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    西門子新型稱重功能模塊的應用

    2020-09-08 00:00:00

    西門子新型稱重功能模塊的應用

    方原柏 昆明有色冶金設計研究院

     [ 摘要 ] 采用帶稱重功能模塊的 PLC 構成全集成稱重控制系統,這使稱重設備成為集成在全自動 化解決方案中的一個自動化裝置,全集成稱重控制系統具有結構簡單、系統集成度高等優點,本文 介紹了西門子公司新型稱重功能模塊特點及其應用。

    [ 關鍵詞 ] SIWAREX 稱重功能模塊 PLC 全集成

    1. 概述 全集成自動化技術 TIA(Totally Integrated Automation) 的理念,是由西門子公司在 1996 年提出的, 這是一個自動化系統技術與產品的核心思想,目的是將開關量的采集與控制、模擬量的采集與控制 都集成在 PLC 中完成,再加上標準化的網絡體系結構、統一的編程組態環境和高度統一的數據集成, 使 TIA 可以為企業實現橫向和縱向的信息集成。 信息集成的另一項工作是將一些就地儀表的檢測、轉換、顯示、控制功能集成到 PLC 中,比如 現場溫度儀表中的熱電偶、熱電阻,如果都采用溫度變送器轉換成 4~20mA 再送到 PLC 的 I/O 模塊, 顯然是不經濟的。所以 PLC 生產廠家開發了模擬量溫度輸入模塊,它一方面可以直接輸入各種分度 號的熱電偶、熱電阻,這樣溫度儀表就可以直接集成到 PLC 中。另一個信息集成的例子是稱重功能 模塊,它是可以與稱重儀表的檢測元件(如電阻應變式稱重傳感器)相連的 I/O 卡,是能接受稱重 傳感器輸出的 mV 信號并可以完成衡器顯示控制儀表功能的 PLC I/O 模塊。

    2. 稱重功能模塊的優點 如果現場稱重設備的信號需要傳送到 PLC 系統集中顯示與管理,按傳統的方案,稱重傳感器的 輸出信號要送到重量變送器或稱重儀表完成調整 運算后,僅僅將代表重量值的 4~20mA 信號通過 模擬量輸入模塊送到 PLC 系統(見圖 1 上)。

    如采用西門子公司 SIWAREX 稱重功能模塊集成 化的方案,則可將稱重傳感器與稱重功能模塊直 接相連,由稱重功能模塊向稱重傳感器提供電源, 稱重傳感器的輸出信號送到稱重功能模塊,而作 為稱重設備的調整運算等衡器功能則由 PLC 系 統完成(見圖 1 下)[1]。

    2 稱重功能模塊集成化解決方案有哪些優點呢? 稱重功能模塊直接集成在 PLC 系統中,結構緊湊; 標準導軌安裝,安裝和更換方便; 傳送信號不僅僅是單一的重量信號,與各類衡器運行有關的其他檢測信號、設定值、運行值等信 息均可傳送到 PLC; 與 PLC 之間無需額外的通訊接口,傳輸速度高; 稱重信號與 PLC 的 CPU 之間采用數字量傳輸,精度高; 支持擴展各種 PLC 功能模塊,實現強大的控制和通訊功能; 具有與西門子 SIMATIC 統一的編程組態平臺,可編程能力強大; 靈活的稱重系統組態和擴展; 可實現高速、高精度的稱重計量; 具有配方管理功能; 減少通訊和控制系統的硬接線回路; 可用于防爆場合; 稱重功能模塊可帶診斷功能,如實時檢測傳感器回路阻抗值,實現預維護。

    3. 西門子公司的稱重功能模塊 在西門子公司早期 PLC 產品 S5 系列中,就開發了 SIWAREX P 簡易式稱重功能模塊,它帶有稱 重儀表的痕跡,有面板、鍵盤和 16 位 LCD 顯示器,可以直接進行參數智能化調整。

    稍后西門子公司又推出了 SIWAREX 稱重功能模塊,外形就不再像稱重儀表,而完全是一塊 I/O 卡了。其中較晚推出的適用于高速、高精度的 FTA、FTC 稱重功能模塊分別用于非自動 / 自動稱重 衡器和連續自動稱重衡器,它們可直接插入 S7-300,也可通過 ET200M 作為 S7-300、S7-400 的分 布式 I/O。 從 2009 年開始,西門子推出替代 S7-200、S7-300、S7-400 的 PLC 產品 S7-1200 和 S7-1500, 今 后 將 以 S7-1200 替 換 S7-300 CPU315 以 下 的 產 品 和 S7-200, 用 S7-1500 替 換 S7-300CPU315 以上的產品和 S7-400。2012 年西門子公司先后推出用于 SIMATIC S7-1200 控制器靜態稱重的稱 重功能模塊 WP231、用于動態稱重的稱重功能模塊 WP241、用于裝料秤、檢重秤的稱重功能模塊 WP251,隨后推出用于 SIMATIC S7-1500 控制器靜態稱重的稱重功能模塊 WP521、WP522。

    由于S7-1500已推出的稱重功能模塊目前僅有用于非自動秤衡器(如料倉秤、平臺秤)的WP521(單 通道)、WP522(雙通道),系列尚不齊全,因此本文將重點介紹 SIMATIC S7-1200 控制器中的新 型稱重功能模塊。

    3 4. S7-1200 控制器中的新型稱重功能模塊 西門子公司 2012 年推出用于 SIMATIC S7-1200 控制器靜態稱重的稱重功能模塊 WP231,2014 年推出用于動態稱重的稱重功能模塊 WP241,2015 年推出用于裝料秤、檢重秤的稱重功能模塊 WP251。在 2015 年、2016 年國際稱重評審讀者選擇獎(International Weighing ReviewReaders' Choice Awards)的評審中,SIWAREX WP241、WP251 分別被評為稱重儀表。

    4.1 共同特點 SIWAREX WP231、WP241、WP251 稱重功能模塊都是 SIMATIC S7-1200 的 I/O 模塊,它充分 利用了 PLC 系統的所有功能,如集成通信、操作與監視、診斷以及 TIA 博途(Portal)軟件 的組態工具。其共同特點是: 在 SIMATIC TIA 博途軟件中使用相同的組態選項; 秤的調整采用 SIWATOOL 軟件; 通過以太網或支持 Modbus 協議的 RS485 接口,可連接 HMI 操作面板或其他廠家的 PLC; 通過 HMI 操作面板或 PC 機設置參數; 更換模塊后無需對秤進行重新校準; 診斷功能; 它可以直接連接稱重傳感器,這包括接收稱重傳感器輸出的 mV 信號和向稱重傳感器提供供橋直 流電源; 帶有四個數字量信號輸入、四個數字量信號輸出以及一路模擬量信號輸出; 獲得 ATEX 認證,可在易爆 2 區使用; 具備獨立運行能力,能獨立于 SIMATIC S7-1200 運行。

    4.2 不同的應用場合 4.2.1 WP231 的應用 WP231 適用于以下應用 [2] : 非自動衡器 (OIML R-76); 平臺秤 (OIML R-76)(見圖 2); 料倉、儲槽的物位監視。 圖 3 介紹的是采用平臺秤的稱重傳感器直接 接入的緊湊型交換機是一個 4 端口的非托管以太 網交換機,通過交換機的一個端口將稱重功能模 塊與 S7-1200CPU 控制器連接附加設備,如操作 4 面板,在操作面板上可以設置參數并顯示過程參數(如圖 2)[1] 圖 3 平臺秤集成到 SIMATIC S7-1200 控制器中運行的方式 4.2.2 WP241 的應用 WP241 適用于以下應用: 皮帶秤 (OIML R-50); 定量皮帶秤 (OIML R-50)(見圖 4) 圖 5 介紹的是定量皮帶秤的稱重傳感器直接接入 S7- 1200 控制器輸出 4~20mA 至變頻器,變頻器可控制定量 皮帶秤的驅動電機,以調整定量皮帶秤的皮帶速度,操 作面板是通過 S7-1200 控制器的以太網口連接 [3] [4]。

    5 定量皮帶秤集成到 SIMATIC S7-1200 控制器中運行的方式 4.2.3 WP251 的應用 WP251 適用于以下應用: 非自動秤 (OIML R-76);

     5 自動檢重秤 (OIML R-51); 重力式灌裝秤 (OIML R-61)(見圖 6) 圖 6 重力式灌裝秤應用 圖 7 介紹的是 WP251 獨立運行的方式,WP251 未連接 S7-1200 控制器,僅通過 ModbusTCP/IP 或 ModbusRTU 連接操作面板即可實現灌裝秤的功能,多個稱重傳感器通過接線盒接入在操作面板 上可以設置參數并顯示過程參數 [5]。

    7 WP251 獨立運行的方式 5. 結束語 SIMATIC S7-1200 控制器是西門子新一代的 PLC,SIWAREX WP231/241/251 模塊是西門子公 司推出用于 S7-1200 控制器的系列稱重功能模塊。對于與生產過程聯系密切的各種稱重應用來說, 選用集成到 PLC 控制系統以實現稱重控制一體化的方案,無疑是佳、經濟、靈活的選擇。

    【參考文獻】 [1] 方原柏 . 西門子公司 FTC 稱重功能模塊的應用 [J]. 衡器,2012,41(2),11~15. 6 SIEMENS.Quality assurance by means of Weighing, Control and Logging (Set 6) [EB/OL]. http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/82454336.2014.09. [2] SIEMENS. 電 子 稱 重 系 統 SIWAREX WP231 設 備 手 冊 A5E34902716A-01[EB/OL]. http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/82454336.2014.07. [3] SIEMENS. 電 子 稱 重 系 統 SIWAREX WP241 設 備 手 冊 A5E34902752A-01[EB/OL]. http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/82454336.2014.04. [4] SIEMENS. 以 SIMATIC 為基礎的電子稱重功能模塊 SIWAREX WP241[EB/OL]. http:// support.automation.siemens.com/WW/view/en/WT.2014.01.I [5] SIEMENS. 電子稱重系統 SIWAREX WP251 設備手冊[EB/OL]. https://support. industry. siemens.com/cs/document/109742779/siwarex-wp251?dti =0&lc=zh-CN. 2016.09.

    文章來源:中國衡器網——作者:方原柏 發表日期:2018年4月


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