通过分析现有电子秤系统与SCADA系统的组成及性能对比,进而提出了将SCADA组态系统应用于电子秤数据采集系统的设想,并进行了电子秤在线监测及故障诊断方面的尝试,有效提高了电子秤的可维护性和运行稳 定性,降低了电子秤设备的故障率。

2006年山西太钢不锈钢股份有限公司（以下简 称太钢）自动化公司主持实施的计质量系统成功上 线，实现了生产物流管理的精细化和信息化，为企业 的节能降耗提供了及时准确的计量数据，取得了较 好的效果。经过几年的运行与维护，该系统也逐渐暴 露出一些不容忽视的问题，如微型计算机运行一段 时间后死机、系统中病毒后运行缓慢以及现场系统 无冗余热备等。通过对这些问题的现场处理过程的 总结，笔者认为通过对系统架构的改进可以提高衡 器系统的运行稳定性。

1.分析比较

如图1所示,对传统电子秤系统（包含远程监控) 和 SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition 系统，即数据采集与监视控制系统）数采系统的组 成进行对比分析。

现就以下几方面对两种系统结构进行具体地分 析与比较。

1.1运行可靠性及稳定性

众所周知，现有电子秤系统大多是以微型计算机 为核心的数采系统，一般采用微软的VB或VC++ 等高级编程语言进行操作界面编制、数据采集与处 理及实现数据库管理等设计过程，由于Windows系 统自身缺陷及可能遭受到病毒及恶意软件的攻击， 其可靠性及稳定性不十分理想;而SCADA系统相当 于弱PLC系统,其研发厂商具备丰富的现场经验及 相对成熟的集成手段，其一级硬件RTU(Rem0te Terminal Unit远程终端设备)为嵌人式单兀，受病毒 及恶意软件攻击的可能性非常小，且内部皆采用工 业级标准的电子元器件，使其更加适用于各种恶劣 的工业现场环境;SCADA的上位组态软件系统经过 了长期的开发与应用，已相当完善和 稳健，功能更加全面，操作也更加方 便、快捷,且有稳定的研发团队随时提 供有效的技术支持。

1.2系统资源及负荷分配的合理性

传统电子秤系统通过在微型计算机 据采集卡或与电子秤仪表通讯 将现场传感器信号进行AD 转换的功能，同时该微机还担负着数 据库的运行与计量管理的任务，对于 有远程监控功能的系统，该微机还必 须担负起与二级服务器(EMS或计质 量系统）的网络通讯任务，因此其系统资源的负荷 相当繁重;而SCADA系统中,RTU单元主要负责现 场信号的采集及以太网通讯功能，I/O服务器负责上位机监控软件的管理、组态及与二级系统间的信息 交换，整个系统的负荷分配相对比较合理，且I/o服 务器、历史服务器及趋势服务器间还可以灵活分配负 荷及相互冗余热备，使得SCADA系统可靠性较高。 

1.3功能扩展的便捷性

微型计算机数采系统的功能扩展方式一般为添 加计算机专用板卡（I/O板或模拟量输入输出板)，或 者通过计算机的RS232通讯端口连接功能模块（如 研华模拟量和数字量模块等)，由于各功能模块间 相对独立，现场接线及布置显得比较凌乱,有些设备 使用前还必须安装专有的驱动程序;SCADA系统中 的功能部件为系列化产品，接线方式及安装尺寸有 统一的规格，多为导轨式安装，便于插拔和更换模块 化部件，有的还支持带电插拔功能，通过柜内进行合 理的布局设计，可以使得布线整洁美观，功能区域一 目了然，为日后的系统扩展提供了方便，硬件配置也 可使用专用软件灵活地进行更改和设定。

1.4设备及系统维护的经济性

从设备投资的角度考虑，当系统中电子秤的数量 较少且外围设备需求不高时，微机数采系统的设备 费用较SCADA系统的设备费用低;而当电子秤数量较 多且外围设备需求量大时（如有大量的数字量输人 与输出，控制电机或指示灯显示等），二者的设备费 用基本上相差不多。

但从系统维护的角度看，由于微机数采系统多 是由不同厂家的功能部件构成，因此其相互间的兼 容性及备品备件的经济性相对较差，各功能部件大 多也不提供故障诊断功能，给现场维护造成一定困 难;SCADA系统中的功能部件基本由一家厂商提供 系列化产品,或由第三方设备商提供根据该SCADA 系统专门设计的部件，因此部件间的兼容性较好，备 品备件的种类相应较少，且硬件配置软件中提供各 功能部件的故障诊断功能，为现场设备问题査找与 诊断提供了有效和便捷的分析工具，提高了系统的 可维护性。

2.解决方案

现将SCADA系统架构引入电子秤系统，将二者的 优点继承而将各自的缺陷摒弃，也许这能为提高电子秤系统的可靠性提供一个有益的思路。因此笔者提 出以下解决方案，引入后的系统结构如图2所示。该 系统的特点：

一级系统的核心为RTU采集单元，主要负责 现场电子秤传感器的信号采集与转换、现场数字量信 号输人(操作状态的反馈、故障报警及联锁条件满足 与否)、数字量输出给现场设备(如摄像头云台的电机 控制和系统的启停控制)、视频信号的采集与传输、 各类票据打印机及1C读卡器的信息交换与控制等。

2)与传统电子秤系统相比，该系统的电子秤数据采 集采用数字称重传感器（如图2中所示)或数字接 线盒方式，故反馈的信息量远比普通称重仪表的单 一重量信息更为丰富，而且可分别传递各传感器的 内码值、秤台的角差、传感器状态参数等重要数据信 息。以这些信息为基础，通过数据库技术和神经网络 技术，即可实现衡器故障诊断与分析、电子秤辅助安装 与调试、衡器维护周期的专家预测系统等高级软件 功能。

3)通过借鉴PLC系统的部分设计思路，可以使电子秤系统的设计更加标准化和系统化;能够有效 提高系统的可靠性和抗干扰能力；针对现场工艺条 件的变化可以方便地更改硬件配置及修改软件，适 应性较强;同时使系统的设计、安装、调试及维护的 工作量较小’工作效率高。

4)系统具备很强的接口能力,对现场设备支持 MODBUS、Profibus-DP、ControlNET、RS232/485 等通 讯协议，对服务器层支持TCP/IP、UDP、DNP3.0、 M0DNET等规约，可以很便捷地与触摸屏、IC读卡 器、票据打印机等外围设备连接，对支持以上通讯协 议的现场仪表、控制器等设备几乎能无需编程直接 接入,其他如DC 24 V电源、数字量输入/输出、模 拟量输入/输出等也都有系列化的产品予以支持。

3.试验

按照上述设计思路，选择了两处现场衡器设备 进行了技术改造:1台为汽车衡,1台为下线成品秤。 考虑到成本问题，电子秤传感器仍使用原模拟称重传 感器，其数据的采集采用数字接线盒方式。数字接线 盒通过RS485通讯方式将数据传送至RTU单元内； 出于试验目的，未与三级计质量系统服务器进行连 接，而是在附近新设置1台微机作为模拟服务器，通 过以太网与RTU单元进行通讯，同时实现显示现场 监测画面、衡器数据的计量管理、故障报警及报警记 录归档等功能。

经过一段时间的运行，该系统在电子秤设备故障 诊断方面有很好的效果，改变了以往衡器维护人员 基本依靠个人经验，用手感觉、用眼观察、用万用表 测量的故障诊断工作方式,减少了随机性和随意性， 也有效提髙了衡器故障处理的效率，使得平均故障 处理时间由原来的一个半小时缩短至现在半小时以 内。下一步将在计量管理功能及网络安全性等方面 进一步深人研究和改善。

4.结语

针对提髙电子秤系统的可靠性及可维护性提出了 一个理想化的解决方案，并通过对现场设备的改造 实现了方案的在线监测及故障诊断功能，取得了很 好的效果。但该方案在真正得以大规模实施及投人 实际应用之前，还需解决一些关键的技术问题:如计 量管理软件在服务器端运行时，若现场网络故障将 造成该电子秤无法计量;RTU单元中能否实现简单的 计量管理本地化，以防止网络故障处理期间计量数 据的缺失，新架构可能使现有的计量流程发生变化， 三级（计质量系统）和四级（ERP系统）中的有些模 块也需进行相应的功能调整等等，这还有待于现场 实施过程中经验的不断积累与设计的不断完善。随 着各种应用技术的不断融合、发展,可以相信在未来 的电子秤系统信息化过程中，SCADA系统必将发挥其 不可忽视的作用。