稱重傳感器如何與PLC連接？西門子稱重傳感器的測量原理

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(jìn)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(bǔ)償用的，當(dāng)傳感器和稱重模塊的距離較遠(yuǎn)時，這兩根線會進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)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(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，該激勵信號到達(dá)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(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(jìn)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、最精確的方法，也是最昂貴的方法，使用稱重傳感器加PLC稱重模塊進(jìn)行測量

這種方式是最精確的，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常快的，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(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)，而西門子的各個系列的稱重模塊的校準(zhǔn)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(zhǔn)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，就有可能永久損壞它，因此，安裝稱重傳感器一定要做到輕拿輕放。

二、安裝時嚴(yán)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(yán)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(zhǔn)。

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。

其他注意事項：

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(jìn)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(yán)格按照上圖進(jìn)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(jìn)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(jìn)行控制那么就會導(dǎo)致稱重結(jié)果不準(zhǔn)確，這里大家需要注意。

好吧，今天和大家講一講稱重，以后會繼續(xù)拓展講一講西門子不同系列的PLC連接稱重傳感器以及校稱和編程，想學(xué)習(xí)PLC和自動化知識的朋友請不要錯過了。

編輯：黃飛

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