电子皮带秤计量精度不稳定的分析及处理

来源:用户上传      作者: 陈勇进

　　[摘要]分析皮带秤的模拟量I/O模块和PLC控制程序,找出引起电子皮带秤计量精度不稳定的原因。实践和理论分析表明,引起计量精度不稳定的原因是1746模拟量I/O模块的电流信号输入的分辨率低。通过改变荷重传感器的输入信号类型,解决电子皮带秤计量精度不稳定的问题。
　　[关键词]电子皮带秤PLC模拟量I/O模块计量精度
　　
　　
　　1不稳定现象
　　我司金桥生产中心叶丝线掺兑皮带秤于上世纪80年代从HAUNI公司引进,计量精度为±1%,由于使用年限久,计量精度下降,不能满足现有的制丝工艺要求,2007年,我司对该掺兑主秤进行更换。新秤的计量精度是±0.5%,秤量范围是200～3000kg/h,皮带速度为定速,电控系统的PLC模块采用罗克韦尔公司的SLC500系列的产品,电子秤控制系统图见图1。
　　
　　图1电子秤控制系统图
　　新秤安装和验收完毕后投入使用,在使用过程中,对设备的运行进行跟踪,即每天上午生产前进行校零操作,下午生产结束后检查零点状态;在检查零点状态时,发现存在零点漂移现象。发现问题的第二天对零值和漂移问题进行全面检测,上午生产前进行校零操作,并做动态的计量检测;下午生产结束后检查零点漂移值,随后用砝码进行动态计量检测,测量数据见表1。数据中表明,电子皮带秤的零点漂移7 LSB(Least Significant Bit),计量精度已超出±0.5%的精度要求。
　　2不稳定现象处理
　　首先,从机械角度入手,检查机架震动和皮带跑偏的情况;检查荷重传感器和秤架固定螺栓是否松动,均没有发现异常情况。
　　其次,从环境温度变化和电源谐波干扰入手。测量机箱内上午开机前至下午生产结束后的环境温度为28℃～32℃,满足环境温度允许值0～60℃的范围;因车间大量使用变频器,怀疑存在电源谐波干扰,因此在PLC控制电源前增加电源滤波器做对比。通过分析排查,没有发现电源谐波干扰现象。
　　接着,检查PLC控制程序和模拟量输入信号,发现信号放大器PT350C的输出信号和1746-NIO4I的输入信号都选择4～20mA的电流信号。因信号放大器PT350C和1746-NIO4I模拟量I/O模块可以采用4～20mA(电流信号)和0～10Vdc (电压信号)两种信号,把信号放大器PT350C的输出信号和1746-NIO4I的输入信号都改为0～10vdc 的电压信号,并对皮带秤的零点和精度重新进行调校。在随后几天的生产运行中,继续检查皮带秤零点的漂移情况和进行动态计量检测跟踪,检测数据见表2(仅取一天的数据说明)。数据中表明,零点码值变化5 LSB,皮带秤的计量精度在±0.5%的范围内。
　　表3数据表明,1746-NIO4I模拟量I/O模块的电流信号和电压信号的输入特性不同,即不同类型的输入信号转化为数字量时的分辨率不同。导致两种输入信号下电子皮带秤的零点码值和流量K值系数差异较大,输入信号改变前后皮带秤的零点码值和流量K值系数见表4。
　　
　　由于电流信号的流量K值系数是电压信号K值系数的2.5倍,因此当零点码值发生变化达到一定量的LSB时,采用电流信号输入的皮带秤的计量精度就会超出精度要求,而用电压信号输入的皮带秤的计量精度还在精度范围之内。
　　以该皮带秤为例,以下是计算两种输入信号所引起的计量精度。电子秤的参数如下:皮带秤皮带运行一圈的脉冲数是63303,每秒脉冲数是1700,校秤时选择皮带运转2圈,动态校秤砝码重量是1kg×20个,校秤过程砝码均匀放入和取出。则动态计量累计量的计算公式导出如下:
　　累计量=动态校秤砝码重量+0.126599×(新零点码值―旧零点码值)×流量K系数
　　根据表4的数据和上述公式,可以得出在不同类型的输入信号下,离零点码值每变化一个单位码值时引起累计量和计量精度的变化量,数据见表5。表5表明,若荷重信号选用电流信号输入时,只要零点漂移≥5LSB,计量误差就超出±0.5%的精度要求;若荷重信号选择为电压信号输入,只有当零点漂移≥11LSB时, 计量误差才会超出±0.5%的精度要求。
　　
　　4结束语
　　随着电子技术的发展,目前电子皮带秤控制系统都采用PLC模块,测控系统的测量精度主要由传感器、信号放大器和A/D转换器的分辨率决定[1]。针对1746-NIO4I模拟量I/O模块,输入信号存在着电流和电压两种选择方式,因输入分辨率不同,对设备的测量精度将造成影响。因此,我们在对以上的问题做分析和动态检测后,选择采用电压信号输入的方式,最后解决电子皮带秤计量精度不稳定的问题。
　　
　　参考文献:
　　[1] 申忠如, 郭福田, 丁晖. 现代测试技术与系统设计[M]. 西安: 西安交通大学出版社, 2006.

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