РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ВЕСОВОГО КОНТРОЛЯ ГРУЗОВОГО АВТОТРАНСПОРТА

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена разработка программного обеспечения для автоматизации процесса весового контроля грузового автотранспорта. Для экспериментальной проверки разработанного решения использована установка на основе тензометрического датчика Т24А-С3 и весоизмерительного терминала ТВ-003/05Н. Реализован прямой обмен данными между терминалом и персональным компьютером по протоколу Тензо-М через последовательный интерфейс RS-232. Разработанное программное обеспечение обеспечивает получение текущего значения массы, контроль стабилизации показаний, визуализацию состояния весовой платформы и сохранение результатов измерений в журнал формата CSV. Проведенная экспериментальная проверка подтвердила работоспособность предложенного программно-технического решения.

Ключевые слова: автоматизация, весовой контроль, грузовой автотранспорт, весоизмерительный терминал, тензодатчик, Тензо-М, RS-232, Python.

Введение. На предприятиях, связанных с производством и отгрузкой строительных материалов, весовой контроль грузового автотранспорта является одной из важных операций производственного процесса. Результаты взвешивания могут использоваться для учета поступающих материалов, контроля отгружаемой продукции и формирования сопроводительной документации. При большом количестве транспортных средств выполнение отдельных операций вручную повышает зависимость процесса от действий оператора и увеличивает вероятность ошибок при регистрации результатов [1].

Одним из направлений совершенствования весового контроля является автоматизация получения, обработки и хранения данных, поступающих от весоизмерительного оборудования. При этом программное обеспечение верхнего уровня должно обеспечивать взаимодействие с весовым терминалом, отображение текущего состояния процесса, определение момента готовности результата и его регистрацию. Применение программных средств позволяет также сформировать основу для последующей интеграции весового комплекса с другими информационными системами предприятия.

Целью работы является разработка и экспериментальная проверка программного обеспечения для автоматизации процесса весового контроля грузового автотранспорта. Для достижения поставленной цели решались задачи организации обмена данными с весоизмерительным терминалом, получения и обработки измеренного значения массы, контроля стабилизации показаний, визуализации процесса взвешивания и сохранения результатов измерений.

Экспериментальная установка. Для проверки разработанного программного обеспечения была собрана экспериментальная установка, функционально воспроизводящая основные процессы, происходящие в автоматизированной системе автомобильного весового контроля. Такой подход позволил выполнить испытания на реальном весоизмерительном оборудовании без использования полноразмерной автомобильной весовой платформы.

В состав экспериментальной установки вошли тензометрический датчик Т24А-С3, весоизмерительный терминал ТВ-003/05Н, преобразователь интерфейсов RS-232/USB и персональный компьютер с разработанным программным обеспечением. Тензометрический датчик формирует электрический сигнал, величина которого зависит от приложенной нагрузки. Весоизмерительный терминал выполняет обработку сигнала и формирует цифровое значение массы [2, 4]. Передача данных на персональный компьютер осуществляется через последовательный интерфейс.

Взаимодействие компонентов построено последовательно: информация от тензометрического датчика поступает на весоизмерительный терминал, после чего передается через преобразователь интерфейсов на персональный компьютер. Разработанное программное обеспечение выполняет дальнейшую обработку полученной информации, отображение состояния процесса и регистрацию результата.

Обмен данными с весоизмерительным терминалом. Для исключения зависимости от штатного программного обеспечения производителя был реализован непосредственный обмен между разработанной программой и весоизмерительным терминалом. Обмен осуществляется по протоколу Тензо-М [3]. В программной реализации используется последовательный порт персонального компьютера, соединенный с интерфейсом RS-232 терминала посредством преобразователя RS-232/USB.

Для получения текущего значения массы программа циклически формирует запрос к терминалу. Запрос содержит служебные байты, адрес устройства, команду получения массы БРУТТО и контрольную сумму. Для используемой конфигурации команда имеет вид: FF 01 C3 E3 FF FF, где FF используется в качестве разделителя кадров, 01 соответствует адресу весоизмерительного терминала, C3 является командой получения значения массы БРУТТО, а E3 — контрольной суммой запроса.

Полученный от терминала ответ содержит измеренное значение массы, информацию о состоянии измерения и контрольную сумму. Программное обеспечение выполняет прием ответа, выделение информационной части кадра и преобразование полученных данных в значение массы, доступное для отображения пользователю.

Разработка программного обеспечения. Программное обеспечение разработано на языке Python. Для работы с последовательным интерфейсом применяется библиотека pySerial, а для построения графического пользовательского интерфейса используются средства Tkinter [5, 6]. В программе реализованы функции установления соединения с весоизмерительным терминалом, периодического получения данных, обработки результатов и ведения журнала измерений.

Алгоритм работы программного обеспечения построен на циклическом опросе терминала. После запуска выполняется инициализация последовательного порта и начинается получение текущего значения массы. Пока нагрузка на тензометрический датчик отсутствует, система находится в исходном состоянии.

При появлении нагрузки программа фиксирует изменение массы и отображает соответствующее состояние в графическом интерфейсе. Далее осуществляется контроль стабилизации измерения. Регистрация результата становится доступна только после получения признака стабильного значения массы, что позволяет исключить сохранение промежуточного значения в момент изменения нагрузки.

После стабилизации оператору предоставляется возможность зарегистрировать результат взвешивания. В журнал сохраняются дата и время измерения, значение массы и идентификатор транспортного средства. После снятия нагрузки система автоматически возвращается в исходное состояние и становится готовой к выполнению следующего цикла.

Для повышения наглядности работы системы разработан графический пользовательский интерфейс. В нем отображаются текущее значение массы, состояние процесса взвешивания, параметры соединения с терминалом и состояние моделируемой весовой платформы. Программа также моделирует работу въездной и выездной светофорной сигнализации. В исходном состоянии система разрешает размещение объекта на весовой платформе. После начала процедуры взвешивания формируется запрещающий сигнал, а после сохранения результата система переходит в состояние ожидания снятия нагрузки.

Отдельной функцией разработанного программного обеспечения является ведение журнала результатов. При первом запуске формируется файл формата CSV. После каждого завершенного цикла новая запись добавляется в существующий файл, при этом ранее зарегистрированные результаты сохраняются. В журнале хранятся дата, время, измеренная масса и идентификатор транспортного средства.

Результаты экспериментальной проверки. Работоспособность программного обеспечения была проверена экспериментально. В процессе испытаний на тензометрический датчик последовательно прикладывалась нагрузка, после чего сравнивались показания весоизмерительного терминала и значения, получаемые разработанной программой. Проверялись получение массы, определение стабилизации, выполнение последовательности операций и регистрация результатов в журнале.

Проведенные испытания показали, что разработанное программное обеспечение корректно принимает и обрабатывает данные весоизмерительного терминала. Значения массы, получаемые программой, соответствовали показаниям терминала и штатного программного обеспечения Controller 5. При выполнении последовательных циклов результаты корректно добавлялись в CSV-журнал, а ранее сохраненные данные оставались без изменений. Также была проверена работа алгоритма после сброса состояния системы: повторной ошибочной регистрации ранее сохраненного результата не происходило.

Полученные результаты показывают возможность применения разработанного решения в качестве программной основы автоматизированной системы весового контроля грузового автотранспорта. При переходе от экспериментального стенда к промышленной системе программное обеспечение может быть дополнено взаимодействием со средствами автоматического распознавания государственных регистрационных знаков, базой данных предприятия, устройствами управления движением транспорта и средствами удаленного мониторинга.

Заключение. Разработано программное обеспечение для автоматизации операций весового контроля грузового автотранспорта. Реализован прямой информационный обмен с весоизмерительным терминалом ТВ-003/05Н по протоколу Тензо-М, получение и обработка значений массы, контроль стабилизации показаний и регистрация результатов в формате CSV. Для проверки работы программного обеспечения создан экспериментальный стенд на основе реального весоизмерительного оборудования. Результаты испытаний подтвердили корректность обмена данными и выполнения разработанного алгоритма. Предложенное решение может быть использовано в качестве основы для дальнейшего создания полнофункционального автоматизированного комплекса весового контроля.

Список литературы:

1. Шишмарев В. Ю. Автоматизация технологических процессов : учебник. – М. : Академия, 2021. – 352 с.
2. Руководство по эксплуатации весоизмерительного терминала ТВ-003/05Н. – М. : ООО «Тензо-М», 2024. – 58 с.
3. Протокол обмена Тензо-М. Руководство разработчика. – М. : ООО «Тензо-М», 2024. – 18 с.
4. Руководство по эксплуатации тензометрического датчика Т24А-С3. – М. : ООО «Тензо-М», 2024. – 24 с.
5. Python Documentation [Электронный ресурс] / Python Software Foundation. – URL: https://docs.python.org/3/ (дата обращения: 10.08.2026).
6. pySerial Documentation [Электронный ресурс]. – URL: https://pyserial.readthedocs.io/en/latest/ (дата обращения: 10.08.2026).