電子秤計量是目前無(wú)菌灌裝機普遍采用的計量方式，如何將 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，如采用的稱(chēng)重模塊WP231可取得更理想的效果。

3.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)重系統的硬件搭接

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)

以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 己知重量物體），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。