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    技術(shù)文章

    稱重傳感器是什么?如何與PLC連接?怎樣使用?

    點(diǎn)擊次數(shù):926 發(fā)布時(shí)間:2023-5-24

    重量是生活中一個(gè)重要的單位,那么在工業(yè)上它更是非常重要。生產(chǎn)環(huán)節(jié)中加了多少公斤的原料?產(chǎn)生了多少公斤的廢品等等等等......這些數(shù)據(jù)都是支撐著整個(gè)工廠良好運(yùn)行的必要元素。


    那么在工業(yè)上如何計(jì)算重量呢?我們需要使用稱重傳感器!

    稱重傳感器的原理是在被測(cè)物體上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計(jì)量的輸出信號(hào)。

    西門子稱重傳感器的測(cè)量采用應(yīng)變式原理,應(yīng)變片被固定在彈性體上。外力的作用導(dǎo)致彈性體產(chǎn)生形變,在彈性體上的應(yīng)變片隨之產(chǎn)生形變。由于應(yīng)變片外部形狀的變化,其電阻值也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。左上角和右下角應(yīng)變片被壓縮,電阻薄膜變短,阻值變小。右上角和左下角應(yīng)變片被拉伸,電阻薄膜變長(zhǎng),阻值變大。對(duì)于每只稱重傳感器,至少4個(gè)應(yīng)變片被連接在一起組成一個(gè)惠斯通電橋。當(dāng)傳感器受力導(dǎo)致應(yīng)變片電阻發(fā)生變化時(shí),電橋不平衡。 在激勵(lì)電壓不變的情況下,輸出信號(hào)的大小與傳感器受力成正比。

    稱重傳感器一般可以連接PLC或者二次表進(jìn)行示數(shù)。

    常見(jiàn)的工業(yè)傳感器分為四線制和六線制;

    對(duì)于四線制傳感器,只有下圖黑色所示的四個(gè)電纜,其中EXC+和EXC-是稱重模塊給傳感器的激勵(lì),SIG+和SIG-為稱重傳感器的輸出;對(duì)于六線制傳感器,會(huì)多出兩根紅色的線,SENSE+和SENSE-它們的作用是什么呢?這兩根線是做補(bǔ)償用的,當(dāng)傳感器和稱重模塊的距離較遠(yuǎn)時(shí),這兩根線會(huì)進(jìn)行補(bǔ)償,進(jìn)而使得測(cè)量結(jié)果更精確一些。

    在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的使用中,因?yàn)楣r比較復(fù)雜,使得稱重傳感器和稱重模塊之間的距離較遠(yuǎn),稱重模塊給傳感器的供電電壓假設(shè)為6V,那么由于線路的損耗,該激勵(lì)信號(hào)到達(dá)稱重傳感器時(shí)小于6V,在同樣受力情況下,傳感器的輸出信號(hào)與供電電壓成正比,所以稱重模塊通過(guò)一個(gè)高阻抗回路將傳感器側(cè)實(shí)際的供電電壓反饋給稱重模塊,稱重模塊通過(guò)內(nèi)部的比較器對(duì)輸出的供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。 稱重模塊可以連接四線制和六線制傳感器都可以。 如果連接四線制傳感器,需要在接線盒或者稱重模塊側(cè)將SENSE+與EXC+短接,SENSE-與EXC-短接。

    對(duì)于工廠中使用PLC連接稱重傳感器,我們通常有兩種方式去實(shí)現(xiàn);

    一、使用稱重傳感器加二次表加PLC的模擬量輸入,為什么需要加二次表呢?

    因?yàn)閭鞲衅魇怯晌矬w重量壓彎而產(chǎn)生一個(gè)mv級(jí)電壓信號(hào),PLC無(wú)法直接讀取,所以需要二次表進(jìn)行轉(zhuǎn)換,一說(shuō)到轉(zhuǎn)換大家都知道一定會(huì)有損耗,這個(gè)損耗其實(shí)不是很大,但是對(duì)于精確測(cè)量就會(huì)產(chǎn)生很大影響,我以前曾經(jīng)做過(guò)10g精度的設(shè)備,這個(gè)損耗就是結(jié)果影響就很大了,所以這一方法的有點(diǎn)是便宜,對(duì)于PLC系統(tǒng)沒(méi)有太大的要求,因?yàn)槭烂嫔?8%的PLC都帶模擬量輸入功能。但缺點(diǎn)是無(wú)法應(yīng)用在精度要求較高的情況下。


    二、精確的方法,也是最昂貴的方法,使用稱重傳感器加PLC稱重模塊進(jìn)行測(cè)量

    這種方式是精確的,因?yàn)镻LC連接自己的模塊是沒(méi)有損耗的,而且這種方式的讀取速度也是非常快的,可以應(yīng)用在各種復(fù)雜的場(chǎng)合中。


    那么它的缺點(diǎn)是對(duì)于PLC系統(tǒng)有著很大要求,首先PLC需要使用帶稱重模塊的,而一般稱重模塊的價(jià)格都比較高,而且使用一個(gè)新的稱重系統(tǒng)以前需要對(duì)它進(jìn)行校準(zhǔn),一旦稱重傳感器損壞了更換的話,也需要重新校準(zhǔn),而西門子的各個(gè)系列的稱重模塊的校準(zhǔn)都不是很簡(jiǎn)單,需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),這個(gè)以后我們還會(huì)講解的;所以這一技術(shù)不適合新手。



    那么作為精確測(cè)量的單元,它的使用方法也必須注意,否則很有可能導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)甚至損壞。



    一、安裝時(shí)需要非常注意,否則容易損壞傳感器

    稱重傳感器的彈性體的制作材料主要還是合金的鋁材,所以出現(xiàn)任何一點(diǎn)震動(dòng)導(dǎo)致的沖擊或者是發(fā)生掉落的情況都會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)非常大的數(shù)據(jù)輸出誤差。比如一個(gè)量程為10kg的傳感器,如果不小心給了它15kg左右的力,就有可能損壞它,因此,安裝稱重傳感器一定要做到輕拿輕放。


    二、安裝時(shí)嚴(yán)格按照它的設(shè)計(jì)要求

    根據(jù)設(shè)備的工藝,或者水平安裝或豎直安裝,但傳感器的稱重部分一定要與被測(cè)物體嚴(yán)密吻合,切稱重部分和被測(cè)物體不能接觸器其他著力點(diǎn),否則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)。


    三、有時(shí)需要使用三個(gè)甚至多個(gè)傳感器共同測(cè)量同一物體,這些傳感器與稱重裝置的接觸面必須水平,否則受力不均,影響測(cè)量結(jié)果,雖然輕微的水平面傾斜可以通過(guò)接線盒里的電阻調(diào)節(jié),但調(diào)節(jié)能力有限,而且也不利于效稱,所以安裝時(shí)盡量保持水平。



    其他注意事項(xiàng):



    一、接線盒;

    在使用多個(gè)稱重傳感器時(shí),接線盒是一個(gè)必要的工具,它可以將多組稱重?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)一到一起,減少稱重模塊的工作量。

    但是在使用過(guò)程中,它也是很容易出問(wèn)題的。

    首先要注意防塵防水防靜電,其次在使用中要注意每一個(gè)端子的含義,切忌接錯(cuò)線。


    二、電纜的連接和屏蔽

    傳感器的信號(hào)最終還是通過(guò)電纜進(jìn)行傳輸,而且對(duì)于如此高精度的信號(hào),有一點(diǎn)干擾都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。

    因此連接時(shí)需要嚴(yán)格按照上圖進(jìn)行施工。


    三、編程的注意事項(xiàng),濾波是否可以使用?

    在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)存在很多干擾,那么很多人都習(xí)慣使用程序手段進(jìn)行濾波,但是對(duì)于稱重也是可以使用的,但是需要注意的是;濾波會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的滯后性,如果只是單純的觀察和測(cè)量則沒(méi)有問(wèn)題,但如果是計(jì)算或者是使用測(cè)量結(jié)果進(jìn)行控制那么就會(huì)導(dǎo)致稱重結(jié)果不準(zhǔn)確,這里大家需要注意。



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