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(chēng)重傳感器！
稱(chēng)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(mén)子稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)重模塊給傳感器的激勵(lì)，SIG+和SIG-為稱(chēng)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(chēng)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(chēng)重傳感器和稱(chēng)重模塊之間的距離較遠(yuǎn)，稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)重模塊，稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)重傳感器，我們通常有兩種方式去實(shí)現(xiàn)；
一、使用稱(chēng)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(chēng)重傳感器加PLC稱(chēng)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(chēng)重模塊的，而一般稱(chēng)重模塊的價(jià)格都比較高，而且使用一個(gè)新的稱(chēng)重系統(tǒng)以前需要對(duì)它進(jìn)行校準(zhǔn)，一旦稱(chēng)重傳感器損壞了更換的話，也需要重新校準(zhǔn)，而西門(mén)子的各個(gè)系列的稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)重部分一定要與被測(cè)物體嚴(yán)密吻合，切稱(chēng)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(chēng)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(chēng)，所以安裝時(shí)盡量保持水平。
一、接線盒；在使用多個(gè)稱(chēng)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(chēng)重?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)一到一起，減少稱(chēng)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。
首先要注意防塵放水防靜電，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(chēng)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(chēng)重結(jié)果不準(zhǔn)確，這里大家需要注意。
