本文針對目前國內(nèi)各行業(yè)對“衡器”產(chǎn)品存在著理解上的誤區(qū)，提出了“衡器”觀念的變化是隨著社會經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展而不斷更新的觀點。特別是伴隨著衡器的發(fā)展歷程，不斷賦予了“衡器”概念的新含義。從“計量衡器”發(fā)展到“控制衡器”，從“單路計量”發(fā)展到“多路冗余計量”，從“傳統(tǒng)衡器”技術(shù)發(fā)展到“邊緣衡器”技術(shù)，從而引出了“現(xiàn)代衡器”的系統(tǒng)概念。
衡器；觀念；計量衡器；控制衡器；傳統(tǒng)衡器；邊緣衡器；現(xiàn)代衡器
一、概述
近來筆者多次參與衡器國家標(biāo)準(zhǔn)與國家檢定規(guī)程的起草和審定，在與各行業(yè)用戶技術(shù)交流過程中，發(fā)現(xiàn)往往有不少非衡器行業(yè)的廠商甚至衡器業(yè)同行與衡器計量技術(shù)機構(gòu)都對衡器配置范圍的界定問題提出了不同的看法，甚至某些非衡器行業(yè)的廠商對于衡器產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)的歸口問題也提出了異議。不少業(yè)者認(rèn)為只有稱重傳感器加承載器再加上稱重儀表才能稱之為衡器管轄范疇，離開了這個標(biāo)準(zhǔn)配置就不能稱其為衡器。本人認(rèn)為此觀點起碼是不夠完整的。
下面首先談一下，衡器產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)的歸屬問題：
衡器在我國屬于特定的計量儀器，具有特定的檢定方法與判定原則。人類有史以來度量衡的統(tǒng)一管理已經(jīng)成為無可非議的事實。按照我國國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品分類，稱量產(chǎn)品屬于衡器類別。根據(jù)國家質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會制定標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的原則，所有稱重產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)無論是屬于哪個行業(yè)，均應(yīng)由全國衡器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口統(tǒng)一管理，所有稱重相關(guān)的計量器具，均由全國衡器計量技術(shù)委員會歸口管理。目前我國已經(jīng)生效的與衡器相關(guān)的產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)，全部是由全國衡器標(biāo)準(zhǔn)的上級歸口主管部門——輕工業(yè)聯(lián)合會提出，這是無可非議的。
事實上，目前所有的衡器產(chǎn)品相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，跨越了幾乎國民經(jīng)濟的各個行業(yè)。不能說，某個行業(yè)應(yīng)用的有關(guān)稱重相關(guān)產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)，一定要由該行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。如果一定要照上述說法，只要是該行業(yè)用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)就一定要該行業(yè)歸口，那么目前幾乎絕大部分的稱重相關(guān)產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)均不能由輕工聯(lián)合會歸口了，因為按此邏輯推理，除了少量輕工行業(yè)自用衡器外，幾乎絕大部分的稱重相關(guān)產(chǎn)品都是用于各行各業(yè)的，那么絕大部分的稱重相關(guān)產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)是否都要劃歸各行各業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會自行歸口呢？比如：用于鐵路車輛稱重的軌道衡產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)，是否就要由鐵道部標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口？用于冶金行業(yè)的鋼包在線稱量、鋼卷在線稱重、高爐配料稱重控制設(shè)備等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，都要由冶金部標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口呢？顯然，這種思路是有悖于我國相關(guān)要求的。
以下就幾個不同的方面來闡述隨著社會經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展而不斷更新稱重相關(guān)產(chǎn)品——“衡器”觀念的變化。
二、衡器觀念的更新——古典衡器到現(xiàn)代衡器的演變
*傳統(tǒng)意義上的衡器是指通過作用在物體上的重力來確定該物體質(zhì)量的一種計量儀器。衡器也可以用于確定與被測定的質(zhì)量相關(guān)的其它數(shù)量、大小、參數(shù)或特性。
按照其操作方式，可將衡器分為自動衡器或非自動衡器。衡器同其它設(shè)備組合起來的，配以不同的控制或管理軟件，以執(zhí)行特定稱量過程稱為稱重系統(tǒng)。
人們對于衡器的理解是隨著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而變化的。以往人們將單純的一臺具有稱重功能的產(chǎn)品就稱為衡器，例如：zui早的配有秤桿、秤砣的單純稱重功能的木桿秤；但是隨著市場的需求和電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了具有稱重帶計價功能的電子計價秤；隨著自動化控制技術(shù)的發(fā)展，又?jǐn)U展延伸出來除具有稱重、還具有定量控制加料、定量控制放料、自動包裝功能的自動包裝機產(chǎn)品；隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了具有配料控制的、網(wǎng)路遠(yuǎn)程操作與控制的稱重系統(tǒng)設(shè)備；由于衡器使用的特殊環(huán)境如易燃、易爆場合的需要，出現(xiàn)了眾多適應(yīng)各種不同防爆場合需要的防爆稱重系統(tǒng)設(shè)備。
“現(xiàn)代衡器”的產(chǎn)品已經(jīng)不是數(shù)十年前的單純稱重功能的產(chǎn)品。所以，單純以為只有傳感器和稱重儀表才能稱為衡器，其他相關(guān)部件與功能不能稱為衡器一部分的觀念，已經(jīng)是陳舊、過時的觀念了。
目前由于不少部門對于我國衡器行業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展和概念了解不夠，可能造成一定的誤解，只能說明目前我國在稱重領(lǐng)域?qū)τ谟嬃慨a(chǎn)品的相關(guān)宣傳力度不夠。
三、從 “計量衡器”到 “控制衡器”——控制功能不屬于衡器的誤區(qū)
在眾多的衡器中，特別是自動衡器，隨著技術(shù)的進(jìn)步，除了具有一般的稱重計量功能外，還具備了動態(tài)控制功能。在自動控制系統(tǒng)理論中，控制系統(tǒng)的發(fā)展已由開環(huán)控制向閉環(huán)控制系統(tǒng)發(fā)展，使得衡器的觀念也得以更新。
現(xiàn)就目前國內(nèi)對于連續(xù)累計自動衡器產(chǎn)品存在的種種理解誤區(qū)來舉例說明：縱觀皮帶類稱重產(chǎn)品的發(fā)展也是遵循著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，剛開始僅僅是單純計量的開環(huán)式皮帶稱重系統(tǒng)，再發(fā)展到除了計量功能外，還有反饋控制流量的閉環(huán)式控制功能的“定量給料機”產(chǎn)品。例如耐壓式計量給煤機產(chǎn)品，*該產(chǎn)品無需對被稱物料進(jìn)行細(xì)分或者中斷輸送帶的運動，而對輸送帶上的散狀物料進(jìn)行連續(xù)稱量，屬于連續(xù)累計自動衡器（皮帶秤）的范疇。第二該產(chǎn)品具有定量控制輸送帶上的輸煤流量并確定其累計質(zhì)量，屬于連續(xù)累計自動定量衡器（“定量給料機”）的范疇。第三由于該產(chǎn)品的計量裝置處于密封筒體內(nèi)，煤粉在一定的溫度下易燃易爆，因此在本體結(jié)構(gòu)形式上確定為耐壓防爆型式。
在燃煤發(fā)電廠的鍋爐燃料制粉系統(tǒng)的給煤系統(tǒng)中，耐壓式計量給煤機的主要功能有三個：一是可靠連續(xù)的為鍋爐給煤；二是稱量當(dāng)前實際給煤量；三是根據(jù)發(fā)電機組負(fù)荷要求調(diào)節(jié)給煤量，反饋給鍋爐控制系統(tǒng)，使鍋爐給煤量得以恒定。該產(chǎn)品的zui根本目的是為了正確控制和調(diào)節(jié)鍋爐的給煤量，而實現(xiàn)方法：*是要用稱重系統(tǒng)測出當(dāng)前的實際給煤量；第二是要通過稱重系統(tǒng)實測的流量來反饋控制鍋爐的給煤流量，使其恒定。
目前在我國衡器業(yè)界包括行業(yè)外的人士，至今還有不少人認(rèn)為通過式計量皮帶秤的計量功能是主要功能，屬于衡器的管理范疇，而錯誤認(rèn)為定量皮帶秤的控制功能是輔助功能，不屬于衡器的管理范疇。而上述燃煤發(fā)電廠的鍋爐燃料制粉系統(tǒng)中定量控制輸送帶上的輸煤流量，恰好驗證了此功能是zui主要的功能，不能認(rèn)為控制和調(diào)節(jié)鍋爐的給煤量功能為輔助功能。如果認(rèn)為上述*功能是衡器，第二功能不屬衡器的話，那么我國目前所有帶反饋控制功能的自動衡器，例如：重力式自動裝料衡器需要控制加料量的大小使裝料量恒定、自動檢重衡器通過動態(tài)稱重控制預(yù)設(shè)定量進(jìn)行分等分類，如按照上述觀點推理的話，這些產(chǎn)品就不能歸屬于衡器了，此說不是顯得過于牽強了嗎？
如何理解一般發(fā)電廠都有皮帶秤的稱重計量設(shè)備呢。我們應(yīng)該知道，普通的通過式計量皮帶秤僅僅是計量統(tǒng)計每條輸煤線路上的實際輸煤流量，而耐壓式計量給煤機的目的是要在zui終控制每臺鍋爐的給煤輸送流量，使之恒定。在不同的地方，不同的使用目的，是不能等同的。
四、從 “單路計量”到 “多路冗余計量”——冗余計量功能不屬于衡器的誤區(qū)
再從耐壓式計量給煤機產(chǎn)品來看，有人認(rèn)為“為了保證鍋爐能安全連續(xù)燃燒發(fā)電，在異常工況下，去掉稱量功能也要繼續(xù)給煤”。這個功能是出于安全連續(xù)燃燒發(fā)電考慮的產(chǎn)品特定需要的功能。也就是說，給煤機必須要有冗余設(shè)計功能。例如：一旦稱重傳感器出現(xiàn)故障不能稱重計量時，應(yīng)該有自動切換成其他計量方式，例如容積計量的功能，但是不等于沒有計量功能。如果根據(jù)產(chǎn)品的這一個規(guī)定就認(rèn)為“給煤機不是一個完整衡器設(shè)備。因此給煤機不能視為衡器，不應(yīng)按衡器來管理和考核”的說法是不能成立的。如果認(rèn)為上述說法是正確的話，只能說明，以前在給煤機產(chǎn)品的計量管理上做得不夠規(guī)范。我國計量法規(guī)定凡是涉及稱重計量的產(chǎn)品都應(yīng)納入計量產(chǎn)品的管理范疇。對于給煤機來說，如果不納入計量產(chǎn)品的管理范疇，稱重系統(tǒng)測出當(dāng)前的實際給煤量誤差超出規(guī)定的范圍、通過稱重系統(tǒng)實測的流量來反饋控制鍋爐的給煤流量不能保證規(guī)定的流量，其后果可想而知。
多通道與冗余計量功能是衡器技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。綜觀衡器技術(shù)的發(fā)展，從設(shè)計階段考慮衡器準(zhǔn)確度提高的方法，例如：
① 動態(tài)軌道衡的雙臺面雙通道乃至三秤臺的結(jié)構(gòu)，使得衡器的動態(tài)或靜態(tài)準(zhǔn)確度等級，有了飛速的提高。
② 動態(tài)軸重秤雙承載臺、三承載臺的結(jié)構(gòu)，使得動態(tài)軸重秤的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性得以大幅度的提高。
③ 電子皮帶秤從單托輥朝多托輥的結(jié)構(gòu)發(fā)展，下置式朝上置式發(fā)展拓寬了衡器的發(fā)展思路，目前比較式雙秤臺、三秤臺乃至陣列式八秤臺的動態(tài)內(nèi)力補償方案，又突破了傳統(tǒng)意義上的單皮帶秤結(jié)構(gòu)。
④ 一種具有獨立六稱量通道配以單稱重顯示控制器的車載稱重系統(tǒng)的誕生，使得車輛稱重在各種復(fù)雜的路況下的稱重穩(wěn)定性得到了保證。
五、從“傳統(tǒng)衡器”技術(shù)到“邊緣衡器”技術(shù)——邊緣技術(shù)不屬衡器的誤區(qū)
隨著技術(shù)的進(jìn)步，衡器的功能與稱重息息相關(guān)。例如從功能安全角度考慮，在十幾年以前，電子衡器僅僅認(rèn)為是普通的測試儀器。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對于傳統(tǒng)衡器的理解已開始逐步擺脫普通的單一測試儀器的范疇，開始朝成套稱重控制系統(tǒng)的大范疇靠攏。儀表的功能安全從剛開始的關(guān)注耐壓、絕緣、漏電流等一些zui為普遍的安全電氣特性考慮，向全面功能安全的體系發(fā)展。近幾年來，世界各國開始更多關(guān)注有關(guān)自動稱重控制系統(tǒng)的功能安全的問題。
1、儀表功能安全不屬于衡器管理范疇的誤區(qū)
尋求安全是人類的本能，在安全的環(huán)境中工作是當(dāng)前自動化控制系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急。
目前世界各國自控儀表的許多獨立安全功能均采用了 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，并利用各種技術(shù)來實現(xiàn)安全應(yīng)用所需的“故障安全”和“容錯”功能的組合。故障安全功能可確保當(dāng)故障發(fā)生時，系統(tǒng)以預(yù)定的安全方式予以響應(yīng)，而容錯功能則可以zui大限度減少故障阻止系統(tǒng)正常運行的可能性。
歐盟于 2006 年 5 月 17 日通過了的機械指導(dǎo)法令（2006/42/EC），并將于 2009年 12 月 29 日起強制實施。CE 安全認(rèn)證、相關(guān)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn) EN1050、安全控制回路及安全等級 EN594-1、EN/ISO 13849-1 等標(biāo)準(zhǔn)已各工業(yè)國。將先進(jìn)安全技術(shù)引入到我國生產(chǎn)安全中來，以保障生產(chǎn)過程的持續(xù)穩(wěn)定運行，提高系統(tǒng)的可靠性、可用性，降低系統(tǒng)故障的潛在危害性已成為當(dāng)務(wù)之急。近年來，中國與歐盟標(biāo)準(zhǔn)接軌的各項功能安全的國家標(biāo)準(zhǔn)正在緊鑼密鼓的進(jìn)行中。
在衡器技術(shù)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，工業(yè)衡器的控制與驅(qū)動已經(jīng)與計量密不可分，往往在一套完整的工業(yè)稱重控制柜中，可能既有低電壓電氣元件，又可能出現(xiàn)強電流驅(qū)動電路。但是遺憾的是，目前我國大部分衡器業(yè)界和衡器計量技術(shù)機構(gòu)對于工業(yè)控制儀器儀表功能安全的認(rèn)識普遍不足，始終認(rèn)為計量是衡器的本分，安全是用戶或其它工業(yè)部門考慮的事情。持該觀點者往往忽略了zui根本的一條，如果衡器裝置僅考慮弱電安全措施，而忽略強電安全措施，將會帶來什么后果。例如：一臺數(shù)十噸的冶金板坯稱重裝置，其承臺支架上有大量的強功率的動力輥筒與其間隔布置；一套橡膠炭黑配料秤的計量斗上就配有大量的電動螺旋輸送與星型給料機；一臺耐壓式計量給煤機的計量單元上有皮帶驅(qū)動、上煤閘門驅(qū)動，下有清掃驅(qū)動、下煤閘門驅(qū)動，這些動力驅(qū)動裝置與稱量裝置互相錯落交叉。如果不考慮強電干擾與 EMC 電磁兼容安全措施，一旦安全措施失效則計量裝置將會癱瘓。
2、防爆功能不屬于衡器管理范疇的誤區(qū)
*，衡器產(chǎn)品在易燃易爆等特殊使用環(huán)境條件變化的影響將采取相應(yīng)的設(shè)計措施。近幾年，電工委員會出臺了關(guān)于爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證體系（簡稱 IECEx 體系）Ex／OD 005 制造商質(zhì)量體系要求，中國在 2003 年也出臺了《防爆電氣產(chǎn)品認(rèn)證工廠質(zhì)量保證能力要求》（等同采用 IECEx 的 Ex/OD 005）認(rèn)證，要求在國內(nèi)的防爆設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)凡已取得 IECEx 防爆產(chǎn)品制造許可證的，每年必須通過防爆電氣產(chǎn)品工廠質(zhì)量保證體系的認(rèn)證審核。目前國內(nèi)衡器行業(yè)已有上海大和公司取得了該體系的認(rèn)證。
隨著工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場 FF 總線或 Profibus-PA 技術(shù)應(yīng)用在危險環(huán)境過程中，連接在一起的設(shè)備的數(shù)量使總線不同于傳統(tǒng)的電子儀器接線。一種現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念（Fieldbus Intrinsically Safe Concept，F(xiàn)ISCO）誕生了，通過增加允許的符合本質(zhì)安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的電流界線，通過典型系統(tǒng)組態(tài)的爆炸測試驗證安全性能。
這部分的所有元件必須得到 FISCO認(rèn)證，這要求對許多供應(yīng)商的現(xiàn)有防爆設(shè)備進(jìn)行重新驗證。
我們可以設(shè)想一下，如果防爆電子衡器或成套工業(yè)防爆稱重裝置的工業(yè)現(xiàn)場總線，如果在衡器的系統(tǒng)設(shè)計方案中不考慮防爆因素，將會有何等的危險。比如：目前國內(nèi)電力行業(yè)普遍使用的耐壓式計量給煤機產(chǎn)品，其中耐壓密封本體中的稱重傳感器即便其工作狀態(tài)屬低電壓，如果不采用粉塵防爆型的稱重傳感器，一旦煤粉達(dá)到引燃溫度，或粉塵積聚到一定的程度，同樣會使稱重系統(tǒng)產(chǎn)生火花而造成短路癱瘓。
3、傳統(tǒng)衡器到邊緣衡器技術(shù)的演變
我們從電子衡器技術(shù)的發(fā)展可以看出，衡器載荷傳遞機理變化發(fā)展是由zui初的電阻應(yīng)變式傳感器開始的，但是隨著衡器應(yīng)用技術(shù)各個發(fā)展階段的創(chuàng)新與發(fā)展，各種載荷傳遞機理型式，如：電容式傳感技術(shù)應(yīng)用于吊秤；振弦式技術(shù)、音叉技術(shù)應(yīng)用于電子臺案秤；液壓式傳感器應(yīng)用于轉(zhuǎn)載機電子秤；激光、超聲技術(shù)應(yīng)用于電子皮帶秤；激光技術(shù)應(yīng)用于稱重體積測量的物流傳送測量系統(tǒng)；石英晶體技術(shù)、光纖技術(shù)應(yīng)用于動態(tài)軸重秤等創(chuàng)新產(chǎn)品，開創(chuàng)了與傳統(tǒng)應(yīng)變式機理截然不同的所謂“邊緣衡器”技術(shù)的發(fā)展。
從稱重原理推理出的各種特殊工業(yè)應(yīng)用，如日本大和株式會社近幾年推出的一系列產(chǎn)品：一種采用稱重傳感技術(shù)的大型汽車風(fēng)洞天平；一種利用稱重傳感技術(shù)的在線輪胎平衡試驗裝置；一種利用模糊數(shù)學(xué)理論的可測定行進(jìn)中汽車偏載與重心的智能動態(tài)汽車稱重系統(tǒng)，均屬于“邊緣衡器”技術(shù)的縱深發(fā)展的例子。
再從衡器數(shù)據(jù)傳送通訊技術(shù)的發(fā)展過程來看，現(xiàn)代衡器稱重數(shù)據(jù)通訊傳送已經(jīng)從有線網(wǎng)路到無線遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的發(fā)展階段。稱重數(shù)據(jù)傳送與 ERP 企業(yè)管理、與 GPS定位系統(tǒng)結(jié)合。
例如：一種城市環(huán)衛(wèi)車輛稱重與管理系統(tǒng)，從傳統(tǒng)意義上理解，已經(jīng)超出了衡器本身配置結(jié)構(gòu)的界限，其稱重車輛管理站與主控中心的數(shù)據(jù)傳送，采用了以下的通訊方式：
①通過以太網(wǎng)通訊，符合協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.3（2000 年）TCP/IP 以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化文件，包括 10 兆，100 兆，1000 兆以太網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和硬件的定義，或采用2G、2.5G、3G、3.5G 蜂窩系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)；
②車輛運行狀況與運行軌跡的實時定位與主控中心的車輛信息監(jiān)控，通過定位系統(tǒng)（Global Positicming Syslem，GPS）系統(tǒng)完成。系統(tǒng)軟件功能等級可分為基本、限制與管理員的權(quán)限等級。
從上述種種的事例已經(jīng)充分領(lǐng)略了，衡器的發(fā)展隨著功能的擴展和使用領(lǐng)域拓寬，使古老的衡器煥發(fā)出青春。衡器的觀念已經(jīng)不僅僅指某個局部的計量稱重裝置。現(xiàn)代衡器系統(tǒng)是隨著“小衡器”概念到“大衡器”概念的發(fā)展，從“古老衡器”到“現(xiàn)代衡器”的發(fā)展，走出了“傳統(tǒng)衡器”的胡同界限，開創(chuàng)了本不屬于正宗衡器的所謂“邊緣衡器”技術(shù)的衡器系統(tǒng)新概念、新天地。
總之，從上述各類舉例說明可以看出衡器觀念的變化，是隨著時代的進(jìn)步，衡器技術(shù)的發(fā)展，不斷賦予了“衡器”概念的新含義。從“計量衡器”發(fā)展到“控制衡器”，從“單路計量”發(fā)展到“多路冗余計量”，從“傳統(tǒng)衡器”技術(shù)發(fā)展到“邊緣衡器”技術(shù)，從而引出了“現(xiàn)代衡器”的系統(tǒng)概念。驗證了衡器技術(shù)的進(jìn)步。
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