1.概述
1996年，提出全集成自動化技術TIA(TotallyIntegratedAutomation)，這是一個自動化係統技術與產品的核心思想與主導理念，TIA是集高度的集成統一性和前所未有的開放性於一身，標準化的網絡體係結構，統一的編程組態環境和高度統一的數據集成，使TIA為企業實現了橫向和縱向的信息集成。領先的通訊標準，基於組件的自動化技術與IT集成，使TIA對全球自動化市場的產品和服務範圍真正開放。從最初的規劃與設計、工程的實施到安裝與調試、運行與維護，以至於係統的升級改造，TIA使企業在整個生命周期中獲得最高的生產力和產品質量，並顯著降低項目成本。此外，TIA還能大大縮短產品上市和係統投入運行的時間，從而全麵增強企業核心競爭力。
由於稱重係統結構相對複雜，維護量較大，長期以來一些稱重設備製造廠家一直在考慮如何設計一種既能減少成本、簡化稱重係統結構，又能提高稱重係統整體性能的解決方案。基於TIA的設計理念，設計推出了以SIMATICS7為核心的SIWAREX稱重方案，無疑是一種滿足新要求的一種可行的解決方案。SI-WAREXI/O卡可以與稱量儀表的檢測元件相連，如用於非自動稱重衡器的MS、U、CS、CF、FTA稱重模塊，而近年來推出的FTC（flexibletechnol-ogycontinuousweighing，柔性連續稱重技術）稱重模塊除仍可用於非自動稱重衡器外，更適合於高速、高精度的連續自動稱重衡器，如皮帶秤、失重秤、衝板K8凯发登录入口計及高精度的雙向測力等。
通過FTC稱重模塊，可以將現場的稱重衡器直接集成於PLC控製係統中，構成全集成稱重控製係統，在這個係統裏，由FTC稱重模塊執行稱重衡器功能，由PLC的CPU執行連鎖控製功能、與上位機的通訊功能等。
2FTC稱重模塊介紹
2.1FTC稱重模塊的集成
FTC稱重模塊可直接集成到SIMATICS7-300中或以遠程I/OET200M方式通過PROFIBUS-DP總線集成到SIMATICS7和SIMATICPCS7係統中，FTC稱重模塊集成到SIMATIC係統時所需硬件：24V電源模塊和PLC的CPU模塊，如圖1所示。當集成到S7-300時，為S7-300的CPU模塊；當集成到S7-400或PCS7時，為ET200M的CPU模塊。配用的軟件則為SIWAREXFTC軟件包和RS232連接電纜。

2.2FTC稱重模塊的應用場合
SIWAREXFTC稱重模塊實際上是一種可編程、多功能型稱重儀表，主要用於連續自動稱重衡器（但也可用於非自動稱重衡器），通過設定FTC模塊中的參數，可以實現以下功能：
符合OIMLR76非自動稱重衡器，例如：料鬥秤、平台秤、吊車秤和稱重式料位儀；
皮帶秤（包括帶PID控製的稱重給料機）；
失重秤（包括PID控製）；固體K8凯发登录入口計（包括PID）；雙向測力。
2.3FTC稱重模塊的特點
自動調零功能；
自動標定功能，具有電子標定、砝碼標定和實物標定功能；
配有8路數字量輸入/7路數字量輸出，可自行設置為各種信號輸入及多種報警和控製輸出，配有4mA~20mA輸出1路；
帶四折線函數功能，可對荷重輸入信號的非線性進行線性化轉換；
帶多種類型的濾波器，如臨界阻尼濾波器、貝塞爾（線性相位）濾波器、巴特沃斯響應（最平坦響應）濾波器；
通過選擇稱重傳感器的輸入靈敏度1mV/V、2mV/V、4mV/V的選擇，具有不同的mV信號輸入量程；
通過稱重傳感器測量電路阻抗長期變化的測量作故障預診斷；
具有稱重儀表數據備份/恢複功能，更換儀表無需重新標定。
FTC稱重模塊與FTA稱重模塊有很多相似之處，比如外形相同、接線端子及插頭相同、1600萬高分辨率相同、高精度0.005%相同、高采樣速率400次/s相同、模塊所帶稱重傳感器信號輸入相同、AO/DI/DO/高速計數器輸入的點數相同和防爆性能相同等。但也有明顯的不同：一是FTC稱重模塊可用於連續自動稱重衡器；二是所配用的軟件包不同，FTA稱重模塊配用的軟件包帶2的序號，而FTC稱重模塊配用的軟件包帶3的序號。
係統為FTC稱重模塊提供了一些用於操作和顯示的畫麵，操作和監視畫麵如圖2所示，皮帶秤的參數畫麵如圖3所示，顯示內容都非常直觀、清晰、形象、豐富。

2.4SIWATOOLFTC程序包
SIWATOOLFTC是一個用於調試和設置的專用程序，在Windows操作係統下執行操作。使用SIWATOOLFTC可以執行下列工作：
參數化和校正秤；測試秤的性能；
保存並打印秤數據；記錄和分析稱重時序。
從模塊的診斷緩衝器中讀出的數據可與參數保存在一起，並有助於分析稱重模塊的運行狀態。
SIWAREXFTC稱重模塊帶有一個用於檢查稱重時序的跟蹤模式，跟蹤模式所記錄的重量值和相關狀態可以用SIWATOOLFTC和MSExcel顯示出來。
固件升級：可以在現場使用其他程序將新固件版本下載到SIWAREXFTC上。這意味著可以根據需要在現場和世界各地進行固件升級。
讀出稱重報告：累計存儲信息可以保存在一個插在SIWAREXFTC中的MMC（微存儲卡）上。SIWAREXFTC簡單的配置：集成在SIMATIC中能獲得用於皮帶秤的可自由編程的模塊式稱重係統，該稱重係統可以根據操作要求進行修改。
調試時，首先需要選擇操作模式和定義參數，操作模式是確定FTC的應用場合是下列中應用的哪一種：是非自動稱重衡器、皮帶秤、失重秤、固體K8凯发登录入口計還是雙向測力。
所有參數被分成帶序號的27組DR（數據記錄），每一組又有數個或數十個參數需要設置（其中一部分可選用來自製造廠商的“默認值”），每修改一項參數，秤的行為就相應改變一點。DR5皮帶秤參數的設置畫麵，如圖4所示。

當要求FTC執行一次檢查時，可以發送一個年“命令”，命令分成以下幾組：維護和調節命令、秤的命令HAWI、皮帶秤命令、記錄命令和微存儲器命令。每組命令又有若幹條，並賦以數字編號。
當FTC收到這個命令並檢查到未能執行時，通過輸出一個“同步”信息，讓用戶得知其原因。比如數字編號1的命令是“打開維護模式”，FTC收到這個命令後將切換到維護操作；數字編號10的
命令是“運行阻抗校驗”，FTC收到這個命令後將測量稱重傳感器的電阻值，並與儲存的阻抗參考值對照；數字編號102的命令是“啟用累積”，FTC收到這個命令後將開始累計功能；數字編號103的命令是“禁用累積”，FTC收到這個命令後將停止累計功能。
FTC稱重模塊內組合了信息緩衝器，他可以容納最多100條信息，信息內容包括：數據和命令錯誤、技術信息錯誤和操作信息錯誤。這些信息可以保存並讀取，從而幫助識別、分析和解決係統存在的問題。
3FTC稱重模塊在連續稱重的應用
3.1早期PLC在連續稱重的應用
自PLC問世以來，人們從一套生產裝置最好隻用一套控製係統的理念出發，一直在思索如何將稱重設備接入PLC控製係統，當PLC開發了模擬量AI輸入模塊之後，條件就具備了一些，早在上世紀八十年代的中期，我們在昆明焦化製氣廠備煤車間控製係統設計時，就用美國德州公司PM550中型PLC實現了將6台配料用的稱重給料機納入PLC控製係統工作，其中包括用PLC的溫度輸入模塊（可接收熱電偶及mV信號）直接接收稱重傳感器輸出的mV信號，而稱量儀表要求的調零、調量程等操作及物料量累計運算、PID料量控製等程序在PLC上通過用戶編程實現[1]。
再往後，我們在市場上看到一些皮帶秤生產廠家以小型PLC模塊加HMI人機界麵作為皮帶秤或稱重給料機的稱重儀表，其構成與上麵介紹的方案類似，稱量儀表要求的調零、調量程等操作及皮帶速度與皮帶荷重的乘法運算、物料量累計運算、PID料量控製等程序在PLC上通過用戶編程實現，隻是以HMI人機界麵作為操作和顯示裝置。
當早期推出普通的稱重模塊以後，由於這些稱重模塊已經具有模擬量AI輸入模塊所不具備的稱重功能，比如向稱重傳感器提供穩壓第    電源的供電功能、支持不用砝碼進行理論校正功能、支持更換模塊不必重新校驗功能、RS232通訊口直接通訊功能和防爆功能等，較模擬量AI輸入模塊更適合稱重設備使用。濟南卷煙廠在煙草製絲線煙絲配比工藝段配比型電子皮帶秤稱重係統中采用了集成在S7-300PLC的SIWAREXU稱重模塊的控製係統。係統包括以下設備：CPU317-2PN/DP、FM350-2高速計數模塊、SI-WAREXU稱重模塊、數字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊和電源模塊。CPU317-2PN/DP主要用於主過程控製及Profinet通訊；稱重傳感器的重量信號由SIWAREXU稱重模塊采集；速度編碼器的編碼脈衝信號由高速計數模塊采集；模擬量輸入模塊用於4mA~20mAK8凯发登录入口外部設定信號采集；模擬量輸出模塊用於變頻器控製及瞬時K8凯发登录入口4mA~20mA輸出；數字量輸入輸出模塊用於皮帶秤的數字量輸入和輸出控製以及提供與外部聯機時所需的數字量輸入和輸出信號。但完成這些工作需編製軟件程序，程序內容包括稱重、K8凯发登录入口配比控製和通訊等[2]。
3.2FTC稱重模塊在失重秤中的應用
失重秤的標準配置包括SIWAREXFTC稱重模塊、PLC、HMI操作麵板、稱重傳感器、計量鬥、喂料給料機和卸料給料機等組成，如圖5所示。失重秤的配料過程分為喂料和卸料兩個階段：配料開始後，首先啟動喂料給料機，由控製器對計量鬥物料重量進行檢測、采樣，當計量鬥物料重量達到配料設定的上限值時，停止喂料，這是喂料階段；在卸料階段，控製器啟動卸料給料機，將計量鬥中的物料卸到下一級輸料設備送走，與此同時，控製器對計量鬥物料重量進行檢測、采樣，直至計量鬥物料重量達到配料設定的下限值；第二個喂料階段開始，重新向計量鬥喂料，而卸料給料機仍不停頓繼續卸料；如此循環往複。

失重秤計量鬥內每單位時間內物料重量的減少Δw/Δt對應失重秤的給料瞬時K8凯发登录入口。失重秤控製器將dw/dt與預設定的給料K8凯发登录入口進行比較，並通過調節卸料給料機的速度來自動修正，因此可以保持精確的給料K8凯发登录入口。
采用合適的控製係統是保證失重秤配料精度的關鍵因素，這個控製係統既要保證控製係統和稱量設備部分完美的結合，實現同步工作，也要保證過程的實時性、穩定性及可靠性，以使稱量設備部分和控製部分之間能夠順暢地“溝通”，而對帶FTC稱重模塊的PLC構成的全集成稱重控製係統來說，由於稱重和控製係統的一體化，完全能做到這一點[3]。
為了方便用戶使用，某公司提供了TSLW-M、S型失重秤（如圖6所示）的成套設備，其K8凯发登录入口控製範圍分別為30l/h~3000l/h（分為4檔）、0.3l/h~850l/h（也分為4檔），主要設備電機選用Lenze/SEW公司產品、變頻器選用MM440、PLC為S7-300，稱重平台材質為304不鏽鋼，由3個稱重傳感器支承。

TSLW-M型失重秤1-減速箱2-電機3-秤台4-計量料鬥5-出料口6-螺杆式卸料給料機

3.3FTC稱重模塊在皮帶秤中的應用
皮帶秤有兩個檢測元件：稱重傳感器、速度傳感器，要求對其供電並接收其輸入信號。如果皮帶秤隻有一個稱重傳感器，則可直接與卡件的供電及mV輸入信號端子連接；如果皮帶秤有多個稱重傳感器，則可通過接線箱並聯連接後，再與卡件的供電及mV輸入信號端子連接；速度傳感器則連接到高速計數器輸入端子。FTC有7個開關量輸入和8個開關量輸出，可由用戶組態，另有1路4mA~20mA的模擬輸出，可由用戶組態決定其用途，可提供的選擇包括SIMATIC控製信號（即包含皮帶秤的稱重給料機控製輸出信號）、瞬時K8凯发登录入口信號、皮帶荷重信號和皮帶速度信號等。
每個S7-300CPU可最多擴展8個SIWAREXFTC稱重模塊，每個ET200M遠程I/O站可最多擴展7個SIWAREXFTC稱重模塊，即可分別作為8台、7台皮帶秤（或稱重給料機）的二次儀表使用。SIMATICS7-300、FTC稱重模塊、稱重給料機和HMI等組成的全集成稱重係統，如圖7所示。

在焦化廠配煤係統中，可應用全集成稱重係統，係統由S7-300PLC、FTC稱重模塊及稱重給料機等組成[4]。
 

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