称重传感器如何与PLC连接？西门子称重传感器的测量原理

m0hd_gko 2023-05-19 1883

MEMS/传感技术

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重量是生活中一个重要的单位，那么在工业上它更是非常重要。生产环节中加了多少公斤的原料？产生了多少公斤的废品等等等等......这些数据都是支撑着整个工厂良好运行的必要元素。

那么在工业上如何计算重量呢？我们需要使用称重传感器！

称重传感器的原理是在被测物体上的重力按一定比例转换成可计量的输出信号。

西门子称重传感器的测量采用应变式原理，应变片被固定在弹性体上。外力的作用导致弹性体产生形变，在弹性体上的应变片随之产生形变。由于应变片外部形状的变化，其电阻值也会相应发生变化。左上角和右下角应变片被压缩，电阻薄膜变短，阻值变小。右上角和左下角应变片被拉伸，电阻薄膜变长，阻值变大。对于每只称重传感器，至少4个应变片被连接在一起组成一个惠斯通电桥。当传感器受力导致应变片电阻发生变化时，电桥不平衡。在激励电压不变的情况下，输出信号的大小与传感器受力成正比。

称重传感器

称重传感器一般可以连接PLC或者二次表进行示数。

常见的工业传感器分为四线制和六线制；

对于四线制传感器，只有下图黑色所示的四个电缆，其中EXC+和EXC-是称重模块给传感器的激励，SIG+和SIG-为称重传感器的输出；对于六线制传感器，会多出两根红色的线，SENSE+和SENSE-它们的作用是什么呢？这两根线是做补偿用的，当传感器和称重模块的距离较远时，这两根线会进行补偿，进而使得测量结果更精确一些。

称重传感器

在实际现场的使用中，因为工况比较复杂，使得称重传感器和称重模块之间的距离较远，称重模块给传感器的供电电压假设为6V，那么由于线路的损耗，该激励信号到达称重传感器时小于6V，在同样受力情况下，传感器的输出信号与供电电压成正比，所以称重模块通过一个高阻抗回路将传感器侧实际的供电电压反馈给称重模块，称重模块通过内部的比较器对输出的供电电压进行调节。称重模块可以连接四线制和六线制传感器都可以。如果连接四线制传感器，需要在接线盒或者称重模块侧将SENSE+与EXC+短接，SENSE-与EXC-短接。

对于工厂中使用PLC连接称重传感器，我们通常有两种方式去实现；

一、使用称重传感器加二次表加PLC的模拟量输入，为什么需要加二次表呢？

因为传感器是由物体重量压弯而产生一个mv级电压信号，PLC无法直接读取，所以需要二次表进行转换，一说到转换大家都知道一定会有损耗，这个损耗其实不是很大，但是对于精确测量就会产生很大影响，我以前曾经做过10g精度的设备，这个损耗就是结果影响就很大了，所以这一方法的有点是便宜，对于PLC系统没有太大的要求，因为世面上98%的PLC都带模拟量输入功能。但缺点是无法应用在精度要求较高的情况下。

二、最精确的方法，也是最昂贵的方法，使用称重传感器加PLC称重模块进行测量

称重传感器

这种方式是最精确的，因为PLC连接自己的模块是没有损耗的，而且这种方式的读取速度也是非常快的，可以应用在各种复杂的场合中。

那么它的缺点是对于PLC系统有着很大要求，首先PLC需要使用带称重模块的，而一般称重模块的价格都比较高，而且使用一个新的称重系统以前需要对它进行校准，一旦称重传感器损坏了更换的话，也需要重新校准，而西门子的各个系列的称重模块的校准都不是很简单，需要一定的经验和技术，这个以后我们还会讲解的；所以这一技术不适合新手。

那么作为精确测量的单元，它的使用方法也必须注意，否则很有可能导致测量不准甚至损坏。

一、安装时需要非常注意，否则容易损坏传感器

称重传感器的弹性体的制作材料主要还是合金的铝材，所以出现任何一点震动导致的冲击或者是发生掉落的情况都会导致出现非常大的数据输出误差。比如一个量程为10kg的传感器，如果不小心给了它15kg左右的力，就有可能永久损坏它，因此，安装称重传感器一定要做到轻拿轻放。

二、安装时严格按照它的设计要求

根据设备的工艺，或者水平安装或竖直安装，但传感器的称重部分一定要与被测物体严密吻合，切称重部分和被测物体不能接触器其他着力点，否则会导致测量不准。

三、有时需要使用三个甚至多个传感器共同测量同一物体，这些传感器与称重装置的接触面必须水平，否则受力不均，影响测量结果，虽然轻微的水平面倾斜可以通过接线盒里的电阻调节，但调节能力有限，而且也不利于效称，所以安装时尽量保持水平。

其他注意事项：

一、接线盒；

在使用多个称重传感器时，接线盒是一个必要的工具，它可以将多组称重数据统一到一起，减少称重模块的工作量。

称重传感器

但是在使用过程中，它也是很容易出问题的。

首先要注意防尘防水防静电，其次在使用中要注意每一个端子的含义，切忌接错线。

二、电缆的连接和屏蔽

传感器的信号最终还是通过电缆进行传输，而且对于如此高精度的信号，有一点干扰都会导致数据的不稳定。

称重传感器

因此连接时需要严格按照上图进行施工。

三、编程的注意事项，滤波是否可以使用？

在实际的工业现场会存在很多干扰，那么很多人都习惯使用程序手段进行滤波，但是对于称重也是可以使用的，但是需要注意的是；滤波会产生信号的滞后性，如果只是单纯的观察和测量则没有问题，但如果是计算或者是使用测量结果进行控制那么就会导致称重结果不准确，这里大家需要注意。

好吧，今天和大家讲一讲称重，以后会继续拓展讲一讲西门子不同系列的PLC连接称重传感器以及校称和编程，想学习PLC和自动化知识的朋友请不要错过了。

编辑：黄飞

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