Wat is een weegsensor? Hoe verbind je hem met de PLC? Hoe kun je hem het meest nauwkeurig gebruiken?

Wat is een weegsensor? Hoe te verbinden met een PLC? Hoe het meest nauwkeurig te gebruiken?

Gewicht is een belangrijke eenheid in het dagelijks leven en nog crucialer in de industrie. Hoeveel kilogram grondstoffen worden er toegevoegd in het productieproces? Hoeveel kilogram afval wordt er gegenereerd? Deze gegevens zijn essentiële elementen die de soepele werking van de hele fabriek ondersteunen.

Dus, hoe wordt gewicht gemeten in de industrie? We moeten weegsensoren gebruiken!

Het principe van een weegsensor is om de zwaartekracht die op het gemeten object werkt, om te zetten in een kwantificeerbaar uitgangssignaal in een bepaalde verhouding.

Veelvoorkomende industriële sensoren worden gecategoriseerd als 4-draads en 6-draads systemen:

Voor een 4-draads sensor zijn er slechts de vier zwarte kabels die in het onderstaande diagram worden getoond. EXC+ en EXC- leveren excitatie van de weegmodule naar de sensor, terwijl SIG+ en SIG- de uitgangen van de weegsensor zijn. Voor een 6-draads sensor zijn er twee extra rode draden, SENSE+ en SENSE-. Wat is hun doel? Deze twee draden worden gebruikt voor compensatie. Wanneer de afstand tussen de sensor en de weegmodule lang is, bieden deze draden compensatie, waardoor de meetresultaten nauwkeuriger worden.

In praktische veldtoepassingen kan de afstand tussen de weegsensor en de weegmodule aanzienlijk zijn, vanwege complexe werkomstandigheden. Als de voedingsspanning die de weegmodule aan de sensor levert bijvoorbeeld 6V is, zal dit excitatie-signaal, door lijnverliezen, minder dan 6V zijn wanneer het de weegsensor bereikt. Onder dezelfde belastingomstandigheden is het uitgangssignaal van de sensor evenredig met de voedingsspanning. Daarom gebruikt de weegmodule een hoogohmige schakeling om de werkelijke voedingsspanning aan de sensorkant terug te koppelen naar de module zelf. De weegmodule past vervolgens zijn uitgangsspanning aan via een interne comparator.

De weegmodule kan worden aangesloten op zowel 4-draads als 6-draads sensoren. Bij het aansluiten van een 4-draads sensor is het noodzakelijk om SENSE+ te kort te sluiten met EXC+ en SENSE- met EXC- in de aansluitdoos of aan de kant van de weegmodule.

Voor het aansluiten van weegsensoren op een PLC in een fabrieksomgeving hebben we doorgaans twee methoden:

1. **Gebruik van een Weegsensor + Signaalconditioner/Zender + PLC Analoge Ingang**
Waarom is een secundaire zender nodig? Omdat de sensor een millivolt-niveau spanningssignaal genereert wanneer deze wordt vervormd door het gewicht van het object, dat de PLC niet direct kan lezen. Daarom is een secundaire zender nodig voor conversie. Wanneer er conversie plaatsvindt, weet iedereen dat er wat verlies zal zijn. Dit verlies is niet erg groot, maar het kan een aanzienlijke impact hebben op precieze metingen. Ik heb eerder gewerkt aan apparatuur die 10g nauwkeurigheid vereiste, waarbij dit verlies de resultaten aanzienlijk beïnvloedde. De karakteristiek van deze methode is de lage kosten en minimale eisen aan het PLC-systeem, aangezien meer dan 98% van de PLC's analoge ingangsfunctionaliteit heeft. Het nadeel is echter dat het niet kan worden gebruikt in situaties die een hoge nauwkeurigheid vereisen.

2. **De meest nauwkeurige methode (en duurste): Gebruik van een Weegsensor + PLC Weegmodule**
Deze methode is het meest nauwkeurig omdat er geen verlies is wanneer de PLC is aangesloten op zijn speciale module. Bovendien is de snelheid van deze methode zeer snel, waardoor deze geschikt is voor verschillende complexe toepassingen.

**Het nadeel is de hoge eis die het stelt aan het PLC-systeem.** Ten eerste moet de PLC een weegmodule gebruiken, die over het algemeen vrij duur is. Bovendien vereist een nieuw weegsysteem kalibratie voor gebruik. Als een weegsensor beschadigd en vervangen wordt, is herkalibratie ook nodig. Het kalibratieproces voor verschillende series Siemens weegmodules is niet eenvoudig en vereist een bepaald niveau van ervaring en technische vaardigheid, wat we later zullen bespreken. Daarom is deze technologie niet geschikt voor beginners.

**Als een eenheid voor precieze meting moet de gebruiksmethode zorgvuldig worden gevolgd; anders kan dit leiden tot onnauwkeurige metingen of zelfs schade.**

**I. Extreme zorg tijdens de installatie is cruciaal om schade aan de sensor te voorkomen.**

Het elastomeer van een weegsensor is voornamelijk gemaakt van een legering van aluminium materiaal. Daarom kan elke impact van trillingen of per ongeluk vallen aanzienlijke fouten in de data-uitvoer veroorzaken. Een sensor met een capaciteit van 10 kg kan bijvoorbeeld permanent beschadigd raken als deze wordt blootgesteld aan een kracht van ongeveer 15 kg. Daarom is het essentieel om de weegsensor met de grootste zorg te behandelen tijdens de installatie.

**II. De installatie moet strikt voldoen aan de ontwerpvereisten.**

Afhankelijk van het apparatuurproces kan deze horizontaal of verticaal worden geïnstalleerd. Het dragende deel van de sensor moet echter nauw aansluiten op het gemeten object. Belangrijk is dat het dragende deel en het gemeten object geen contact mogen maken met andere krachtdragende punten, aangezien dit tot onnauwkeurige metingen zal leiden.

**III. Soms worden drie of zelfs meerdere sensoren gebruikt om hetzelfde object te meten. De contactoppervlakken tussen deze sensoren en de weegconstructie moeten waterpas zijn.** Anders zal een ongelijke krachtverdeling de meetresultaten beïnvloeden. Hoewel een kleine niveau-uitlijning kan worden gecompenseerd met behulp van weerstanden in de aansluitdoos, is deze aanpassingsmogelijkheid beperkt en is ook niet ideaal voor kalibratie. Streef er daarom naar om een waterpas installatie te behouden wanneer dat mogelijk is.

**Overige voorzorgsmaatregelen:**

**I. Aansluitdoos:** Bij het gebruik van meerdere weegsensoren is een aansluitdoos een noodzakelijk hulpmiddel. Het consolideert de gegevens van meerdere sensoren, waardoor de werklast op de weegmodule wordt verminderd.

Het is echter ook een component dat gevoelig is voor problemen tijdens het gebruik.

Ten eerste, let op stofbescherming, waterdichtheid en het voorkomen van statische elektriciteit. Ten tweede, wees tijdens het gebruik bewust van de functie van elke aansluiting en vermijd onjuiste bedrading.

**II. Kabelverbinding en afscherming**

Het signaal van de sensor wordt uiteindelijk via kabels verzonden. Gezien de hoge precisie van dit signaal, kan zelfs kleine interferentie datastabiliteit veroorzaken.

Daarom moeten de verbindingen strikt worden gemaakt volgens het diagram dat tijdens de installatie is verstrekt.

**III. Programmeer overwegingen: Is filtering acceptabel?**

In werkelijke industriële omgevingen bestaan er talrijke interferenties. Hoewel velen gewend zijn om programmeermethoden te gebruiken voor filtering, kan dit ook worden toegepast op weegtoepassingen. Het is echter cruciaal om op te merken dat filtering signaalvertraging introduceert. Als het doel slechts observatie en meting is, kan dit geen probleem vormen. Maar als de gegevens worden gebruikt voor berekeningen of om processen te besturen, kan filtering leiden tot onnauwkeurige weegresultaten. Dit is een belangrijk punt om in gedachten te houden.