電子秤計量是目前無菌灌裝機(jī)普遍采用的計量方式，如何將 灌裝量準(zhǔn)確實(shí)時地讀入PLC可以 采用多種方法。本文采用稱重模 塊SIWAREX WP231替代傳統(tǒng)稱重儀表的方式，利用PLC內(nèi)部總線 替代模擬量信號傳輸方式。本文 分析了傳統(tǒng)灌裝機(jī)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(shè)計， 稱重模塊的參數(shù)修改，電子秤的 標(biāo)定方法，以實(shí)例實(shí)現(xiàn)了基于 SIWAREX WP231的稱重系統(tǒng)設(shè)計。

1.前言

在果蔬汁飲料無菌灌裝行業(yè)，隨著灌裝產(chǎn) 品的多樣化，灌裝量精確化要求，電子秤稱重 計量越來越成為無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(dǎo)率不均勻，流量不穩(wěn)等因素會導(dǎo)致流量計計量誤差較大。 利用電子稱計量可以有效的避免以上缺點(diǎn)，可 滿足多品種產(chǎn)品的無菌定量灌裝，大大提高了 灌裝精度。

如圖1，無菌灌裝中，通常采用的電子秤 計量原理。灌裝容器承壓在動工作臺上，動工 作臺通過稱重傳感器連接至靜工作臺。灌裝量 的增大使稱重傳感器發(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.無菌灌裝重量常用采集方式

無菌灌裝稱重計量多用電阻應(yīng)變片式稱 重傳感器，常用硬件搭接結(jié)構(gòu)為傳感器電阻信 號經(jīng)分配器匹配求和后輸出給稱重儀表，稱重 儀表將電阻信號變換為重量值。同時，稱重儀 表將重量值通過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(shè)備整體的邏輯控制。稱重儀表帶有I/O控 制端口，可進(jìn)行清零、去皮等操作。

此傳統(tǒng)模式有如下缺點(diǎn)：

（1）電氣系統(tǒng)連接點(diǎn)較多；

（2）PLC采集的模擬量信號即使受到微 弱干擾，也會對精確灌裝造成影響；

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

（4）重量的標(biāo)定、參數(shù)設(shè)置需在儀表中 進(jìn)行，集成化程度低。

基于以上傳統(tǒng)模式的不足，如采用的稱重模塊WP231可取得更理想的效果。

3.稱重模塊WP231的應(yīng)用

3.1稱重模塊SIWAREX WP231簡介

SIWAREX WP231是一款通用型稱重模 塊，適用于大多數(shù)稱重計量和測力應(yīng)用。緊湊 型模塊設(shè)計，易于安裝在S7-1200 PLC系統(tǒng)中， 同時也可脫離CPU獨(dú)立運(yùn)行。該模塊可以連 接四線制和六線制稱重傳感器，測量精度為 0.05%，檢定分度為3000，分辨率為1百萬， 采樣周期為10ms。帶有四路數(shù)字量輸入和四 路數(shù)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(shè)備進(jìn) 行 MODBUS TCP/IP 和 MODBUS RTU 通信。

3.2 SIWAREX WP231在灌裝稱重系統(tǒng)的硬件搭接

如圖2所示，信號分配器輸出的電阻信 號直接連接至稱重模塊，稱重模塊WP231與 PLC CPU之間通過內(nèi)部總線連接，避免模擬 量信號傳輸過程中的干擾影響。WP231可無 縫集成于PLC、觸摸屏的電氣系統(tǒng)中，可通過 在觸摸屏中的組態(tài)對稱重系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定、參數(shù) 設(shè)置等操作。

3.3SIWAREX WP231在博途軟件中的組態(tài)

以1200系列PLC為例說明。 WP231通過內(nèi)部總線與CPU1214C連接， CPU通過profinet協(xié)議與觸摸屏連接。

3.4SIWAREX WP231在博途中軟件中的程序設(shè) 計

打開編程軟件，調(diào)用FB231功能塊，如 圖3所示。它是稱重模塊與S7-1200之間的通 信接口。管腳ADDR:設(shè)定輸入地址的起始地 址68。稱重模塊WP231當(dāng)前的重量、模塊狀態(tài)、 參數(shù)設(shè)置、數(shù)字量輸入輸出及模擬量輸出的狀 態(tài)都存儲在背景數(shù)據(jù)塊DB6中。

3.5SIWAREX WP231參數(shù)設(shè)置與標(biāo)定

稱重模塊WP231的過程值、狀態(tài)、參 數(shù)存儲于調(diào)用FB231時相對應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊 DB6中。其中在無菌灌裝稱重中主要應(yīng)用的 參數(shù)如下：

PROCESS VAL 1：當(dāng)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(biāo)定有關(guān)的參數(shù)；DR10:稱重傳感器特征值。

無菌灌裝稱重計量的重量值存儲在 PROCESS—VAL—1，CPU只需尋址”左大袋稱 重 ”.s—IO—DATA.PROCESS—VAL—1，可讀取該

重量值用于灌裝機(jī)設(shè)備的計量控制。

對地址左大袋稱重—s—CMD1—i—CMD— CODE寫入命令代碼，同時觸發(fā)命令執(zhí)行位 bo—CMD—TRIGGER，可執(zhí)行標(biāo)定、清零、去 皮等稱重功能，所需命令代碼如表1所示。

通過觸摸屏中組態(tài)標(biāo)定界面來標(biāo)定電子 秤，如圖4所示。標(biāo)定界面中的按鈕、I/O域 與參數(shù)、命令代碼相對應(yīng)。首先寫入必要參數(shù) DR3和DR10。輸入電子秤參數(shù)后，點(diǎn)擊開始 標(biāo)定，啟動WP231的服務(wù)模式。在空秤情況下， 點(diǎn)擊零點(diǎn)標(biāo)定，放置標(biāo)定砝碼（或其他 己知重量物體），點(diǎn)擊砝碼標(biāo)定。點(diǎn)擊標(biāo)定結(jié) 束，關(guān)閉WP231的服務(wù)模式，電子秤輕松完 成標(biāo)定。

在灌裝機(jī)工作過程中，可在觸摸屏中設(shè) 定所需灌裝量。灌裝量到達(dá)設(shè)定值后，PLC進(jìn) 行停止灌裝的控制。

4.結(jié)語

電子秤計量精度高，灌裝量誤差不依賴溫 度、流量、產(chǎn)品等其他工藝參數(shù)，是目前灌裝 機(jī)主要采用的計量方式。采用西門子稱重模塊 SIWAREX WP231替代傳統(tǒng)稱重儀表的方式， 降低模擬量信號的易受干擾因素，將稱重傳感 器信號更可靠的采集到PLC控制器中。同時， PLC、稱重單元、觸摸屏無縫結(jié)合，大大提高 了灌裝機(jī)電氣系統(tǒng)的集成度，簡化電氣系統(tǒng)， 減少故障點(diǎn)。稱重單元的參數(shù)修改，標(biāo)定等操 作集成于觸摸屏中，方便操作。稱重模塊的故 障信息可方便的讀取到控制系統(tǒng)中，為稱重系 統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷創(chuàng)造了硬件基礎(chǔ)。具有強(qiáng)大功能 的稱重模塊，使用范圍廣，利于灌裝機(jī)產(chǎn)品的 系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。稱重模塊的成本與市場中主 流稱重儀表的成本相當(dāng)，不會增加稱重系統(tǒng)的 總體成本。