电子秤是起重机的标准配置，其通过传感器将重量信号转变为电信号,供起重机 电气系统显示和控制使用。本案例详细介绍了S7平台电子秤的所需硬件配置和软件 编程以及测量数据的处理方法。

电子秤的硬件系统包括传感器、变送器、模 拟量输入模块，起重机的重量传感器安装在主 钩钢丝绳定滑轮轴上,传感器的应变片电桥受 压时,阻值发生变化,从而使加在电阻上的电压 发生变化。变送器将电压变化信号转变为标准 的模拟量电压或电流信息，输出到模拟量输入 模块,然后在西门子S7软件块OB1中调用标 准库中的功能块FC105计算。

1.模拟量的处理

1)首先将重量传感器的输出端连接到变 送器的信号输入+和信号输入-端子，变送器 的4 ~20 mA输出端子连接到模拟量输入模块 的0号通道，同时模块上的量程卡设置在“C ” 位置（4线制电流输入）。处理流程见图1。

传感器:测量传感器利用线性膨胀、角度扭 转或电导率变化等原理来测量物理量的变化。

变送器:测量变送器将传感器检测到的变 化量转换为标准的模拟信号，如：± 500 mV， ±10 V, ±20 mA，4…20 mA。这些标准白勺模f拟 信号将接到模拟输入模块上。

模数转换:必须把模拟值转换为数字量,才 能被CPU处理。模拟输入模块中的ADC (模数 转换器）用来实现转换功能。

结果存储器:模数转换的结果存在结果存 储器中，并一直保持到被一个新的转换值所覆 盖。可用“L PIW…”指令来访问模数转换的 结果。

2)模拟量模块331的配置。通过量程卡上的适配开关可以设定测量的类型和范围，没有 量程卡的模拟量模块具有适应电压和电流测量 的不同接线端子，这样,通过正确地连接有关端 子可以设置测量的类型。

具有适配开关的量程卡安放在模块的左 侧,在安装模块前必须正确地设置它，允许的设 置为“a”，“b” m

A为热电偶/电阻测量；B为电压输入；C 为电流输入(4线制）；D为电流输入(2线制）

本文采用4线制的电流输入和0号通道， 所以硬件组态见图2。

硬件配置选项卡“输入”上，测量型号： 4DMU就代表电流输入(4线制）。

测J量范围：+ /~3. 2 mA、+ /- 10 mA、+ 丨- 20 mA、0 ~20 mA、4 ~20 mA 共 5 种输入参数 可选,这里必须和变送器的输出范围匹配,本例 选择4 ~20 mA。

干扰频率:该功能主要起滤波作用，对应电 网电压的频率。

2.模拟量处理功能FC105的使用

2.1模拟量的规范化

模拟量规范化就是将输入模块的转换值和 与输入物理量一一对应。起重机额定载荷为~40 t,对应的模拟量电流4 ~20 mA,模拟模 块的转换值27 648对应20 mA,转换值0对应 4 mA。见图3。

STEP 7 软件的 “Standard library”库 中标准块FC105用于规范化模拟量。打开 Libraries standard library TI - S7 Converting Blocks cl05,将其调入OB1中。其引脚定义见图4。 SCALE功能接受一个整型值（IN)并将其转换为工程单位介于下限和上限（LO_LIM和 HI_LIM)之间的实型值,并将结果输出到OUT。 各个管脚输入地址如下：

IN—模拟量模块的输入通道地址，数据类 型是单整数,在硬件组态时分配；

HI_LIM—现场信号的最大量程值,数据类 型是实数；

LO_LIM—现场信号的最小量程值,数据类 型是实数；

BIPOLAR一极性设置，如果现场信号为+ 10V~ -10V (有极性信号），则设置为1,如果 现场信号为4 ~20 mA (无极性信号）；则设置 为 0；

OUT—现场信号值（带工程量单位）；信号 类型是实数,所以要用MD246来存放；

RET_VAL - FC105功能块的故障字，可存 放在一个字里面，如果该程序块执行无误，则 RET—VAL端输出为0。

2.2实际值的计算

图4中引脚“OUT”输出工程量要转化为实 际的物理量。电子秤信号变送器输出4~ 20mA是单极性的，即BIPOLAR =0,十进制转 换范围见表1。

额定载荷W = 40 t (0 ~ 40 000 kg )的起 重机，经过转换后的数字范围为0 ~27 648,设转换后得到的数字为N，转换公式为：

W = 40 000 x N/ 27 648 (kg)

注意在运算时一定要先乘后除,否则可能 会损失原始数据的精度。

3.结论

电子秤计算实际载荷时，主要考虑以下 两点：

1)不同的极性设置它的正常显示范围是 不一样的,计算公式也就不一样。所以设计电 子秤时定要先匹配现场量、变送量、转换工程量之间的关系，计算实际载荷时再选择正确 的公式；

2)起重机在加速和减速的过程中，计算的 载荷有偏差，有效值在起升匀速时最接近实际 值,所以在程序段中需要读取变频器速度给定 值和反馈值的偏差，取偏差接近零作为前提条 件。其他钢丝绳抖动因素，可以设计软件滤波 器,取平均值的编程方法。