電子秤計量是目前無(wú)菌灌裝摘機普遍采用的計量方式，如何將要  灌裝量準確實(shí)時(shí)地讀入 PLC 可以采用多種方法。本文采用稱(chēng)重模塊 SIWAREX  WP231 替代傳統稱(chēng)重儀表的方式，利用 PLC 內部總線(xiàn)替代模擬量信號傳輸方式。本文分析了傳統灌裝機灌裝重量的采集方式，介紹了 SIWAREX  WP231的硬件搭接方法，PLC 程序設計，稱(chēng)重模塊的參數修改，電子秤的標定方法，以實(shí)例實(shí)現了基于SIWAREX WP231 的稱(chēng)重系統設計。

1 .前言

在果蔬汁飲料無(wú)菌灌裝行業(yè)，隨著(zhù)灌裝產(chǎn)品的多樣化，灌裝量精確化要求，電子秤稱(chēng)重計量越來(lái)越成為無(wú)菌定量灌裝的主要方法。灌裝產(chǎn)品如果含有顆粒物或存在電導率不均勻，流量不穩等因素會(huì )導致流量計計量誤差較大。利用電子稱(chēng)計量可以有效的避免以上缺點(diǎn)，可滿(mǎn)足多品種產(chǎn)品的無(wú)菌定量灌裝，大大提高了灌裝精度。

如圖 1，無(wú)菌灌裝中，通常采用的電子秤計量原理。灌裝容器承壓在動(dòng)工作臺上，動(dòng)工作臺通過(guò)稱(chēng)重傳感器連接至靜工作臺。灌裝量的增大使稱(chēng)重傳感器發(fā)生形變，并變換為電阻信號的輸出。檢測電阻信號，將其變換為重量物理值。

2.無(wú)菌灌裝重量常用采集方式

無(wú)菌灌裝稱(chēng)重計量多用電阻應變片式稱(chēng)重傳感器，常用硬件搭接結構為傳感器電阻信號經(jīng)分配器匹配求和后輸出給稱(chēng)重儀表，稱(chēng)重儀表將電阻信號變換為重量值。同時(shí)，稱(chēng)重儀表將重量值通過(guò) 4-20mA 電流信號輸出給 PLC 的模擬量輸入模塊，PLC 利用采集的重量值進(jìn)行設備整體的邏輯控制。稱(chēng)重儀表帶有 I/O 控制端口，可進(jìn)行清零、去皮等操作。

此傳統模式有如下缺點(diǎn)：（1）電氣系統連接點(diǎn)較多；

（2）PLC 采集的模擬量信號即使受到微弱干擾，也會(huì )對精確灌裝造成影響；

（3）如設備中集成了觸摸屏，一般很難將觸摸屏顯示的重量值與稱(chēng)重儀表顯示的重量值一致；

（4）重量的標定、參數設置需在儀表中進(jìn)行，集成化程度低。

基于以上傳統模式的不足，如采用西門(mén)子的稱(chēng)重模塊 WP231 可取得更理想的效果。

3.西門(mén)子稱(chēng)重模塊WP231的應用

3.1 稱(chēng)重模塊SIWAREX WP231簡(jiǎn)介

SIWAREX WP231 是一款通用型稱(chēng)重模塊，適用于大多數稱(chēng)重計量和測力應用。緊湊型模塊設計，易于安裝在 S7-1200 PLC 系統中，同時(shí)也可脫離 CPU 獨立運行。該模塊可以連接四線(xiàn)制和六線(xiàn)制稱(chēng)重傳感器，測量精度為0.05%，檢定分度為 3000，分辨率為 1 百萬(wàn)，采樣周期為 10ms。帶有四路數字量輸入和四路數字量輸出，一路模擬量輸出，具有以太網(wǎng)接口和 RS485 通信接口，可以非常方便的與觸摸屏、SIWATOOL V7 軟件及第三方設備進(jìn)行 MODBUS TCP/IP 和 MODBUS RTU 通信。

3.2  SIWAREX  WP231在灌裝稱(chēng)重系統的硬件搭

如圖 2 所示，信號分配器輸出的電阻信號直接連接至稱(chēng)重模塊，稱(chēng)重模塊 WP231 與 PLC CPU 之間通過(guò)內部總線(xiàn)連接，避免模擬量信號傳輸過(guò)程中的干擾影響。WP231 可無(wú)縫集成于 PLC、觸摸屏的電氣系統中，可通過(guò)在觸摸屏中的組態(tài)對稱(chēng)重系統進(jìn)行標定、參數設置等操作。

3.3SIWAREX WP231在博途軟件中的組態(tài)

1200 系 列 PLC 為 例 說(shuō) 明。

WP231 通過(guò)內部總線(xiàn)與 CPU1214C 連接，CPU 通過(guò) profinet 協(xié)議與觸摸屏連接。

3.4SIWAREX  WP231在博途中軟件中的程序設計

打開(kāi)編程軟件，調用 FB231 功能塊，如圖 3 所示。它是稱(chēng)重模塊與 S7-1200 之間的通信接口。管腳 ADDR: 設定輸入地址的起始地址 68。稱(chēng)重模塊 WP231 當前的重量、模塊狀態(tài)、參數設置、數字量輸入輸出及模擬量輸出的狀態(tài)都存儲在 背景數據塊 DB6 中。

3.5SIWAREX WP231參數設置與標定

稱(chēng)重模塊 WP231 的過(guò)程值、狀態(tài)、參數存儲于調用 FB231 時(shí)相對應的背景數據塊 DB6 中。其中在無(wú)菌灌裝稱(chēng)重中主要應用的 參數如下：

PROCESS_VAL_1:當前毛重（去皮后為凈重；i_CMD_CODE：命令代碼；bo_CMD_TRIGGER：命令觸發(fā)位；DR3：標定有關(guān)的參數；DR10：稱(chēng)重傳感器特征值。

無(wú)菌灌裝稱(chēng)重計量的重量值存儲在PROCESS_VAL_1，CPU 只需尋址 " 左大袋稱(chēng)重 ".s_IO_DATA.PROCESS_VAL_1，可讀取該重量值用于灌裝機設備的計量控制。

對地址左大袋稱(chēng)重 _s_CMD1_i_CMD_CODE 寫(xiě)入命令代碼，同時(shí)觸發(fā)命令執行位bo_CMD_TRIGGER，可執行標定、清零、去皮等稱(chēng)重功能，所需命令代碼如表 1 所示。

通過(guò)觸摸屏中組態(tài)標定界面來(lái)標定電子秤，如圖 4 所示。標定界面中的按鈕、I/O 域與參數、命令代碼相對應。首先寫(xiě)入必要參數 DR3 和 DR10。輸入電子秤參數后，點(diǎn)擊開(kāi)始標定，啟動(dòng) WP231 的服務(wù)模式。在空秤情況下，點(diǎn)擊零點(diǎn)標定，放置標定砝碼（或其他已知重量物體），點(diǎn)擊砝碼標定。點(diǎn)擊標定結束，關(guān)閉 WP231 的服務(wù)模式，電子秤輕松完成標定。

在灌裝機工作過(guò)程中，可在觸摸屏中設定所需灌裝量。灌裝量到達設定值后，PLC 進(jìn)行停止灌裝的控制

4.結語(yǔ)

電子秤計量精度高，灌裝量誤差不依賴(lài)溫度、流量、產(chǎn)品等其他工藝參數，是目前灌裝機主要采用的計量方式。采用西門(mén)子稱(chēng)重模塊SIWAREX WP231 替代傳統稱(chēng)重儀表的方式，降低模擬量信號的易受干擾因素，將稱(chēng)重傳感器信號更可靠的采集到 PLC 控制器中。同時(shí)，PLC、稱(chēng)重單元、觸摸屏無(wú)縫結合，大大提高了灌裝機電氣系統的集成度，簡(jiǎn)化電氣系統，減少故障點(diǎn)。稱(chēng)重單元的參數修改，標定等操作集成于觸摸屏中，方便操作。稱(chēng)重模塊的故障信息可方便的讀取到控制系統中，為稱(chēng)重系統的遠程診斷創(chuàng )造了硬件基礎。具有強大功能的稱(chēng)重模塊，使用范圍廣，利于灌裝機產(chǎn)品的系列化，標準化。稱(chēng)重模塊的成本與市場(chǎng)中主流稱(chēng)重儀表的成本相當，不會(huì )增加稱(chēng)重系統的總體成本。