方原柏定量皮带秤知识讲座——第五讲定量皮带秤的累计控制器

5.1 控制器类型

定量皮带秤的控制器与皮带秤累计器的功能相似，只是多了输出4~20mA的控制功能，定量皮带秤的控制器一般分成二种类型：单机控制器、PLC型控制器。

单机控制器目前是以单片机技术为基础的，其结构简单、配置灵活，与定量皮带秤一对一使用，如西门子公司的BW500、申克公司的DISOCONT、INTECONT PLUS、赛默飞世尔科技公司的Micro-Tech3000、日本大和公司的CFC-200、江苏赛摩集团的FH-02-6105B、安徽汇龙公司的HL-820等，其外形有墙装式和盘装式，这是控制器当前最流行的设计。

PLC型控制器是以PLC这类在生产过程中广泛使用的控制设备为硬件，通过软件组

态实现配料功能，其硬件可靠性高、组态方式灵活，通信方式多样，具有很高的性价比，特别适合定量给料机台数较多、与工艺过程联系紧密的场合，便于与大型PLC、DCS系统无缝连接。

5.2单机控制器

单机控制器通常具有如下功能：

多种运算功能，可将来自承载器的称重信号和皮带速度信号综合，计算出输送的物料瞬时流量和累计值，可对上述值进行物料的湿度和皮带输送机倾角的补偿功能；

支持各种主流的工业通信总线，如Profibus-DP、Modbus RTU、DeviceNet等现场总线，并通过这些总线或以太网与上位机连接，使定量皮带秤成为工业网络的重要组成部分；

流量的控制功能，可控制定量皮带秤本身的运行速度，也可以控制预给料设备。

当两个或多个定量皮带秤并联使用时，可以被用来控制混合后物料的组分。

可实现批处理、装车和报警功能。

一些新的功能也用于定量皮带秤：

称重传感器的平衡调整功能——当使用多个称重传感器时，称重传感器的平衡调整功能可使物料偏载对称重传感器的综合输出影响消除，可以补偿两个称重传感器的灵敏度和回路电阻的不匹配，降低了承载器安装时对称重传感器的装配要求。

称重传感器信号分路输出——如果一台承载器使用了多个称重传感器，以往称重传感器的输出信号是通过接线盒将多个称重传感器的输出信号综合后并接成为一路信号（见图5-1）送到控制器，每个传感器的信号就不再是可独立辨别的，一旦某个称重传感器发生故障，只能知道有称重传感器故障，但无法进行故障定位。

 图5-1  多个称重传感器信号并联输出

称重传感器分路输出则将每个称重传感器的输出通过接线盒后分别接入控制器，或通过经现场数字转换器各自单独的A/D转换通道接入控制器（见图5-2），这样输入到控制器的称重传感器的信号是独立的，每一个称重传感器都被看作是一台独立的设备，可随时在控制器中对每一个称重传感器的输出进行监视，从而有利于对称重传感器的故障进行诊断，也有利于故障自处理，比如在有“多计功能”的控制器里，就可以将称重传感器有故障的承载器与称重系统隔离，而由称重传感器正常的承载器执行称重系统功能。

图5-2  多个称重传感器信号分路输出

“多计功能”控制器——如果定量皮带秤的承载器是由2组直接承重式承载器或由双托辊悬浮式承载器组成，这就有可能在现有承载器的基础上将其看成是由多个承载器组成的大称重系统，而“多计功能”控制器里就有与多个承载器对应的计量称重回路，从而保证定量皮带秤在某一称重传感器有故障或异常时仍然可以进行称重，提高了定量皮带秤运行的可靠性和准确性。

无线传输的控制器——当控制器就近安装在承载器附近且远离主控室时，可以无线传输的方式将控制器的多个参数同时传送到控制系统，其中应包括定量皮带秤原始设置参数、称重传感器及测速传感器的原始信息、计算过程的中间数据及最终数据等等，而不像以往有线传输仅能简单的传送物料的瞬时流量和累计流量。当控制器远离承载器安装时，称重传感器及测速传感器的信息也可以用无线方式传送到控制器。

5.3 PLC型控制器

在钢铁、有色、水泥等行业里，PLC有多年的应用经验，这些行业的物料配料系统大，通常会达到十多台至数十台的规模，为了将配料控制系统融合到PLC控制系统里，早在上世纪八十年代就选用PLC I/O模块中的模拟量输入模块、开关量输入模块输入称重传感器及测速传感器的信号，运算功能和控制功能在PLC控制器内完成，再通过模拟量输出模块输出控制信号。

随后一些PLC厂家在其I/O模块产品中推出为称重产品配套的称重模块，它不仅可以在接入称重传感器、测速传感器信号的同时为其提供稳压电源，还将模拟量输入通道、开关量输入通道、模拟量输出通道等称重过程要求的I/O通道全部集成在称重模块中，配套的称重软件也提供。如西门子公司先后推出的FTC、WP241称重模块是设计专用于连续自动称重衡器的，图5-3是FTC称重模块用于定量皮带秤的连续配料系统示意图。图中，定量皮带秤承载器上称重传感器、速度传感器的输入信号直接接入FTC称重模块，由称重模块进行计算处理（包括AD转换，滤波等）后，再通过PLC总线直接传给S7-300PLC的CPU，由PLC的控制功能实现PID控制，再通过称重模块的模拟输出端子输出4~20mA控制信号（例如送到变频器的信号），在就地盘上的触摸屏或集中控制室的显示屏可以像单机控制器一样查看称重过程参数并进行操作。

图5-3  全集成PLC定量皮带秤称重系统结构示意图

图5-4是WP241称重模块用于定量皮带秤的连续配料系统示意图，定量皮带秤的称重传感器、测速传感器连接到WP241称重模块，而WP241称重模块作为SIMATIC S7-1200控制器的I/O模块组成PLC型控制器。图中，物料量控制输出信号由S7-1200控制器输出，经过变频器转换成控制定量皮带秤驱动电机的转速控制信号。图中HMI操作面板可以像单机控制器的面板一样操作。

 图5-4  定量皮带秤集成到SIMATIC S7-1200控制器中运行的方式

WP241称重模块较早期的FTC称重模块更为灵活的是它可以独立于SIMATIC S7-1200运行，即直接连接HMI之后，具备独立运行能力。如图5-5所示为WP241称重模块与带用户专用应用软件的HMI组合在一个箱体内，构成可独立运行的SIWAREX WT241称重终端。

图5-5  SIWAREX WT241称重终端

在HMI操作面板上我们可以像单机控制器一样调出皮带秤基本参数组态画面，共2个画面，第一个画面（见图5-6）需设置以下基本参数：秤的位号、皮带荷重单位、流量单位、重量/皮带荷重的分辨率、流量/累计的分辨率、主累计的分辨率、设计流量和称量长度，第二个画面（见图5-7）需设置以下基本参数：皮带长度、速度检测、额定皮带速度、调校时的皮带圈数、预热时间和模拟方式。

 图5-6  在操作面板上的基本参数组态画面1

图5-7  在操作面板上的基本参数组态画面2

由图5-6、图5-7基本参数组态画面可知，这些参数与常规单机控制器快速启动参数基本是一致的。

作者简介