科技应用Ｉ Ｓ。＿ｅｎ 。一Ｔ。。ｈ ｎ ０ ＿探究称重传感器在电子料位计中 应用的 绍 宁波控泰电气有限公司 杨青锋 福 Ｊ＇ｌ精控自动化设备有限公司 郭［摘俊 要】 称重传感器被称为电子称重系统及电子衡器中的心脏部件。称重式电子料位 计解决了对于固体物料表面不平、灰尘等造成的测量不准确的固有问题，广泛应用于石化、 塑料、水泥、医药、饲料、食品、冶金、轻工、建材、环保等行业，实现对料位的上下限报 警和控制。本文阐述了称重式电子料位计的组成及工作原理，称重传感器的选型，电子料位 计现场安装调试流程以及注意要点。 【关键词】称重传感器；电子料位计；现场施工；调试 ［中图分类号】ＴＨ７１５；ＴＰ２１２【文献标识码】Ｂ［文章编号】１Ｏ０３—５７２９（２Ｏ１７）１２—００１７—０３ Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｂｉｔ ｍｅｔｅｒ Ａｒｔｉｃｌｅ ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｅ ｋｎｏｗｎ ａｓ ｔｈｅ ｈｅａｒｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ．Ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｕｎｅｖｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｏｌｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｉｎａｃｃｕｒａｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｌｅｖｅｌ ｍｅｔｅｒ，ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ，ｐｌａｓｔｉｃｓ，ｃｅｍｅｎｔ，ｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｆｅｅｄ，ｆｏｏｄ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ｌｉｇｈｔ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｌｉｍｉｔ ａｌａｒｍ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌｅｖｅｌ ｇａｕｇｅ，ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｔｅｒｉｌ ｌａｅｖｅｌ ｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｅｉｇｈｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｅｒ；ｆｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ １ 前言 称重式电子料位计解决了对于固体物料表面不平、 灰尘等造成的测量不准确的固有问题，广泛应用 于石化、塑料、水泥、医药、饲料、食品、冶金、 轻工、建材、环保等行业，实现对料位的上下限 报警和控制。 ２称重式电子料位计的构成及工作原理 称重传感器被称为电子称重系统及电子衡器 中的心脏部件。科学技术的飞速发展，由称重传 感器制作的电子称重系统及电子衡器也已广泛地 应用到各行各业，实现了对物料的快速、准确的 称量。特别是随着微处理机的出现，工业生产过 程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为 料位计是指对容器中固体物料高度（重量）的 过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重 的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤 等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、 生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等， 变化进行实时检测的一次仪表。通常输出４－２０ｍＡ 或１－５Ｖ的标准信号与二次仪表或计算机系统连接， 也可以通过ＲＳ一４８５或Ｍｏｄｂｕｓ／Ｐｒｏｆｉｔｂｕｓ／Ｈａｒｔ现场总 线方式与计算系统相连接。料位计也称为料位变 送器、料位控制器、料位仪、物位计等。 都应用了称重传感器。 ｉｃａｔｉｏｎ ｌ科技应用 称重式料位计由料仓（或称料罐、料槽等）、支撑 选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏 体、称重传感器、称重控制仪表等几大部分组成。 其中，料仓及支撑体是被称量物体与转换元件之 间的机械传力复位系统，包括接受被称物体载荷 的粮仓、传力复位机构、限位装置等，它是称重 式电子料位计的主要承载部件，起到了承受物体 重量的作用。料仓和传力机构负责将物体的重量 载及动载因素综合评价来决定。一般来讲，传感 器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称 量的准确度就越高。但是在实际的使用当中，由 于加载在称重传感器上的载荷除被称量物体外， 还存在承载体自重、皮重、偏载及振动冲击等载 荷，因此选用称重传感器时，要考虑诸多方面的 准确的传递给称重传感器。称重传感器（一次仪表） 因素，保证传感器的安全和寿命。下面给出一个 位于料仓和支撑体之间，将被称物体的重量按一 定的函数关系转换为相应的毫伏级电信号，通过接 线盒信号电缆输出到称重控制仪表（二次仪表）。经 处理后仪表直接显示被称物体的重量数据并实现将 重量数据转化成４－２０ｍＡ或１￣５Ｖ的标准信号；或 者以ＲＳ一２３２、ＲＳ一４８５、Ｍｏｄｂｕｓ／Ｐｒｏｆｉｔｂｕｓ／Ｈａｒｔ传输 给控制终端。称重控制仪表也可预先设置在不同 重量值实现继电器输出来控制物料的自动加减。 ３称重传感器选型 称重传感器在选用时要考虑到很多因素，实 际的使用当中主要从下列几个因素考虑。其次称 重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度 值等也是选用中必须认真考虑的指标。 ３．１使用环境 称重传感器实际上是一种将质量信号转换成 可测量的电信号输出装置。首先要考虑传感器所 处的实际工作环境，这点对于正确选用传感器至 关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的 安全和使用寿命，乃至系统的可靠性和安全性。 一般情况下，高温环境对称重传感器造成涂覆材 料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化 等问题；粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响； 在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损 或产生短路现象；电磁场对传感器输出会产生干 扰。相应的环境因素下选择对应的称重传感器才 能满足必要的称量要求。 ３．２重传感器的数量和量程 称重传感器数量的选择是根据称重系统的用 途、承载体需要支撑的点数（支撑点数应根据承载 体几何重心和实际重心重合的原则确定）而定。一 般来说有几个支撑点就选用几只称重传感器。 传感器的量程选择可依据称重的最大称量值、 ～ … ｉ 经过大量实验验证的经验公式。 公式如下： Ｃ＝Ｋ０×Ｋ１ Ｘ Ｋ２ Ｘ Ｋ３（Ｗｍａ】【＋Ｗ）／Ｎ 式中：Ｃ——单个传感器的额定量程 ｗ——承载体自重 ｗｍａｘ——被称物体净重的最大值 Ｎ——承载体所采用支撑点的数量 Ｋ 保险系数，一般取１．２—１＿３之 间 Ｋｌ——冲击系数 Ｋ２——承载体的重心偏移系数 Ｋ３——风压系数 ３－３称重传感器的安装方式 称重传感器的安装方式主要取决于称重的类 型和安装空间，保证安装合适，称重安全可靠； 另一方面要考虑厂家的建议。对于传感器制造厂 家来讲，它一般规定了传感器的受力情况、性能 指标、安装形式、，结构形式、弹性体的材质等。 ３．４称重传感器的准确度等级选择 称重传感器的准确度等级技术指标中包括非 线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等。在选用 的时候不应该盲目追求高等级的传感器，应该考 虑电子衡的准确度等级和成本。一般情况下，选 用传感器的总精度为非线性、不重复性和滞后三 项指标的之和的均方根值略高于秤的精度。 ４称重式料位计的现场安装、调试 本文以各种大中型配料仓采用压式称重传感 器的安装为例进行介绍。 ４．１现场安装特点 （１）称重传感器安装难度大，料仓重量比较 重，有的甚至达到上百吨重。在整个料仓安装 （包括内衬安装）焊接完成前，称重传感器不能进 科技应用Ｉ Ｓ。ｌｅｎ。。一Ｔ。。ｈ 行安装。 ｂ将４个千斤顶（千斤顶型号规格的选择根 据料仓的重量进行确定）分别安放在临时支撑的 边缘上，在４个位置同时启动千斤顶，将料仓缓 慢的顶起，顶起的高度能够将临时支撑取出即可。 ｅ将临时支撑移开称重传感器安装的位置， 但要保证临时支撑对料仓要有支撑作用。 ｄ称重传感器上下底座及附件安装（用平垫 铁和铜垫片进行调整），用水准仪将传感器上下底 座找平后，其误差不应超过２ｍｍ，将称重传感器 上下底座满焊，焊接的过程中要将传感器取出。 图１ ｅ焊接完成后，将４个位置的称重传感器安 放就位。 （２）称重传感器安装过程中，利用千斤顶顶升 技术，实现料仓的顶升，完成了传感器的安装。 （３）安装工艺简单，容易实施操作、安装精度 ｆ将临时支撑取出，４个位置同时将千斤顶 缓慢卸力，将料仓缓慢的放在已经安装好的称重 高等优点。 （４）利用“模拟标定法”，调试精度高、方法 简单、适用，满足了称重计量的要求。 ４．２安装流程及要点 （１）施工流程 传感器上。 ｇ将上、下套件可靠的用接地线连通。 ｈ传感器安装就位后，禁止电焊操作时，电 流流过传感器本体。 ３）电气系统回路调试 ａ检查接线称重检测回路接线是否正确，电 源回路绝缘是否良好。 称重传感器安装位置确定一临时支撑制作安 装一称重传感器及附件安装 电气回路接线检 查一料仓称重传感器系统模拟调试一系统标定 投入试运行一资料整理＿÷运行 （２）现场安装的要点 ｂ用精密万用表测量料仓４个传感器输出电 阻值是否平衡，如果不平衡，调整传感器补偿接 线盒内的精密电位器，使其４台称重传感器的输 出信号平衡。 ｅ对称重系统回路进行送电。 １）料仓称重传感器底座标高确定及临时支撑 座的安装 在料仓基础安装完成后，料仓没有就位前 ４）系统标定（实际以称重系统所配的仪表调 试手册为准） （如果料仓就位后四点标高测量就会有难度），首 先将需要安装称重传感器４点位置标高，确定是 否在一个水平面上。一般建议控制的３－５ｍｍ左 ａ称重传感器的电气零位标定 ｂ料仓皮重清零 ｃ砝码标定 右。制作临时支撑的高度要比称重传感器的实际 高度高２０ｍｍ，以便称重传感器安装时操作方便。 称重传感器临时支撑在料仓就位的同时进行安装， 临时支撑不需要满焊，以便以后好拆除。 ２）压式称重传感器的安装。 称重传感器安装的前提条件：料仓上所有工 艺的电焊工作或有强电流作业的工作必须完成后， 才能进行传感器安装。 ａｄ称重系统模拟检测 ｅ仪表标定完成后，对各种实际需求的应用 参数进行设置，将各种试验调整数据记录整理好 并归档。 这里需要强调的是在安装、调试及使用的过 程中还必须重视安全及环境措施。任何施工都必 须遵循其应有的行业规范和制度。 ５结语 （下转３３页） 确定称重传感器的位置：保证料仓上４个 传感器对称并均匀受力。 ＿ 技术交流ｌ Ｔ。。ｈ ｎ ｏｌ。ｇｖ Ｅ 。ｈ。 ａ。 意接线盒内正常情况下除了电阻和可调电阻外， 不应再有别的东西，如有异物，且还有外加引线， 则可能是作弊器。 ４对于大型衡器防作弊的建议 ４．１建议使用单位有条件的情况下尽量购买大 企业生产的衡器，大型企业生产的衡器，其产品质 量售后服务，生产资质一般都比较可信、可靠。 ４．２建议尽量选用数字式传感器，其防作弊 功能优于模拟式传感器的衡器。 使用高强度螺纹传感器，一方面可防止鼠咬，另 方面，可提高防作弊能力。 ４．４应建议使用单位安装监控设备，以提高 秤的安全防护等级。 ４．５建议开放式地基衡器周边应加装防护网， 防止在传感器引线加装遥控器。 一（作者通讯地址：陕西省西安市雁塔区东仪路３号 邮政编码：７１００００ 收稿日期：２０１７—０８—１７） ４＿３衡器安装时应要求使用高强度穿线管， ＼ ＼ｓ 【编辑史超】 （上接１９页） 称重式电子料位计，经过实际调研和工程中 实践，与传统方法相比较，减小了施工难度，降低了 劳动强度，缩短了施工工期，节省了大型吊车的 ２０１０年０８月（济南） 作者简介： 杨青锋（１９７９－），男，陕西渭南人，高级工程师，现为 中国衡器协会技术专家委员会委员；中国力学学会高级会 员；中国衡器协会职业教育工作委员会委员；《衡器》期刊 编委；陕西＿Ｔ－，＿Ｉｋ职业技术学院客座教授；全国衡器标准化 使用，节约了施工机械成本，提高了经济效益。 同时保证了称重传感器的安装和调试精度，受到 了好评。因此，在现场的使用和调试过程中必须 具有清晰的操作思路，认真的分析，积极的总结 技术委员会观察员；《工业计量》通讯员；长期致力于称重 测力传感技术和电子称重系统工程的研究和开发，曾在 《中国计量》、科量技术》、《衡器》、（（衡器工业通 等 期刊发表论文４０余篇。 郭俊（１９９０一），男，江西赣州人，助理工程师，从事称 重系统工程的设计与开发。 （作者通讯地址：宁波市江北洪塘路２５号 邮政编码：３１５０２０ 收稿日期：２０１７—０３—０１） 和积累现场操作经验。如果这样的话，可以大大 减少现存的故障问题，可为现场调试节约人量的 时间，为日后的维护提供方便。 参考文献： 【１】杨青锋，董海涛．探究我国称重传感器的现场使用与调试 Ⅱ】．衡器．２００５（０４）． 【２ 刘九卿．２】称重传感器专业培训ＰＰＴ讲义．中国衡器协会． ； 【编辑史超】 （上接２８页） 扎实基础。 参考文献： …１ 方原柏：国产高性能皮带秤技术的发展［Ｅ１．昆明仪器仪 表学会：高性能皮带秤技术研讨会论文集，２０１５：１－５． 工程师，中国计量测试学会会员，四十年前起涉足电子衡 器在钢铁企业中的推广应用，近二十五年在皮带秤开发生 产单位从事产品的测评和改进工作。近年曾担任国家衡器 职业资格培训系列教程编审委员会委员，《衡器整机装配调 试工》连续累计自动衡器篇章主笔，并在各类期刊和研讨 会论文集上发表论文数十篇，是四项已授权发明和实用新 型专利的发明人。 （作者通讯地址：南京市浦口区明发滨江新城１３４栋９０３号 邮政编码：２１００３１ 【２】［英】Ｋ．Ｅ．Ｎｏｒｄｅｎ著，陆伯勤，等．译：工业过程用电子秤［Ｉ 北京：冶金工业出版社，１９９１：２１２￣２１３． ［３】盛伯－湛．阵列皮带秤内力理论浅释Ⅱ】．衡器，２０１６，０８：１４＂２０． ［４】 盛伯湛：ｚＬＮＥＴ Ｍ一２０１５，０８：１６￣１９． 阵列皮带秤 的好搭档Ⅱ】．衡器， 收稿日期：２０１７—０３—１４） 作者简介： 作者：盛伯湛（１９４６一），男，冶金自动化专业，高级 【编辑史超】