重量是生活中一個重要的單位,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)都是支撐著整個工廠良好運行的必要元素。
那么在工業(yè)上如何計算重量呢?我們需要使用稱重傳感器!
稱重傳感器的原理是在被測物體上的重力按一定比例轉(zhuǎn)換成可計量的輸出信號。
西門子稱重傳感器的測量采用應(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,阻值變大。對于每只稱重傳感器,至少4個應(yīng)變片被連接在一起組成一個惠斯通電橋。當(dāng)傳感器受力導(dǎo)致應(yīng)變片電阻發(fā)生變化時,電橋不平衡。 在激勵電壓不變的情況下,輸出信號的大小與傳感器受力成正比。
稱重傳感器一般可以連接PLC或者二次表進行示數(shù)。
常見的工業(yè)傳感器分為四線制和六線制;
對于四線制傳感器,只有下圖黑色所示的四個電纜,其中EXC+和EXC-是稱重模塊給傳感器的激勵,SIG+和SIG-為稱重傳感器的輸出;對于六線制傳感器,會多出兩根紅色的線,SENSE+和SENSE-它們的作用是什么呢?這兩根線是做補償用的,當(dāng)傳感器和稱重模塊的距離較遠時,這兩根線會進行補償,進而使得測量結(jié)果更精確一些。
在實際現(xiàn)場的使用中,因為工況比較復(fù)雜,使得稱重傳感器和稱重模塊之間的距離較遠,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,該激勵信號到達稱重傳感器時小于6V,在同樣受力情況下,傳感器的輸出信號與供電電壓成正比,所以稱重模塊通過一個高阻抗回路將傳感器側(cè)實際的供電電壓反饋給稱重模塊,稱重模塊通過內(nèi)部的比較器對輸出的供電電壓進行調(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?
因為傳感器是由物體重量壓彎而產(chǎn)生一個mv級電壓信號,PLC無法直接讀取,所以需要二次表進行轉(zhuǎn)換,一說到轉(zhuǎn)換大家都知道一定會有損耗,這個損耗其實不是很大,但是對于精確測量就會產(chǎn)生很大影響,我以前曾經(jīng)做過10g精度的設(shè)備,這個損耗就是結(jié)果影響就很大了,所以這一方法的有點是便宜,對于PLC系統(tǒng)沒有太大的要求,因為世面上98%的PLC都帶模擬量輸入功能。但缺點是無法應(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稱重模塊進行測量
這種方式是精確的,因為PLC連接自己的模塊是沒有損耗的,而且這種方式的讀取速度也是非??斓?,可以應(yīng)用在各種復(fù)雜的場合中。
那么它的缺點是對于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格都比較高,而且使用一個新的稱重系統(tǒng)以前需要對它進行校準,一旦稱重傳感器損壞了更換的話,也需要重新校準,而西門子的各個系列的稱重模塊的校準都不是很簡單,需要一定的經(jīng)驗和技術(shù),這個以后我們還會講解的;所以這一技術(shù)不適合新手。
那么作為精確測量的單元,它的使用方法也必須注意,否則很有可能導(dǎo)致測量不準甚至損壞。
一、安裝時需要非常注意,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)任何一點震動導(dǎo)致的沖擊或者是發(fā)生掉落的情況都會導(dǎo)致出現(xiàn)非常大的數(shù)據(jù)輸出誤差。比如一個量程為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、安裝時嚴格按照它的設(shè)計要求
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物體嚴密吻合,切稱重部分和被測物體不能接觸器其他著力點,否則會導(dǎo)致測量不準。
三、有時需要使用三個甚至多個傳感器共同測量同一物體,這些傳感器與稱重裝置的接觸面必須水平,否則受力不均,影響測量結(jié)果,雖然輕微的水平面傾斜可以通過接線盒里的電阻調(diào)節(jié),但調(diào)節(jié)能力有限,而且也不利于效稱,所以安裝時盡量保持水平。
一、接線盒;
在使用多個稱重傳感器時,接線盒是一個必要的工具,它可以將多組稱重數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一起,減少稱重模塊的工作量。
但是在使用過程中,它也是很容易出問題的。
首先要注意防塵防水防靜電,其次在使用中要注意每一個端子的含義,切忌接錯線。
二、電纜的連接和屏蔽
傳感器的信號最終還是通過電纜進行傳輸,而且對于如此高精度的信號,有一點干擾都會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。
因此連接時需要嚴格按照上圖進行施工。
三、編程的注意事項,濾波是否可以使用?
在實際的工業(yè)現(xiàn)場會存在很多干擾,那么很多人都習(xí)慣使用程序手段進行濾波,但是對于稱重也是可以使用的,但是需要注意的是;濾波會產(chǎn)生信號的滯后性,如果只是單純的觀察和測量則沒有問題,但如果是計算或者是使用測量結(jié)果進行控制那么就會導(dǎo)致稱重結(jié)果不準確,這里大家需要注意。
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