「電氣知識」稱重感測器是什麼？如何與PLC連線？怎樣使用才能最精確？

「來源： ｜機械工程師 ID：MechanicalEngineers」

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重量是生活中一個重要的單位，那麼在工業上它更是非常重要。生產環節中加了多少公斤的原料？產生了多少公斤的廢品等等等等……這些資料都是支撐著整個工廠良好執行的必要元素。

那麼在工業上如何計算重量呢？我們需要使用稱重感測器！

稱重感測器的原理是在被測物體上的重力按一定比例轉換成可計量的輸出訊號。

西門子稱重感測器的測量採用應變式原理，應變片被固定在彈性體上。外力的作用導致彈性體產生形變，在彈性體上的應變片隨之產生形變。由於應變片外部形狀的變化，其電阻值也會相應發生變化。左上角和右下角應變片被壓縮，電阻薄膜變短，阻值變小。右上角和左下角應變片被拉伸，電阻薄膜變長，阻值變大。對於每隻稱重感測器，至少4個應變片被連線在一起組成一個惠斯通電橋。當感測器受力導致應變片電阻發生變化時，電橋不平衡。 在激勵電壓不變的情況下，輸出訊號的大小與感測器受力成正比。

稱重感測器一般可以連線PLC或者二次表進行示數。

常見的工業感測器分為四線制和六線制；

對於四線制感測器，只有下圖黑色所示的四個電纜，其中EXC+和EXC-是稱重模組給感測器的激勵，SIG+和SIG-為稱重感測器的輸出；對於六線制感測器，會多出兩根紅色的線，SENSE+和SENSE-它們的作用是什麼呢？這兩根線是做補償用的，當感測器和稱重模組的距離較遠時，這兩根線會進行補償，進而使得測量結果更精確一些。

在實際現場的使用中，因為工況比較複雜，使得稱重感測器和稱重模組之間的距離較遠，稱重模組給感測器的供電電壓假設為6V，那麼由於線路的損耗，該激勵訊號到達稱重感測器時小於6V，在同樣受力情況下，感測器的輸出訊號與供電電壓成正比，所以稱重模組透過一個高阻抗迴路將感測器側實際的供電電壓反饋給稱重模組，稱重模組透過內部的比較器對輸出的供電電壓進行調節。 稱重模組可以連線四線制和六線制感測器都可以。 如果連線四線制感測器，需要在接線盒或者稱重模組側將SENSE+與EXC+短接，SENSE-與EXC-短接。

對於工廠中使用PLC連線稱重感測器，我們通常有兩種方式去實現；

一、使用稱重感測器加二次表加PLC的模擬量輸入，為什麼需要加二次表呢？因為感測器是由物體重量壓彎而產生一個mv級電壓訊號，PLC無法直接讀取，所以需要二次表進行轉換，一說到轉換大家都知道一定會有損耗，這個損耗其實不是很大，但是對於精確測量就會產生很大影響，我以前曾經做過10g精度的裝置，這個損耗就是結果影響就很大了，所以這一方法的有點是便宜，對於PLC系統沒有太大的要求，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，使用稱重感測器加PLC稱重模組進行測量

這種方式是最精確的，因為PLC連線自己的模組是沒有損耗的，而且這種方式的讀取速度也是非常快的，可以應用在各種複雜的場合中。

那麼它的缺點是對於PLC系統有著很大要求，首先PLC需要使用帶稱重模組的，而一般稱重模組的價格都比較高，而且使用一個新的稱重系統以前需要對它進行校準，一旦稱重感測器損壞了更換的話，也需要重新校準，而西門子的各個系列的稱重模組的校準都不是很簡單，需要一定的經驗和技術，這個以後我們還會講解的；所以這一技術不適合新手。

那麼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，否則容易損壞感測器

稱重感測器的彈性體的製作材料主要還是合金的鋁材，所以出現任何一點震動導致的衝擊或者是發生掉落的情況都會導致出現非常大的資料輸出誤差。比如一個量程為10kg的感測器，如果不小心給了它15kg左右的力，就有可能永久損壞它，因此，安裝稱重感測器一定要做到輕拿輕放。

二、安裝時嚴格按照它的設計要求

根據裝置的工藝，或者水平安裝或豎直安裝，但感測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，否則會導致測量不準。

三、有時需要使用三個甚至多個感測器共同測量同一物體，這些感測器與稱重灌置的接觸面必須水平，否則受力不均，影響測量結果，雖然輕微的水平面傾斜可以透過接線盒裡的電阻調節，但調節能力有限，而且也不利於效稱，所以安裝時儘量保持水平。

其他注意事項：

一、接線盒；在使用多個稱重感測器時，接線盒是一個必要的工具，它可以將多組稱重資料統一到一起，減少稱重模組的工作量。

但是在使用過程中，它也是很容易出問題的。

首先要注意防塵放水防靜電，其次在使用中要注意每一個端子的含義，切忌接錯線。

二、電纜的連線和遮蔽

感測器的訊號最終還是透過電纜進行傳輸，而且對於如此高精度的訊號，有一點干擾都會導致資料的不穩定。

因此連線時需要嚴格按照上圖進行施工。

三、程式設計的注意事項，濾波是否可以使用？

在實際的工業現場會存在很多幹擾，那麼很多人都習慣使用程式手段進行濾波，但是對於稱重也是可以使用的，但是需要注意的是；濾波會產生訊號的滯後性，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果進行控制那麼就會導致稱重結果不準確，這裡大家需要注意。

好吧，今天和大家講一講稱重，以後會繼續拓展講一講西門子不同系列的PLC連線稱重感測器以及校稱和程式設計，想學習PLC和自動化知識的朋友請不要錯過了。

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