方原柏（1942－）
男，湖北黃岡人，教授級高級工程師，昆明儀器儀表學(xué)會副理事長兼秘書長，研究方向為儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)用。發(fā)表論文200余篇，曾出版《電子皮帶秤的原理及應(yīng)用》、《電子皮帶秤》兩本專著。

摘要：作為固體物料連續(xù)自動稱重設(shè)備的電子皮帶秤近25年來發(fā)展很快，本文在簡單回顧國內(nèi)外電子皮帶秤發(fā)展歷史后，以一些標(biāo)志性的進(jìn)展為例，綜述了近25年來國產(chǎn)電子皮帶秤的發(fā)展歷程。

關(guān)鍵詞：電子皮帶秤；秤架；二次儀表；檢定和試驗；標(biāo)準(zhǔn)；歷史回顧

Abstract:  Electronic belt scale developed very quickly in the recent 25 years as the solid material continuous automatic weighing equipment , this article after is looking back into the domestic and foreign electronic belt scale historical development simply, take some symbolic progress as the example, summarized near for 25 year domestic electron belt scale's development process.

Key words: Electronic belt scale；Load receptor；Instrument；Varification and calibration；Standard；History review

1  國外皮帶秤發(fā)展歷史

    1908年，美國人赫爾伯特·梅里克（Herbert·Merrick）發(fā)明了一種皮帶輸送機(jī)使用的稱重設(shè)備，那是采用機(jī)械方式根據(jù)皮帶速度和重量進(jìn)行物料輸送量計算的世界上第一臺動態(tài)稱重設(shè)備。這種根據(jù)重力測量固體物料流量的設(shè)備后來被稱為梅里克型機(jī)械式皮帶秤。赫爾伯特·梅里克用這項發(fā)明成立了梅里克（Merrick）公司，開始生產(chǎn)皮帶秤[1]。

    雖然還有其他一些資料提到皮帶秤的應(yīng)用年代比這更早，但是這些資料中沒有完整的發(fā)明人、秤的結(jié)構(gòu)形式、具體時間等信息，而梅里克公司資料中提供的信息較為詳盡，所以作者采用1908年作為第一臺皮帶秤問世年份，因此到2008年皮帶秤就有整整一百年的發(fā)展歷史了。

    國外從上世紀(jì)四十年代開始生產(chǎn)稱重傳感器，上世紀(jì)五十年代開始使用以稱重傳感器為檢測元件的電子皮帶秤，并迅速取代機(jī)械式皮帶秤而成為固體物料連續(xù)自動稱重主流計量設(shè)備。

2  國產(chǎn)電子皮帶秤的早期發(fā)展歷史回顧

    上世紀(jì)五十年代中國的衡器業(yè)才開始起步，生產(chǎn)一些最基礎(chǔ)的衡器制造產(chǎn)品。1954年遼寧沈陽衡器廠試制了國產(chǎn)第一臺梅里克型GL機(jī)械滾輪式皮帶秤[2]，隨后，遼寧大連衡器廠、江蘇徐州衡器廠、山西長治衡器廠也陸續(xù)生產(chǎn)PGL滾輪式皮帶秤。

    據(jù)了解，中國航天科技集團(tuán)702所等單位從1957年開始研制、1958年開始生產(chǎn)電阻應(yīng)變式稱重傳感器。國內(nèi)資料記載的最早研制電子皮帶秤的時間是1964年[3]，以北京起重運輸機(jī)械研究所經(jīng)過幾年的努力工作后，于上世紀(jì)六十年代末期作為產(chǎn)品投入實際應(yīng)用，產(chǎn)品由營口儀器三廠生產(chǎn)，早期的型號為DZCB-2（后改為DZCB-2A），秤架支點為軸承支點，測速傳感器也未使用。1969年，該產(chǎn)品又交由上海華東電子儀器廠生產(chǎn)，早期的型號為DCB-I，開始使用測速傳感器，累計器的積算回路增加了門電路。之后，上海工業(yè)自動化儀表研究所研制的皮帶秤交由上海衡器廠生產(chǎn)，早期的型號為DBC-I。

    在1982年以前，國內(nèi)僅有少數(shù)幾家研究單位研制電子皮帶秤，也僅有十家左右的生產(chǎn)廠制造電子皮帶秤，無論是電子皮帶秤的生產(chǎn)，還是電子皮帶秤的應(yīng)用均處于發(fā)展的初級階段：產(chǎn)品種類少、精確度低、投運率低、應(yīng)用技術(shù)不成熟。

3  近25年的發(fā)展歷史

    從1983年起，中國改革開放深入發(fā)展，電子皮帶秤行業(yè)也迎來了快速發(fā)展的機(jī)遇，從只能生產(chǎn)低檔產(chǎn)品發(fā)展成產(chǎn)品類別齊全、主流廠家產(chǎn)品性能穩(wěn)定、基本能適應(yīng)市場需求的狀況。回顧25年的發(fā)展歷程，一些標(biāo)志性的進(jìn)展值得我們關(guān)注：

    以多種形式引進(jìn)國外產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)；

    發(fā)展了多種形式的秤架結(jié)構(gòu)；

    微機(jī)化的二次儀表開發(fā)；

    皮帶秤標(biāo)準(zhǔn)的制定；

    多套皮帶秤系統(tǒng)試驗裝置建成；

    皮帶秤應(yīng)用技術(shù)的重視和發(fā)展。

3.1 以多種形式引進(jìn)國外產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)

    1983年遼寧營口儀器三廠率先從日本大和（YAMATO）公司引進(jìn)CS-EC型電子皮帶秤生產(chǎn)技術(shù)，隨后上海華東電子儀器廠從美國梅里克公司、徐州衡器廠從美國拉姆齊（RAMSEY）公司，承德自動化計量儀器廠、成都科學(xué)儀器廠、常熟衡器廠聯(lián)合從德國申克(SCHENCK)公司引進(jìn)電子皮帶秤制造技術(shù)，促進(jìn)了國內(nèi)電子皮帶秤制造廠的技術(shù)改造。

    由于中國衡器市場的迅猛發(fā)展，國外一些著名的衡器廠商也先后組建合資企業(yè)和獨資企業(yè)。例如美國拉姆齊公司在徐州組建中美合資企業(yè)江蘇賽摩拉姆齊技術(shù)公司及1990年8月日本大和衡器有限公司與上海天合實業(yè)總公司共同投資組建中日合資企業(yè)上海大和衡器有限公司。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，國外一些著名的衡器廠商在華辦事處也紛紛組建獨資企業(yè)，開始在中國生產(chǎn)部分產(chǎn)品，如皮帶秤的秤架、配料皮帶秤的秤體等產(chǎn)品，以降低生產(chǎn)成本，提高在中國市場的競爭力。德國申克公司在天津成立申克工業(yè)技術(shù)有限公司，負(fù)責(zé)中國市場稱重及配料設(shè)備的進(jìn)口、組裝、制造、市場、銷售和技術(shù)服務(wù)；西門子公司在大連成立西門子傳感器與通訊有限公司，主要面向中國市場，生產(chǎn)和研發(fā)包括稱重產(chǎn)品在內(nèi)的各類傳感器及無線通訊設(shè)備；瑞士哈斯勒（HASLER）公司在上海嘉定成立哈斯勒工業(yè)設(shè)備(上海)有限公司，專業(yè)生產(chǎn)皮帶定量給料機(jī)、電子皮帶秤等工業(yè)稱重計量配料設(shè)備；美國拉姆齊公司隸屬的賽默飛世兒科技集團(tuán)（Thermo Fisher Scientific）公司也在中國建立了包括衡器產(chǎn)品在內(nèi)的生產(chǎn)基地。

    國外公司進(jìn)入中國市場，一方面擠占了大量的市場份額，制約了國產(chǎn)電子皮帶秤的發(fā)展。但另一方面他又帶來先進(jìn)的皮帶秤制造技術(shù)、經(jīng)營管理模式和應(yīng)用技術(shù)，中國的制造廠商在與他們競爭的過程中也學(xué)到了很多技術(shù)、知識和經(jīng)驗，使國產(chǎn)皮帶秤的生產(chǎn)、應(yīng)用技術(shù)得以提高。

3.2 發(fā)展了多種形式的秤架結(jié)構(gòu)

    早期國內(nèi)生產(chǎn)的電子皮帶秤的秤架結(jié)構(gòu)形式為單托輥單杠桿式秤架和懸臂式秤架，制作粗糙、精確度低、穩(wěn)定性差，1980年前后雖然開始研制多托輥雙杠桿式秤架，但應(yīng)用數(shù)量很少。從二十世紀(jì)八十年代中期開始，國產(chǎn)的多托輥雙杠桿式秤架也在一步步改進(jìn)和完善，如托輥組數(shù)在保證用戶使用精確度的前提下從6組減少為4組，從帶上平衡重結(jié)構(gòu)改進(jìn)為直接稱重結(jié)構(gòu)等等。有多組稱重托輥的懸浮式秤架也得到了較多的應(yīng)用，特別是在要求測量精確度高、物料塊度大、物料流量不均勻等條件下采用較多。而在對測量精確度要求不高的情況下，結(jié)構(gòu)簡單的直接承重式單托輥秤架也開始采用。

    在配料電子皮帶秤、煙草專用電子皮帶秤等歸類于整機(jī)秤的專用皮帶秤方面，國內(nèi)也生產(chǎn)了一批新型秤架和機(jī)械結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。

   皮帶秤的秤架是皮帶秤測量技術(shù)的基礎(chǔ)，國內(nèi)主流廠家能根據(jù)用戶的不同要求提供多種形式的秤架結(jié)構(gòu)，其中一部分秤架為具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品，這反映了國內(nèi)主流廠家生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。

    國產(chǎn)電子皮帶秤的精確度也開始得到用戶、計量管理單位的認(rèn)可，如早在1983年3月，上海標(biāo)準(zhǔn)計量局對上港七區(qū)所使用的2臺GGP-50多托輥雙杠桿式電子皮帶秤進(jìn)行了檢定，達(dá)到了0.285% 的精確度，根據(jù)當(dāng)時交通部、上海港務(wù)局有關(guān)文件，上海標(biāo)準(zhǔn)計量局出具了準(zhǔn)予以0.5%精確度使用商業(yè)性收費皮帶秤證書，并得到港方、船方、貨方的公認(rèn)。

3.3 微機(jī)化的二次儀表開發(fā)

    早期的國產(chǎn)皮帶秤二次儀表功能少，性能不穩(wěn)定、故障率高，聲譽(yù)不佳。從二十世紀(jì)八十年代中期開始，國產(chǎn)的微機(jī)化二次儀表經(jīng)過不斷完善，主流廠家產(chǎn)品的儀表功能增加、性能較穩(wěn)定、故障率降低，逐步得到國內(nèi)用戶的信任。在很多生產(chǎn)現(xiàn)場，國產(chǎn)電子皮帶秤主流廠家的微機(jī)化二次儀表可以無故障地工作3~5年或更長時間，也證實了國產(chǎn)的微機(jī)化二次儀表的可靠性確實有提高。

    通訊功能強(qiáng)化也是微機(jī)化二次儀表的重要標(biāo)志，通過RS232、RS485等方式進(jìn)行多臺皮帶秤聯(lián)網(wǎng)、集中監(jiān)控或與上位計算機(jī)系統(tǒng)通訊是大多數(shù)國產(chǎn)微機(jī)皮帶秤已具有的功能，而一部分國內(nèi)廠家也較早認(rèn)識到采用IEC61158中規(guī)定的現(xiàn)場總線則是微機(jī)化二次儀表的發(fā)展趨勢。南京天秤計控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的SYSTEM-6系列儀表，作為第一個中國產(chǎn)品在2002 年 12 月通過“中國 PROFIBUS 產(chǎn)品測試實驗室” PROFIBUS-DP測試。而另外一些產(chǎn)品，由于皮帶秤的二次儀表采用PLC組成，PLC所具有的通訊功能其也同時具有，不需要另外開發(fā)，這類二次儀表大量應(yīng)用于像配料用電子皮帶秤、煙草專用電子皮帶秤產(chǎn)品中。這些產(chǎn)品在與上位PLC、DCS等控制系統(tǒng)相連時，通過PROFIBUS-DP這樣的現(xiàn)場總線很容易實現(xiàn)通訊。

                   

               圖1  南京天秤公司SYSTEM-6系列儀表已通過PROFIBUS產(chǎn)品測試

3.4 皮帶秤標(biāo)準(zhǔn)的制定