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WEIGHING TRANSMITTER

WeighING instrument

*前言

  • 荷重元感應器(Load cell)是一種能夠將重力轉變為電信號的裝置,是電子衡器的一個關鍵部件。
  • 它能夠實現力與電轉換的荷重元常見的有電阻應變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用於電子天平,電容式用於部分電子吊秤,而絕大多數衡器產品所用的還是電阻應變式荷重元感應器。
  • 荷重元感應器材質常見的有鋁合金製(表面陽極化或噴塑)、合金鋼製(鍍鎳或鍍鋅)、不銹鋼製(未被消磁、未退磁)。

*荷重元感應器的數量和量程

  • 一般類比式荷重元感應器可接受的輸入激勵電壓可為5-12VAC或5-12VDC,輸出電壓訊號一律為DC mV。
  • 感應器量程的選擇可根據秤的最大秤量值、選用感應器的數量、秤體或秤底的自重、跨距或最大偏載及動態載重等來判定。
  • 一般來說,感應器的量程越接近分配到每個感應器的荷重,其秤量的準確度就越高。
  • 但在實際運用時,因為加載在感應器上的荷重,除了被秤物體外,還存在秤體自重、底重、偏載及振動衝擊等荷重,因此選用感測器量程時,要考慮諸多方面的因素,確保感應器的安全和壽命。

*荷重元感應器安全荷重與壽命

  • 一般應使秤重感應器在其30%~70%量程內工作。
  • 但對於一些在運動過程中,有較大衝擊力的衡器,如動態秤、地磅、槽秤等,在選用秤重感應器時,一般要拓展其量程,使秤重感應器在其量程的20%~30%以內工作。
  • 增大秤重感應器的秤量儲藏量程,以確保感應器的運用安全和壽命。
  • 荷重元感應器的安全秤量,應以磅秤上所有負重含秤底自重加總乘以1.5倍(2倍為最佳)為感應器使用總公斤數,反之磅秤上所有負重加總不可以超過荷重元使用總公斤數除以1.5倍。

*數位式與類比式荷重元感應器的區別

  • 解決類比式感應器信號差的問題,類比式感應器的輸出信號最大大約只有幾十毫伏mV,最低時只達百萬分之幾毫伏。在電纜傳輸弱信號過程中,很容易受到干擾,致使系統工作不穩定或計量性能降低。而數位式感應器的輸出信號均在3~4V左右,抗干擾能力也遠大於類比信號的百萬倍。
  • 解決射頻干擾問題,類比式感應器的低電壓信號極易受到電子干擾及其它天線電信號的干擾,而數位式感應器在設計時已考慮到這些抗干擾能力,它們能夠在高干擾區域,並保證秤種計量性能。
  • 解決防潮、防腐問題,數位式感應器採用100%不銹鋼焊接殼體,感測器密封、防水、防潮濕、防腐蝕,惡劣工作環境下也能照常工作,秤重計量性能也不會受影響,防護等級達到IP68。
  • 解決防雷擊問題,數位式感應器具有防雷擊和大電流放電能力,在室外安裝使用時,這一點尤其重要。
  • 解決偏載及溫度影響問題,數位式感應器能自動補償和調整因偏載和溫度變化而產生影響。
  • 解決時間效應—蠕變問題,當負荷時間加在感應器上時,其輸出常有較大變化,數位式感應器通過內部微處理器裡的軟體,自動補償了蠕變。
  • 數位式感應器精度、可靠性和穩定性更高,減少模擬(類比)式感應器經常引起的誤差,由於校正後的資料是以數位形式存儲在每個感應器內部的,能減少了類比信號引起的積累誤差。這些誤差通常都是由於類比信號在傳輸過程中由接頭、接線端子、電位器、開關及長電纜等因素造成的。數位式感應器的補償與修正參數存儲在感應器內部的永久性記憶體中,因此,省掉了開關與電位器等元器件。
  • 具有自診斷功能,數位式感應器具有自診斷功能,感應器不斷對內部工作狀況進行檢測,當檢測到出現故障時,會發出錯誤代碼,這就大大降低了漏檢故障的可能性,這也是類比式感應器無法做到的。 

*荷重元感應器的準確度等級選擇

  • 秤重感應器的準確度等級包括感測器的非線性、蠕變(Creep)、重複性、滯後、靈敏度等因素。
  • 選用感應器時不應盲目尋求高等級的秤重感應器,應考慮衡器的準確度等級和成本。
  • 一般情況下,選用秤重感應器的總精度為非線性、不重複性和滯後,三項之和的均方根值略高於秤的精度。

*荷重元感應器的運用計畫

  • 選用的秤重感應器須滿足重量顯示器輸入靈敏度的要求(請參考靈敏度計算式),須可與所選用的重量顯示器匹配,滿足整套衡器準確度的要求。
  • 一台衡器主要是由機械結構、秤重感應器、顯示器構成,在對秤重感應器準確度選擇時,應使荷重元感應器的準確度略高於理論值,因為理論一般遭到客觀條件的約束,如機械結構的強度、秤的工作環境惡劣程度等因素,都直接影響到秤的準確度。

*荷重元感應器的焊接密封與膠密封方式的區別

  • 荷重元感應器參數表通常有"密封類型"或類似術語的參數。這個參數對我們選購荷重元感應器有什麼影響呢?荷重元感應器要能夠保證長期穩定的使用,其密封品質是一項重要指引。目前傳統的密封方法有兩種:一種是焊接密封,一種是膠密封。
  • 焊接密封:圓柱式、圓筒式荷重元感應器通過環形平膜片或波紋膜片與彈性元件和外殼焊接實施密封,輪輻式、軸對稱式、彎曲環式荷重元感應器通過環形平膜片或波紋膜片與中心載入圓柱和支承圓環焊接實施密封。 
  • 膠密封:silicone rubber - 矽氧橡膠,表面密封、盲孔(Blind hole)灌封是荷重元感應器應用最多的防護與密封方法。
  • 焊封密封工藝的區別:是採用氬弧焊或鐳射焊將膜片與彈性體和外殼焊為一個整體,以形成一個嚴密的防護層。而後,充入乾燥的惰性氣體,排除腔體內的空氣,並密封。最後,必須檢測是否有洩漏的問題。焊接密封的主要問題:一是造成焊接後內應力較大,即消耗輸出靈敏度,又增大非線性誤差;二是焊接工藝選擇不當,焊接時熱影響區大,一是造成防護膠、應變膠粘劑過固化,使膠層變脆,粘結強度減小,疲勞壽命降低。
  • 膠密封工藝的區別,採用密封材料將應變計等部件嚴密的封蓋在彈性體上,防止外界潮濕氣體進入。密封材料的性能和灌封工藝決定了其密封品質的優劣。膠密封的主要問題:一是防護與密封材料選擇或配製不當,嚴重影響防護與密封品質;二是灌封部位清洗不徹底或清洗後乾燥不充分就實施密封,造成密封層粘結不良,未達到預期的防護與密封效果。如果,我們進行一次破壞性試驗,人為撕下作為密封的膠層。凡可以輕鬆撕下膠層而彈性體表面又很少有粘連的,這種密封就是虛假的;反之,不能輕鬆撕下膠層,必須採用金屬輔助的,這種密封的效果必然良好。 
  • 荷重元感應器密封品質的優劣並不完全決定於密封方式,與正確的工藝、認真執行工藝的操作人員有很大的關係。

*環境對荷重元感應器的影響

  • 一般情況下,高溫環境對感應器構成塗覆材料融化、焊封焊點裂紋、彈性體內應力結構改變;粉塵、潮濕對感應器構成短路的影響;在腐蝕性較高的環境下會構成感應器彈性體受損或發生短路現象;電磁場對感應器輸出會發生干擾。

*荷重元感應器連接的注意事項

  • 感應器的輸出信號非常微弱,請儘量縮短信號電纜長度,嚴禁將信號電纜與動力線綁在一起,否則轉換器可能受到無法預期的干擾。
  • 感應器原廠電纜線不可剪斷。
  • 感應器的配線請套金屬管,且金屬管要可靠接地,金屬管主要產生隔離與防護作用。
  • 感應器的配線請在校正前整理,請勿在校正完後再整理,否則會使校正產生誤差。
  • 感應器的電纜線請勿剪斷再接,此情形容易影響感應器額定輸出或改變阻值。
  • 感應器與接線端子務必確實連接,接觸不良將導致數據跳動或不準確。
  • 一只荷重元感應器,僅可連接一台顯示器或轉換器。
  • 注意:不可將顯示器發激電壓移作它用,否則可能導致顯示值跳動或秤量不準甚至燒毀顯示器!

*如何判斷荷重元感應器的好壞

  • 秤重設備經長時間使用有可能會出現秤量不準的現象,一般我們要通過對秤重控制儀表的校正來解決這類問題。
  • 可有時候不管怎麼校正都無法讓秤體恢復正常,這時我們就要詳細從秤重結構各方面進行檢查,而秤重結構中的核心部份便是荷重元(秤重感應器)。
  • 目前的秤重設備一般採用電阻應變片式秤重感應器(模擬)作為秤重機構核心部件,它採用惠斯頓電橋原理將重量信號轉變為線性變化的電信號,常規有四條線,輸入為5-10V激勵電壓(可接受AC或DC供電電壓),輸出為以“mV”為單位的重量信號。
  • 觀察荷重元外觀是否有變形,包含本體及焊點是否出現裂紋等情況。
  • 線路輸入輸出測量法:在秤重控制器(秤重儀錶)中找到荷重元連接端,測定荷重元連接電路,正常情況下,激勵電壓(EXC+到EXC-之間)是5-12V,輸出電壓(SIG+到SIG-之間)在設備空載時接近於0V,小於感應器最大輸出量。
  • 荷重元最大輸出量=激勵電壓 × 感應器靈敏度,檢重秤感應器靈敏度以2mV/V居多,超出此範圍請更換荷重元。
  • 感應器電阻測量法:測量感應器阻值,通過阻值判定感應器好壞:輸入電阻≧輸出電阻>橋阻,一般情況下橋阻之間相等或者兩兩相等。(注意:輸入電阻為EXC+到EXC-之間的電阻,輸出電阻為SIG+到SIG-之間的電阻,橋阻為EXC+到SIG+,EXC+到SIG-,EXC-到SIG+,EXC-到SIG-之間的電阻。)
  • 快速零點查修法:將荷重元拆卸離開製具,荷重元激勵電壓EXC+與EXC-端,輸入5-12VDC或接上原顯示器,此時要測量荷重元的零點是否正常,使用三用電錶測量荷重元的輸出電壓SIG+與SIG-端的電壓應為“0mV”或趨近於“0mV”,若不是請更換荷重元;若無法拆卸荷重元並有載具底重時,荷重元的輸出電壓值不應亂跳,應為穩定電壓值,若不穩定請更換荷重元。
  • 注意:量測輸出電壓時,應將SIG-及SIG-獨立出來,不得跨接在原顯示器上或結合器上測量,若該荷重元安裝於室外,或有雷擊可能,請考慮納入測量輸入阻抗及輸出阻抗是否改變阻值。

*重量控制器與荷重元的接線方法

  • 荷重元如何才能正確的與重量控制器、重量轉換器、秤重顯示器連接在一起,有時遇到儀錶顯示報錯,數值往負值顯示的現象,經過分析大都是由於荷重元與秤重控制器接線錯誤所致。
  • 瞭解接線方法:荷重元有4線制和6線制兩種,秤重控制器、秤重轉換器也有4線制和6線制兩種,首先我們分別瞭解四線制傳感器和六線制感應器的線纜定義。
  • 對於4線制荷重元EXC+、EXC-相當於電源,SIG+、SIG-相當於信號,多出來最粗的獨立的為屏蔽(接地)線。
  • 對於6線制荷重元:除了4線制荷重元的電源、信號、屏蔽,另外還多出了SN+和SN-兩根反饋(補償)線。
  • 對於四線制荷重元接四線控制器,六線制荷重元接六線制空制器,相同定義的線纜直接與相同定義的端子相連就可以了(即:EXC+對端子EXC+,EXC-對端子EXC-,SIG+對端子SIG+,SIG-對端子SIG-,屏蔽線(接地)對端子SHLD,SN+對端子SN+,SN-對端子SN-)。
  • 重點來說下四線接六線與六線接四線,對於四線制荷重元接六線制秤重顯示器,首先需要將端子EXC+和端子SN+短路,端子EXC-和端子SN-短度(即控制器端子正激勵EXC+和正反饋(補償)SN+短接,負激勵EXC-和負反饋(補償)SN-短接),然後正常將荷重元按前面規則接至控制器。
  • 同樣的對於六線制荷重元接四線制儀錶,首先需要將荷重元EXC+和荷重元SN+短路,荷重元EXC-和SN-短路(即荷重元端正激勵EXC+和正反饋SN+短接,負激勵EXC-和負反饋SN-短接),然後按前面規則接至儀錶。
  • 為了更好的抗干擾性,建議將荷重元屏蔽(接地)線接至秤重顯示器屏蔽端子(SHLD)。
  • 注意:但有時為了更好的抗干擾性將荷重元屏蔽(接地)線接至控制器屏蔽端子(SHLD)時,則會顯示器產生顯示值跳動或不穩定現象,這個部份因機械或電源接地有關,請個人斟酌。

*荷重元機械安裝的注意事項

  • 荷重元實際上是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置,在感應器的安裝使用過程中,感應器所處的工作環境,感應器的安裝方式以及感應器的最大載重等都將關係到感應器乃至整個結構能否正常工作以及它的安全和使用壽命。
  • 安裝荷重元的底座安裝面應平整、清潔,無任何油膜,膠膜等雜物存在,安裝底座本身應有足夠的強度和剛性,一般要求應高於感應器本身的材質強度、剛性和力距表現。
  • 荷重元要輕拿輕放,尤其是彈性體材料為鋁合金的小量程的感應器,任何衝擊、跌落,對其計量性能均可能造成不可挽回的損害。
  • 對於大容量的荷重元,一般來說,它具有較大的自重,故而要求在搬運、安裝時,盡可能使用適當的起吊設備。
  • 每種荷重元的加載方向都是確定的,在感應器使用時,一定要在此方向上加載負荷,橫向力、外加的彎矩、扭矩力,安裝多只感應器之間,相互拉力應儘量避免。
  • 水平調整有兩個方面的內容,一是單只感應器安裝底座的安裝平面要用水平儀調整水平,另一方面是指多個感應器的安裝底座的安裝面要儘量調整到一個水平面上(用水平儀),尤其是感應器數多於三個的秤重系統中,更應注意這一點,這樣做的主要目的是為了使各感應器所承受的負荷基本一致,讓衡器計量更加精準,對感應器使用也更加安全。
  • 荷重元周圍應儘量設置一些防護擋板,甚至用金屬板把感應器遮罩起來,這樣可防止雜物玷污感應器及某些可動部分,而這種“沾汙”往往會使可動部分運動不順暢,而影響秤量精度。
  • 儘量採用有自動定位(複位)作用的結構配件,如球形軸承、關節軸承、定位緊固器等,它們可以防止某些橫向力作用在感應器上。
  • 要說明的是,有些橫向力(側力)並不是機械安裝引起的,如熱膨脹引起的橫向力,風力引起的橫向力,及某些容器類衡器上的攪拌器的振動引起的橫向力即不是機械安裝引起的。
  • 某些衡器上有些必須接到秤體上的附件(如容器秤的輸料管道等),我們應讓他們在感應器加載主軸的方向上儘量柔軟一些,以防止他們“吃掉”荷重元的真實負荷合而引起誤差。
  • 荷重元雖然有一定的過載能力,但在秤重系統安裝過程中,仍應防止感應器的超載;要注意的是,即使是短時間的超載,也可能會造成感應器永久損壞,在安裝過程中,若確有必要,可先用一個和感應器等高度的墊塊代替感應器,到最後再把感應器換上。
  • 在正常工作時,感應器一般均應設置過載保護的機械結構件。
  • 系統有無運動不順暢現象,可以用以下方法判別,即在秤台上加或減大約千分之一額定負荷,看看秤重顯示器是否有反應,若有反應,則說明可動部分未受“沾汙”。
  • 若用螺杆固定感應器,要求有一定的緊固力矩,而且螺杆應有一定的旋入螺紋深度;一般而言,固定螺杆因採用高強度螺絲。
  • 秤台的製作面積、耐衝擊度以及秤底可承受最大面積,須加以考量。 

*荷重元結合器調整程序

  • 荷重元接入接線盒,接線盒輸出接入顯示器儀表。
  • 若為六只荷重元,兩只荷重元為一對,分為前中後三對。
  • 將顯示器歸零,若無法歸零時,或按扣重、或直接進入校正程序。
  • 務必檢查秤台是否有受到牽引或異物碰觸,槽桶是否有拉桿扶持或填充口被拉扯。
  • 標準砝碼依序放置四個(六個)角落,並記錄每個重量值。
  • 在秤台四或六個點(角落)放置砝碼,開始調整接線盒,依序調整每個點(角落)的荷重元輸出mV,察看顯示器使之重量值均為一致,每調整一個點要重複複測零點與砝碼實際重量(重複將砝碼提起再放下),確定為你所想調整的重量值。
  • 開始時你可先任選一點最接近砝碼重量值為基準,依序調整每只荷重元接線盒輸出mV電壓值,使其他三個點輸出重量值為一致。
  • 最後將標準砝碼放置秤台中央開始做校正,請參考各顯示器儀表校正說明。
  • 請記住每只荷重元放置位置,對應接線盒順序位置(要做記號避免混淆),當然你更不可以接錯線。
  • 確認放置的單一砝碼,是否接近該砝碼的重量值,若不一致或差距過大,要先校正該砝碼,校正完後再開始調整接線盒。
  • 確認接線盒是否正常,量測可變電阻,三用電表量跨接SIG+ 與SIG-,然後轉動可變電阻觀察+mV到-mV是否符合範圍。

*零點及實物校正

  • 接線盒調整完之後,開始實物校正,校正要滿量程,最小要校正量程的二分之一以上,確認此二分之一的砝碼總重量是否正確,複測完後,砝碼全數取下,讓秤台為零(注意一定要自動降為零),之後將不足部分再將槽內或桶內加料到剩下量程的一半(加料越接近越好),等料桶加完料之後,再將全數的砝碼放上秤台,此時的重量值一定要正確,如不正確,請重新再回到開始實物校正,並檢查料桶秤台周圍是否有異物頂住或卡住,直到校正正確為止(校正完一定要記得複測)。
  • 槽桶或秤台在外面風吹震動,容易造成荷重元不穩定,除了調降更新頻率外,還要提高最小刻度,顯示值的跳動比較不明顯,但是這些設置,都要在客戶能接受的範圍才好,尤其在重量值不穩定下校正,要提高穩定檢測範圍(動態範圍)並配合穩定檢測時間秒數。
  • 實物校正的重量值,最好是趨近於最大量程,在此重量範圍內的線性表現較為標準。
  • 校正時的砝碼重量,最少要達到最大量程的一半,不得低於最大量程的百分之二十。
  • 零點校正以及實物校正一定要在穩定下進行,沒有砝碼的情況下進行數位校正,需使用同顯示器及同荷重元之前已完成的實物校正紀錄表參數導引校正(選用型號P1震動消除重量控制器,僅輸入該荷重元量程及輸出電壓mV/V值,進行理論值校正,即可完成實物校正)。 

*顯示器顯示值閃爍

  • 開機後,料斗在還沒有入料前,顯示器顯示值應該要處在0,重量值可以有幾個刻度與0之間來回跳動屬於正常,通常為環境引起。
  • 計量中以及計量完成顯示值閃爍,設備如有安裝震動器,當震動動作時,量測顯示器的輸入電壓是否足夠(24VDC)。
  • 以前不會閃爍,現在會,是否有增設新的設備,導致電壓不足。
  • 震動器本身因使用久了,是否因為本身電流過大造成干擾。
  • 嘗試秤台料斗撥至單切(台)逐一檢查,或調降A/D取樣頻率。
  • 關閉震動器或其他電動設備,試著使用手動入料觀察是否閃爍。

*輸入靈敏度之計算式

  • 靈敏度(最小解析)= 顯示器輸出電壓(須轉換成mV)× 荷重元輸出電壓(mV)×最小刻度(Kg或g)÷ 荷重元公斤數(Kg或g)× 荷重元總數(N)。注意:計算式中,分子與分母的重量單位要相同。
  • 上述計算式得出之數值,需大於顯示器能激發一個分度的最小靈敏度(μV/d),計算式得到的靈敏度μV/d數值越大越好,尤其是在計量過程中有選擇小數點,應避免靈敏度在臨界值附近,更利於穩定顯示器的顯示值。
  •  除滿足上述要求外,重量顯示器的最小刻度(分度值)與最大量程要符合最大解析範圍內。

*顯示值跳動的分析與排除

  • 通常情況下,設備的秤量部分主要由機械結構、荷重元感應器、重量控制器三大塊組成,這其中任何一個部件出現故障或問題,都會直接反應到顯示器上,當出現錯誤代碼或異常顯示時,我們要站在設備或者系統的角度來逐一排查、診斷故障。
  • 顯示器“顯示值跳動”也是使用中常見的問題之一,首先要解決不穩定來源,因為來源自荷重元感受到不穩定的結果居多。
  • 有些情況下設備靜止不動,沒有進料等動作但是現示器的顯示值跳動頻繁,如果有條件通過更換其他荷重元試驗,或以模擬器替代荷重元來檢測,何者有問題。
  • 感應器接線或線路有問題,或受現場干擾,有些情況下現場依些大型設備,特別有馬達或變頻器,在工作時會產生電磁干擾,有可能影響到顯示器數據採集或感應器信號,可採取將顯示器有效接地,並且將感應器接地(屏蔽)線連接,可屏蔽掉現場一些外部電磁干擾。
  • 另外荷重元接線端子的接頭可以從新剝線連接,有時接觸不好或受潮氧化都有可能導致顯示值亂跳。
  • 荷重元感應器是否受到震動影響,應隔離震動源(或者嘗試使用有除顫功能的顯示器,例如P1重量控制顯示器)。
  • 有時校正的精度過高可能導致顯示器顯示不穩定,比如一般C3等級的1000kg的荷重元感應器,理論上最小分度只能保證精確到0.3kg左右,但是一般校正的精度稍微偏高一些,最小分度到0.1kg某些好的感應器也可以,但是如果精度超過太高,比如校正到0.01kg甚至更低的話就有可能導致顯示器亂跳。
  • 另外有時校正時輸入的數據有誤,錯誤將很小的信號校正為很大的值後,也有可能導致這個問題。
  • 顯示器的A/D數據採集部分出問題,如果上述其他外部問題都已排除,那麼也有可能顯示器的A/D部份有問題,導致顯示值不穩定。
  • 若分度要求過高,例如分度0.02克、量程1000克,先決條件環境條件要夠穩定,荷重元可選擇NTEP III或C6以上等級;雖然顯示器或轉換器能夠解析,但是荷重元的精度不夠,容易造成顯示值不穩定或飄移跳動,或者提高一階荷重元的公斤數,並讓受力面積加大。

*顯示器出現O.L或無顯示的情況

  • 重量超過顯示器的最大量程(最大量程加9個分度值),顯示器則出現O.L或無顯示為正常。
  • A/D值採集到的數據不符合正常範圍,即輸入信號mV不在正常範圍內。
  • 顯示器沒有連接荷重元若會顯示O.L,這種情況也屬於AD值採集到的數據不符合正常範圍,因為根本沒有信號,如果出現以下問題: 清空秤斗觀察是否顯示O.L。
  • 進入顯示器的mV電壓顯示,向秤台施力,觀察顯示值是否依施力大小顯示mV電壓顯示,這項指的是荷重元返回顯示器的mV大小。
  • 檢查荷重元有沒有接錯線或者荷重元纜線出現損壞,請注意四線制或六線制的接法。
  • 或者直接更換另一個荷重元接上顯示器觀看mV電壓顯示,來比較電壓值。
  • 取三用電錶,量測荷重元的EX+和EX-兩端,正負極不可顛倒,正常值應該是5V、10V、12V(各廠牌顯示器輸出的激勵電壓會有所不同),偶有荷重元激勵電壓是低於5V的,例如量測紡織機穿線拉壓力荷重元。
  • 測量荷重元的SIG+和SIG-(荷重元輸出信號大小),正常顯示器輸出到荷重元的電壓10V(有些是5V或12V),若荷重元供橋電壓靈敏度為2mV/V(1kg或3kg的荷重元約為1mV/V,荷重元依公斤數大小靈敏度有所不同),那麼荷重元輸出信號應該在0-20mV(輸入5V輸出為0-10mV、輸入12V輸出為0-24mV)。
  • 如果量測到電壓不在正常範圍內,那麼很可能荷重元壞了。
  • 如果測量到正常電壓,顯示器還是顯示O.L的話,那麼很可能顯示器壞了。
  • 如果有使用接線盒或者多只荷重元並聯,荷重元需分別檢查,若有一只荷重元故障也會導致顯示器出現O.L。
  • 如果顯示器只連接到荷重元而未安裝到設備上的話,因為荷重元沒有受力很有可能輸出信號是負的,而導致顯示器顯示O.L。
  • 有時出現O.L時,但是用三用電錶量測荷重元輸出信號SIG+和SIG-,量測棒接觸一下兩根信號線後,顯示器就馬上恢復正常顯示,這種情況有可能是靜電產生導致,要觀察後續工作情況是否常出現,如果頻繁出現O.L也有可能顯示器內部有問題。

*顯示器各功能設定運用

  • 零點追蹤時間及零點追蹤範圍,此功能需要在顯示值穩定後才會開始動作,或加大穩判範圍讓重量值提早穩定。
  • 零點附近(Zero Band)輸出條件為重量值小於設定值時輸出,大於設定值無輸出。
  • 動態檢測範圍(穩定檢測範圍或穩定判斷範圍),運用在校正時,重量值的穩定程度進而可以零點校正及輸入實物重量數值食物校正,運用在計量時,重量需要穩定判斷輸出時,刻度須越小,若關閉動態檢測範圍可加快顯示速度。
  • 用於穩定輸出時,例如:重量值在1秒內浮動2個刻度(分度),儀表視為穩定MD狀態燈滅則輸出,若重量值於1秒內浮動大於2個刻度,儀表視為不穩定MD狀態燈亮則不輸出(MD或STAB穩定狀態燈亮或燈滅依各廠牌不同)。
  • 開機後重量值被自動歸零,查看設定開機歸零範圍的百分比,要依其最大秤量(量程)的百分比歸零,手動歸零亦如此。
  • 一級濾波(環境濾波)、二級濾波(穩定濾波),兩者相互搭配,在環境越良好下濾波設定數字越小,則顯示重量的速度會越快,環境振動越大數值應調大,則顯示重量的速度會越慢,如需提高顯示器A/D取樣的反應速度,當顯示值閃爍,應調大各級的濾波值。

*滯後值

  • 意指當在秤台上物料落料增加時,會產生重力加速度,導致秤台穩定後重量顯示未達設定值,此時可由滯後值補足,使用滯後值,需反覆測試該物料進料速度、進料大小、產生的重力才能設定合適的滯後值。

*二進位十進制碼BCD重量訊號轉換器設定運用

  • BCD輸出為開集級Open Collector訊號,輸出可選擇二進制或十進制,轉換器顯示判讀燈號亦可選擇正邏輯或負邏輯,禁止在重量值不穩定時做零點校正,不穩定燈亮起時,禁止輸入實物重量值(SPAN)值。
  • 穩定檢測範圍(或稱動態範圍,有些儀表可以設定動態穩定時間)代表MD燈號亮或滅,當MD燈號亮起時代表秤台不穩定(此時輸入實物數值時,重量轉換器不接收輸入的數值),可調高動態範圍刻度,唯有在穩定時,才可以通過實物校正。
  • 調高動態範圍刻度指的是,例如:設3個刻度,當顯示值每秒起伏在3個分度以內,儀表將視為穩定(MD狀態燈滅),若顯示值每秒起伏大於3個分度,儀表視為不穩定,MD狀態燈亮。
  • 動態穩定範圍可配合動態穩定時間秒數,加大動態穩定範圍,可讓重量值提早穩定。
  • 若轉換器需要穩定判斷輸出時,刻度須越小,這樣輸出的速度會加快光耦合作動。

*M02與P1重量控制顯示器設定運用

  • 本機輸出OUT1、OUT2及輸入IN,需另提供一組24VDC,不得併聯原來顯示器電源,須由電源供應器供應一組獨立電源。
  • 輸出OUT1、OUT2接點:當符合P1.3輸出條件時,使用三用電錶正極紅棒量測24V+,負極黑棒量測OUT1或OUT2,則有24VDC導通輸出(該電壓訊號為Open Collector),可直接PLC,各輸入、輸出點功能定義,在主顯示畫面下以MODE鍵切換至io DEF定義設定點。
  • 輸入IN接點:將IN與24V-短接,可作為外部歸零使用,ZERO燈點亮,輸入為脈衝pulse信號。
  • 嘗試加大穩定判斷(偵測)範圍刻度,在設定的刻度內,都會是穩定判斷範圍,此功能可以運用在零點追蹤範圍上,利用增加穩定判斷範圍的刻度,來使零點追縱範圍設定的刻度進入零點,所以加大零點追蹤範圍同時,也要設定穩定判斷(偵測)範圍刻度,兩者相互搭配;若關閉穩定判斷範圍時,可加快顯示值速度。
  • 為求正確顯示重量,本機不允許在重量不穩定時執行歸零或扣重,重量不穩定搶快歸零或搶快扣重,計量顯示過程儀表則出現錯誤提示ERROR 3或ERROR 6訊息。
  • 本機無零點追蹤時間及穩定判斷設定時間,儀表默認為1秒。
  • 荷重元接四線式時,必須將EX+與SN+並接、EX-與SN-並接。
  • 使用人機或外部通訊進行校正時,通訊校正開關SioCAL須設為ON,並查看輸入(I10)是否被定義鎖定LOCK,若被定義LOCK會出現錯誤提示ERROR 7訊息。
  • 本機有二個實體輸出點(二個虛擬輸出),每一個輸出點內置二個比較器,可提供重量值在區間範圍內輸出,若輸出點用於重量值大於設定值輸出時,各輸出點的比較值1(P1.4或P2.4)和比較值2(P1.5或P2.5)兩者取其最小者進行比較(比較值P1.5或P2.5可設最大),在主顯示畫面下以MODE鍵切換至SPoint設定輸出比較條件。
  • 為了避免人機畫面的顯示值跟不上重量顯示器或轉換器顯示值,請提升顯示器與人機或PLC之間的波特率,盡量調整到秤重數字同步。

*終端電阻

  • 顯示器或轉換器與PLC通訊時,使用RS-485協議一對一或串接多對一連接,如必要時請接入終端電阻,顯示器或轉換器與PLC兩端都要接,以增強系統的抗干擾性,一般終端電阻的阻值是220-250歐姆,或使用1W220歐姆者為最佳狀態(請依原廠建議)。
  • 通訊電纜最好選用屏蔽雙絞線(將屏蔽網接地),其次為雙絞線,不可使用普通的電纜線,如果使用一般電纜線,干擾將非常大,會造成通訊不順暢,甚至無法通訊,通訊電纜的長度不得超過500米(RS-232長度不得超過15米)。
  • 串接多對一時,每台顯示器或轉換器必須串聯,不可以有星型連接或分叉連接,如有星型連接或分叉連接,干擾將非常大,並造成通訊不順暢,甚至無法通訊。
  • 現行PLC已自備切換終端電阻OPEN、110歐姆、330歐姆,可嘗試切換於OPEN再跨接適當的終端電阻值。

*顯示器或轉換器與PLC通訊

  • 對於PLC直接讀取重量顯示器或轉換器的重量值是很重要的,波特率適合在9600~19200bps,不建議設太高。
  • 一般PLC用於單台顯示器RS-485通訊,PLC發送指令不要超過每秒50次間隔20ms,高於這個速率,PLC頻繁的發送指令去讀重量顯示器或轉換器的數值,很可能導致轉換器反應不過來,造成通訊堵塞,甚至當機。
  • 除了波特率之外,請將PLC的掃瞄方式或改變成定時發送方式,秤重儀錶主要用於秤重屬於被動元件,勿將秤重儀錶當成高速的工控設備,有時因機械結構或穩定判斷、濾波、零點追蹤等設定,需要一定反應的時間,將兩台秤重儀錶串接在一起時,兩台平均在主線上的次數建議在每秒20-25次左右,用於一般計量基本上是夠用的。
  • 顯示器或轉換器與PLC之間的通訊方式除了指令方式之外,或使用連續輸出數據方式,連續方式自動發送時間間隔,避免PLC與秤重儀表兩者之間通訊阻塞。

*關於零點追蹤與動態範圍

  • 零點追蹤功能需要在重量顯示值穩定時(MD熄滅或STAB亮起)才會開始動作,搭配零點追蹤時間,每秒設定數個刻度,縮短零點追蹤時間,使之逐漸降至為零。
  • 若排完料,料斗閉合時,不會歸零,顯示值出現接近於零的重量,例如出現2-4個分度,0.4克或0.8克的些許重量,這種重量或許是碎渣殘留在料斗上導致,若顯示值出現1點多克或2點多克,這不是正常的殘留重量,有可能料斗結構不穩定造成的零點位移,可以通過外部PLC來強制歸零,做法是當料斗排料完尚未進料前的空檔,每5或10包歸零一次,若包裝速度允許下,每包都歸零來解決這種問題。亦可以通過顯示器的零點追蹤範圍來達到歸零,但要確定料斗結構是完全穩定的,設定要追蹤多少刻度,來讓殘留的重量歸零,亦可將零點追蹤時間縮短至0.5-1秒加快歸零速度,記得零點追蹤要在重量值穩定下才會工作,此時可以加大穩定偵測(判斷)範圍或動態穩定範圍的刻度,縮短穩判時間,可使重量值提早進入穩定,兩者相互搭配來讓零點追蹤範圍運作。
  • 有時關掉零點追蹤,可避免偶有出現不正常的顯示值,因持續的累計零點追蹤而造成。
  • 動態偵測時間或穩定判斷時間並不是越短越好,有時因為結構或環境因素,太短的穩判時間,反而造成重量值一直不穩定,導致無法輸入校正值,動態穩判時間秒數越大,則穩定燈號熄滅的越慢越慢穩定,對於需要穩定輸出而言,穩定判斷範圍刻度亦不可過大。
  • 零點追蹤時間,零點追蹤範圍,適用於零點附近,也就是料桶排料完成,桶內已清空(請確實確認清空沒有殘留,如果有殘留是否能做到一直保持殘留),顯示值沒有歸零,表示荷重元有感應到重量,假設剩餘2個刻度,顯示器會自動將這2個刻度歸零(包含負值),若料桶內還有殘留,下一次進料時,顯示器將視為零開始,所以最終的實際重量會大於預設的重量。
  • 零點附近Zero Band運用,任取一個輸出點,設定一個小的重量值,當重量值小於該設定值時則動作,大於該設定值不動作,一般可用於自動計量步序或排料上使用。

*秤重模組運用

  • 荷重元感應器是一種將質量信號轉變為可量測的電信號輸出的設備,選用感應器之前,需要先考慮使用環境,這一點對感應器是非常關鍵的,因為如果環境不匹配的話,就容易影響感應器正常的工作以及使用壽命,甚至還會影響到感應器的可靠性和安全性。另外,感應器在技術規格上有很大的區別,有雙剪樑結構秤重感應器、S型拉壓式荷重感應器、懸臂樑結構秤重感應器等多種樣式選擇。此外,感應器大都是直接安裝在結構的內部,也有少部分是外置的,不論是哪一種類型的安裝方式,都是由當時的工作環境決定的。所以,感應器的選購和生產設計,都是圍著工作環境來製作的。如果工作環境不斷變化或者是不穩定的話,對感應器也會造成大的影響。
  • 而秤重模組則不同,它是一種新式感應器運用結構,也就是說它是從感應器的基礎上發展而來的,秤重模組進行了改進,整體結構發生了變化。能夠確保感應器的精度、長時間穩定性的特性,又處理好了因處置不當造成的秤量差錯或位移的問題。
  • 根據秤重模組在實際應用中受力特點,秤重模組分為靜態式組合半浮動式、全浮動式、固定式秤重模組與動態式秤重模組。靜態式秤重模組適用於只受垂直作用力的場合,如桶槽、槽罐、儲料斗的重量檢測。動態秤重模組適用於有橫向作用力或衝擊力較明顯的場合,如平台、生產線、輸送帶或帶有攪拌的反應槽重量計量。
  • 秤重模組組件可分為上安裝板(支承面)、下底板、限位拉桿(視環境選用)、荷重元加載鈕 Load button。
  • 秤重模組實際應用於安裝,可有矩形安裝、切向安裝、徑向安裝。秤重模組為固定高度,各支承面(上安裝板或受力板)應在同一水平面上,其平面度要求在0-3mm之間,不夠高時,請在上安裝板與基礎之間墊入整面鐵板來增加高度,不得以墊片代替。 秤重模組支承面與基礎的連接,可用螺栓連接或焊接。焊接時應注意焊接機的接地,當模組底板與基礎焊接時,焊接機應在基礎上接地,當支承面與基礎面焊接時,焊接機應在支承面上接地。勿使電流通過荷重元感應器,以免損壞感應器。
  • 桶槽秤重的開機歸零參數,一般重量顯示器出廠都設有開機自動歸零,在容器秤上應改為禁止開機自動歸零,可將開機自動歸零百分比改為零,防止因停電等原因,或再次開機時,容器的物料重量被歸零而重量丟失。