令集,便于用户调用和进行新的应用编程。客户端软件主要针对软件开发有困难的客户群直接应用或作为应用软件开发的参考。应用软件开发包主要是提供给客户用于应用软件开发的软件工具包,包括各种函数和例程,帮助客户按自己意图实现各种功能的应用软件开发。
软件包是这个方案的关键,通过软件包可以让用户按照自己的应用需求灵活自由的开发出属于自己的、具备各种功能的客户端软件,并借助计算机(pc或工控机等)的强大功能组成各种功能强大的应用。二、实现方案
(一)PCI接口的板卡式数字称重仪表的硬件实现
依据本方案实现的具体产品,如图1所示。整个仪表分为传感器信号接口电路、CPU微系统电路和PCI接口电路。
传感器信号接口电路,如图2所示。传感器信号经过U4,U5,与处理器U3进行协议通讯。
CPU微系统电路,如图3所示。数据处理模块与数据采集模块通过SPI接口进行内部通信,将数据釆集模块采集到的重量数据在处理器U2中进行进一步处理,也可将数字称重传感器设置参数传输到数据采集模块。使用储存芯片U6保存一些使用过程中需长期保存的数据。
PCI接口电路,如图4所示,CPU微系统电路通过PCI接口电路,实现与计算机接口,实现计算机与板卡间的协议通讯。安装在计算机上的客户端软件依据仪表的接口通讯协议实现板卡式数字称重仪表计量参数标定,计量数据的读取,显示以及打印输出等。并可以此为基础,充分发挥计算机所能,实现各种方式方法的处理和管理。
(二)软件开发包
软件包包括硬件驱动程序、软件开发包及用户界面程序三部分,如图5中椭圆形框所示。
其中,硬件驱动程序负责处理数字称重仪表模块的硬件和操作系统的联系,操作系统通过驱动程序来操作硬件。
软件开发包包含了计算机与数字称重仪表模块之间数据接收、发送等基础通讯,可在软件开发包的基础上编写用户界面程序。
用户界面程序负责将用户对程序的鼠标点击、键盘输入等信息处理后,通过软件开发包传输给称重仪表模块,并将称重仪表模块返回的信息显示在用户界面程序上。三、结束语
PCI接口的板卡式数字称重仪表保证法制相关软件和参数保护和控制,计算机完成适应各种应用要求的方案实现;一个负责法制计量,一个完成称重数据的管理和各种功能应用的实现,做到了称重仪表和计算机有机的集成,同时又有效做到了法制相关软件和参数与非法制相关软件和参数的完全独立分割。这样即可以方便实现法制计量管理,又能充分发挥计算机和计算机软件的强大优势,实现仪表应用设计的个性化、多样化,真正意义上体现了“柔性”称重仪表的设计理念,提高了称重技术应用的自由度,为衡器技术应用和发展拓展出更为广阔的应用空间。
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