電子秤是起重機的標準配置，其通過(guò)傳感器將重量信號轉變?yōu)殡娦盘?/span>,供起重機 電氣系統顯示和控制使用。本案例詳細介紹了S7平臺電子秤的所需硬件配置和軟件 編程以及測量數據的處理方法。

電子秤的硬件系統包括傳感器、變送器、模 擬量輸入模塊，起重機的重量傳感器安裝在主 鉤鋼絲繩定滑輪軸上,傳感器的應變片電橋受 壓時(shí),阻值發(fā)生變化,從而使加在電阻上的電壓 發(fā)生變化。變送器將電壓變化信號轉變?yōu)闃藴?/span> 的模擬量電壓或電流信息，輸出到模擬量輸入 模塊,然后在西門(mén)子S7軟件塊OB1中調用標 準庫中的功能塊FC105計算。

1.模擬量的處理

1)首先將重量傳感器的輸出端連接到變 送器的信號輸入+和信號輸入-端子，變送器 的4 ~20 mA輸出端子連接到模擬量輸入模塊 的0號通道，同時(shí)模塊上的量程卡設置在“C ” 位置（4線(xiàn)制電流輸入）。處理流程見(jiàn)圖1。

傳感器:測量傳感器利用線(xiàn)性膨脹、角度扭 轉或電導率變化等原理來(lái)測量物理量的變化。

變送器:測量變送器將傳感器檢測到的變 化量轉換為標準的模擬信號，如：± 500 mV， ±10 V, ±20 mA，4…20 mA。這些標準白勺模f擬 信號將接到模擬輸入模塊上。

模數轉換:必須把模擬值轉換為數字量,才 能被CPU處理。模擬輸入模塊中的ADC (模數 轉換器）用來(lái)實(shí)現轉換功能。

結果存儲器:模數轉換的結果存在結果存 儲器中，并一直保持到被一個(gè)新的轉換值所覆 蓋?？捎?/span>“L PIW…”指令來(lái)訪(fǎng)問(wèn)模數轉換的 結果。

2)模擬量模塊331的配置。通過(guò)量程卡上的適配開(kāi)關(guān)可以設定測量的類(lèi)型和范圍，沒(méi)有 量程卡的模擬量模塊具有適應電壓和電流測量 的不同接線(xiàn)端子，這樣,通過(guò)正確地連接有關(guān)端 子可以設置測量的類(lèi)型。

具有適配開(kāi)關(guān)的量程卡安放在模塊的左 側,在安裝模塊前必須正確地設置它，允許的設 置為“a”，“b” m

A為熱電偶/電阻測量；B為電壓輸入；C 為電流輸入(4線(xiàn)制）；D為電流輸入(2線(xiàn)制）

本文采用4線(xiàn)制的電流輸入和0號通道， 所以硬件組態(tài)見(jiàn)圖2。

硬件配置選項卡“輸入”上，測量型號： 4DMU就代表電流輸入(4線(xiàn)制）。

測J量范圍：+ /~3. 2 mA、+ /- 10 mA、+ 丨- 20 mA、0 ~20 mA、4 ~20 mA 共 5 種輸入參數 可選,這里必須和變送器的輸出范圍匹配,本例 選擇4 ~20 mA。

干擾頻率:該功能主要起濾波作用，對應電 網(wǎng)電壓的頻率。

2.模擬量處理功能FC105的使用

2.1模擬量的規范化

模擬量規范化就是將輸入模塊的轉換值和 與輸入物理量一一對應。起重機額定載荷為~40 t,對應的模擬量電流4 ~20 mA,模擬模 塊的轉換值27 648對應20 mA,轉換值0對應 4 mA。見(jiàn)圖3。

STEP 7 軟件的 “Standard library”庫 中標準塊FC105用于規范化模擬量。打開(kāi) Libraries standard library TI - S7 Converting Blocks cl05,將其調入OB1中。其引腳定義見(jiàn)圖4。 SCALE功能接受一個(gè)整型值（IN)并將其轉換為工程單位介于下限和上限（LO_LIM和 HI_LIM)之間的實(shí)型值,并將結果輸出到OUT。 各個(gè)管腳輸入地址如下：

IN—模擬量模塊的輸入通道地址，數據類(lèi) 型是單整數,在硬件組態(tài)時(shí)分配；

HI_LIM—現場(chǎng)信號的最大量程值,數據類(lèi) 型是實(shí)數；

LO_LIM—現場(chǎng)信號的最小量程值,數據類(lèi) 型是實(shí)數；

BIPOLAR一極性設置，如果現場(chǎng)信號為+ 10V~ -10V (有極性信號），則設置為1,如果 現場(chǎng)信號為4 ~20 mA (無(wú)極性信號）；則設置 為 0；

OUT—現場(chǎng)信號值（帶工程量單位）；信號 類(lèi)型是實(shí)數,所以要用MD246來(lái)存放；

RET_VAL - FC105功能塊的故障字，可存 放在一個(gè)字里面，如果該程序塊執行無(wú)誤，則 RET—VAL端輸出為0。

2.2實(shí)際值的計算

圖4中引腳“OUT”輸出工程量要轉化為實(shí) 際的物理量。電子秤信號變送器輸出4~ 20mA是單極性的，即BIPOLAR =0,十進(jìn)制轉 換范圍見(jiàn)表1。

額定載荷W = 40 t (0 ~ 40 000 kg )的起 重機，經(jīng)過(guò)轉換后的數字范圍為0 ~27 648,設轉換后得到的數字為N，轉換公式為：

W = 40 000 x N/ 27 648 (kg)

注意在運算時(shí)一定要先乘后除,否則可能 會(huì )損失原始數據的精度。

3.結論

電子秤計算實(shí)際載荷時(shí)，主要考慮以下 兩點(diǎn)：

1)不同的極性設置它的正常顯示范圍是 不一樣的,計算公式也就不一樣。所以設計電 子秤時(shí)定要先匹配現場(chǎng)量、變送量、轉換工程量之間的關(guān)系，計算實(shí)際載荷時(shí)再選擇正確 的公式；

2)起重機在加速和減速的過(guò)程中，計算的 載荷有偏差，有效值在起升勻速時(shí)最接近實(shí)際 值,所以在程序段中需要讀取變頻器速度給定 值和反饋值的偏差，取偏差接近零作為前提條 件。其他鋼絲繩抖動(dòng)因素，可以設計軟件濾波 器,取平均值的編程方法。