Статья завершает цикл о весоизмерительной электронике разбором аналоговых усилителей, аналого-цифровых преобразователей, контроллеров на DIN-рейку и многоканальных систем. Снятое с производства поколение индикаторов разобрано в статье Весовые индикаторы серии FT-1x, текущее в статье Весовые индикаторы Flintec. Здесь же даётся ответ на вопрос, какая электроника применима при работе с контроллером, и краткое сравнение её типов.
Эти приборы в основном не имеют дисплея, а если и имеют, то минимальный, для визуального контроля значений на месте. Основная работа же с прибором идёт на контроллере или ПК. Настройку и калибровку выполняют через сервисный порт прибора и ПО производителя. При работе прибор отдаёт вес контроллеру по шине или аналоговым сигналом, а оператор видит его на панели ПЛК или в SCADA. Монтируют прибор в шкаф автоматики на DIN-рейку или встраивают в изделие платой.
Деление на типы осуществляется по:
- виду выходного сигнала: аналоговый или цифровой по порту и шине,
- числу датчиков и каналов,
- исполнению: плата или корпус для DIN-рейки,
- наличию метрологического одобрения.
Краткое сравнение собрано в таблице «Что выбрать под задачу», описание каждого прибора ниже.
Три способа передачи веса в систему управления
Прибор выбирают в зависимости от того, в каком виде контроллер принимает вес. Способов три.
- Аналоговый сигнал 4–20 мА или 0–10 В. Контроллер читает его модулем аналогового ввода. Одно значение без диагностики, подходит для ПЛК без цифровых интерфейсов. Подойдут усилители: FAA-26 и FAA-27, FAA-28, EA250.
- Цифровая передача по последовательному порту или промышленной шине. Контроллер получает вес в цифровом виде, а вместе с ним состояние прибора, команды обнуления и тарирования, уставки. Применимы: серия FAD (FAD-4, FAD-30, FAD-40), серия LDU (LDU 68.1, 68.2, 69.1 и 78.1, LDU 179.1), модуль EM100 в четырёх версиях, контроллеры DAD 141.1, DAD 142.2, DAD 143.1 и DAS 72.1.
- Многоканальная система. Набор измерительных модулей на общей внутренней шине с одним шлюзом в сеть предприятия: контроллер работает с десятками точек взвешивания через один адрес, а каждый модуль ведёт свою точку. Применимы: MCS-08 и MCS-64, до 8 и до 64 каналов соответственно.
Развилки между индикатором, преобразователем и многоканальной системой смотрите в статье Как выбрать весовой индикатор, развилка 3. Схемы подключения к контроллеру, заземление и экран смотрите в статье Подключение тензодатчика, раздел «Подключение к ПЛК».
Аналоговые усилители: сигнал 4–20 мА или 0–10 В
Усилитель принимает милливольты с моста тензодатчика и выдаёт стандартный токовый или потенциальный сигнал. Это самый короткий путь веса в контроллер: аналоговый вход есть у любого ПЛК, протокол обмена не нужен. Взамен контроллер получает одно число без диагностики датчика, а обнуление и тара делаются на стороне ПЛК или дискретным входом прибора. В каталоге четыре усилителя: три FAA на DIN-рейку и EA250 в корпусе IP65. Раздел Аналоговые усилители.
FAA-26
Усилитель для одиночных весов на четыре датчика по 350 Ом или двенадцать по 1100 Ом. Сделан так, чтобы наладчик обошёлся без компьютера: ноль и усиление выставляются двумя поворотными переключателями на передней панели по контрольному грузу, три светодиода показывают режим работы и ошибку. Выход задаётся перемычкой: 4–20 мА или 0–10 В. Выход согласован на заводе, поэтому масштаб можно выставить и на стороне ПЛК, без подстройки на самом усилителе. Кабель до датчиков до 300 м, схема четырёхпроводная. Корпус на DIN-рейку, IP20, питание 12–28 В.
FAA-27
Та же измерительная часть с реле и портом для компьютера. FAA-27 применяют, когда усилитель должен ещё и срабатывать по весу: два релейных выхода на 230 В, 1 А включают клапан или сигнализацию по заданному значению, и простой дозатор или защита от перегруза собираются без ПЛК. Порт RS-232 и ПО xFace позволяют откалибровать прибор с компьютера без контрольного груза и настроить цифровой фильтр. К выходам 4–20 мА и 0–10 В добавлены 0–20 мА и 0–5 В. Датчики, кабель, корпус и питание те же, что у FAA-26.
FAA-28
Усилитель для систем крупнее и для обслуживания без остановки линии. Он питает до восьми датчиков по 350 Ом, работает по шестипроводной схеме с кабелем до 1000 м на квадратный миллиметр сечения и делает до 800 измерений в секунду, поэтому подходит для динамики: конвейерных весов и быстрого дозирования.
Для эксплуатации важнее другое: аналоговые выходы всех FAA-28 согласованы на заводе, и даташит допускает замену прибора без повторной калибровки системы. Калибровать можно грузом до 20 % от наибольшего предела, электронно с компьютера без груза или через ПЛК. Есть цифровой вход обнуления и два релейных выхода по заданному весу, как у FAA-27. Корпус на DIN-рейку, IP20, питание 12–28 В.
EA250
Усилитель для измерений силы, момента и давления. Чувствительность входа переключается от 0,06 до 30 мВ/В, поэтому к нему подключают датчики с любой чувствительностью, включая весовые на 2 мВ/В. Полоса пропускания до 6 кГц с фильтром от 1 Гц до 5 кГц передаёт быстрый процесс: удар, вибрацию, ход пресса. Шесть типов выхода на выбор, включая биполярные ±5 и ±10 В для датчиков, работающих на растяжение и сжатие.
Схема аналоговая, без оцифровки: настройка нуля и усиления потенциометрами и переключателями. Питает до четырёх мостов по 350 Ом. Корпус IP65 для монтажа на стену с тремя кабельными вводами, версии питания на 110/230 В переменного и 18–24 В постоянного тока. Даташит называет применения: силоизмерение, взвешивание силосов, системы сбора данных и связь с ПЛК.
Аналого-цифровые преобразователи серии FAD
Преобразователь оцифровывает сигнал датчика и передаёт вес контроллеру или компьютеру командами по последовательному порту или по промышленной шине. Контроллер получает вес и состояние прибора, может обнулять, тарировать и задавать уставки. Преобразователи FAD выпускаются в корпусе для DIN-рейки и ставятся в шкаф автоматики без адаптеров и коробок. Серия закрывает два случая: прибор с раздельными входами для четырёх датчиков (FAD-4) и шинный преобразователь на одну точку взвешивания (FAD-30 и FAD-40). Раздел Аналого-цифровые преобразователи.
FAD-4
Преобразователь на четыре датчика с раздельными входами: каждый датчик подключён к своему входу, и прибор калибрует и корректирует углы по каждому отдельно. Это решение для бункеров и силосов, которые нельзя нагрузить контрольным грузом: калибровка выполняется по паспортным мВ/В каждого датчика, а перекос нагрузки прибор видит по каналам. Прибор из ранней серии FAD, снят с производства, в статье остаётся для общей картины серии.
Связь по RS-485, до 63 приборов в системе с одним блоком управления FDT-A/B, который даёт дисплей и клавиатуру. Корпус из нержавеющей стали IP65, поэтому FAD-4 устанавливают и у весов, вне шкафа. Одобрение класса III на 10 000 делений вместе с блоком FDT-A/B. Скорость до 80 измерений в секунду делится на число датчиков, для динамики прибор не предназначен. В опциях токовый выход и две уставки.
FAD-30
Базовый прибор текущей серии: преобразователь на одну точку взвешивания с питанием до шести датчиков по 350 Ом. Вес он отдаёт по шине, а уставками и логикой управляет ПЛК. Выпускается в десяти исполнениях для шин: RS-485, Modbus RTU, Profibus DP, Profinet, CANopen, Ethernet TCP/IP, EtherNet/IP, EtherCAT, CC-Link, Powerlink. Исполнение выбирают по сети контроллера: если ПЛК опрашивает приборы по RS-485, достаточно базового исполнения или Modbus RTU, для сетей на промышленном Ethernet берётся Profinet, EtherNet/IP или EtherCAT.
Измерительная часть у всех исполнений одна: 24-битный АЦП, до 800 измерений в секунду, линейность 0,0015 %, калибровка электронно без грузов или контрольными грузами. Настройка с компьютера через сервисный порт RS-232. Метрологического сертификата нет.
FAD-40
FAD-30 с дискретными входами и выходами. Его применяют, когда прибор должен сам срабатывать по весу без участия ПЛК: два настраиваемых входа-выхода и дополнительный выход работают как уставка с гистерезисом, допусковый контроль или как обнуление и тарирование от внешней кнопки. Так простой дозатор или сигнализация перегруза собираются на одном приборе, а ПЛК только читает вес. Исполнения по шинам, измерительная часть, настройка и отсутствие метрологического сертификата те же, что у FAD-30.
Аналого-цифровые преобразователи серии LDU и модуль EM100
LDU и EM100 выпускаются платой: LDU 179.1 и EM100 без корпуса, LDU 68.1, 68.2, 69.1 и 78.1 в стальном кожухе. Их устанавливают в клеммную коробку у датчиков, в корпус собственного изделия или на адаптер для DIN-рейки. Вес передаётся командами по последовательному порту или по шине CANopen. Это выбор производителя весов и оборудования, которому нужна измерительная часть внутри своего изделия.
LDU 68.1, 68.2, 69.1 и 78.1
Серия LDU это базовый преобразователь на RS-485 и RS-232: до 32 приборов на одной шине, настройка и калибровка из ПО DOP. Четыре версии закрывают разные задачи, от простого учёта до дозирования:
- LDU 68.1: базовая версия с одобрением класса III.
- LDU 68.2: та же без метрологии, для промышленного учёта.
- LDU 69.1: прецизионная, разрешение свыше миллиона отсчётов, калибровка по мВ/В, линеаризация по семи точкам и синхронизация нескольких приборов. Применяют на многоканальных измерениях и стендах.
- LDU 78.1: для дозирования, 2400 измерений в секунду и встроенные команды наполнения, дозирования и контрольного взвешивания.
Модуль 82 × 31 мм в стальном кожухе монтируют на DIN-рейку через адаптер с винтовыми клеммами или в цифровую клеммную коробку KAL-4, где под него предусмотрен разъём. Для связи с компьютером и шиной предусмотрены адаптеры UA 73.2 (RS-485/RS-422) и UA 77.1 (переход RS-422 в RS-232). Питание 12–24 В, датчики по шестипроводной схеме.
LDU 179.1
Точная версия LDU с шиной CANopen: линейность 0,0005 %, разрешение до 880 000 отсчётов, до 1200 измерений в секунду, одобрение типа ЕС класса III на 10 000 делений. Применяют там, где сеть контроллера построена на CANopen или где нужна точность выше базовой серии, например в поверяемых весах и на дозировании с малыми порциями. Для наполнения, дозирования и контрольного взвешивания в приборе есть специальные команды.
Питает до шести датчиков по 350 Ом, калибруется электронно по мВ/В без грузов или контрольными грузами, имеет два входа и два выхода. Второй интерфейс RS-232 служит для настройки с компьютера из ПО DOP. Плата без корпуса массой 28 г, IP00: ставится внутрь изделия или в клеммную коробку.
EM100
Модуль для встраивания в собственное изделие: измерительная часть весов на плате массой 30 г с интерфейсами CANopen, RS-232 и RS-485, USB служит для настройки и обновления прошивки. EM100 выпускается в четырёх версиях, каждая сертифицирована для своего режима взвешивания:
- EM100-G: обычные весы, OIML R76, класс III, 10 000 делений.
- EM100-C: контрольное взвешивание, OIML R51.
- EM100-F: гравиметрическое наполнение, OIML R61.
- EM100-A: высокоточные весы, OIML R76, класс II, 20 000 делений, питание моста переменным током.
Модуль подбирают по стандарту, по которому будет сертифицировано готовое изделие: чеквейер получает версию C, дозатор версию F, платформенные весы версию G. Питает до шести датчиков по 350 Ом, делает до 1200 измерений в секунду (версия A до 80), имеет два входа и два выхода, калибруется электронно по мВ/В или грузами из ПО FDC. Для установки у датчиков есть клеммная коробка JBE с гнездом под модуль.
Контроллеры на DIN-рейку: серии DAD и DAS
У этих приборов измерительная часть индикатора, а корпус для шкафа: DIN-рейка TS35, служебный светодиодный дисплей на шесть разрядов и четыре клавиши для настройки и контроля на месте. Три версии DAD различаются шиной и наличием аналогового выхода, DAS 72.1 предназначен для динамических измерений. Раздел Индикаторы и контроллеры.
DAD 141.1
Контроллер для одной весовой системы с полным набором интерфейсов в базовой поставке: Ethernet с Modbus TCP, последовательный порт RS-422/485, изолированный аналоговый выход 4–20 мА или 0–10 В и три логических выхода, которыми прибор управляет клапаном или заслонкой сам, без ПЛК. Его применяют там, где в одном шкафу нужны и вес в сеть, и аналоговый сигнал в существующий контур регулирования, и управление исполнительным механизмом.
Питает до шести датчиков по 350 Ом, делает до 600 измерений в секунду, одобрен для торговли по OIML R76 на 10 000 делений. Настройка с клавиш, из ПО DOP 4 на компьютере или с телефона через приложение AnDOP. Калибровка контрольными грузами или электронно по мВ/В.
DAD 142.2
Та же измерительная часть для сети Profibus DP: разъём DB9, до 12 Мбит/с, плюс RS-422/485 с Modbus RTU. Аналогового выхода нет, три логических выхода и два входа те же, что у DAD 141.1. Выбор для предприятий, где АСУ ТП построена на Profibus и вес нужен в ней как ещё один узел сети. Одобрение то же, 10 000 делений класса III.
DAD 143.1
Версия для промышленного Ethernet: Profinet, EtherNet/IP и EtherCAT, Modbus TCP штатно. Два порта со встроенным коммутатором, поэтому приборы соединяют в линию без отдельного коммутатора. Аналоговый выход и логические выходы как у DAD 141.1, одобрение то же. Применяют в новых системах, где сеть контроллера уже построена на промышленном Ethernet.
DAS 72.1
Индикатор процессов для динамики: 2400 измерений в секунду и функции пиков. Помимо установившегося веса он фиксирует максимум, минимум, среднее и удержание значения, и по любой из этих величин формирует аналоговый выход 0/4–20 мА. Так контроллер получает, например, пиковое усилие пресса за цикл одним аналоговым сигналом, без обработки потока измерений. Применяют на прессах, испытательных стендах и дозаторах, где нужно пиковое усилие.
Связь по RS-422/485 до 32 приборов на шине, три входа и три выхода, дисплей на пять разрядов. Корпус на DIN-рейку, IP20, на заказ IP65. Метрологического сертификата нет.
Многоканальные системы MCS
Многоканальная система нужна, когда точек взвешивания много: несколько бункеров на одной площадке, ячейки многоголовочных весов, десятки дозаторов на линии. Вместо отдельного прибора на каждую точку ставят набор модулей на общей внутренней шине с одним шлюзом в сеть предприятия. Контроллер работает со всеми каналами через один адрес.
MCS-08
Система до 8 каналов на модулях FAD-серии: измерительный модуль MCS-08AD повторяет FAD-30 по характеристикам, до шести датчиков по 350 Ом и 800 измерений в секунду на канал. Шлюз один на систему, его выбирают по сети предприятия: Profibus DP, Profinet, Modbus RTU или Ethernet TCP/IP. Измерительные модули при этом одни и те же, под сеть меняется только шлюз. К системе добавляют до 8 модулей входов-выходов с четырьмя реле каждый и один дисплейный модуль, который показывает вес выбранного канала на месте. Система собирается на DIN-рейке в шкафу. Метрологического сертификата нет.
MCS-64
Система до 64 каналов на весовых процессорах LDM 88.1. У каждого процессора свои четыре входа, четыре выхода и встроенная программа на выбор: автоматический весовой контроллер для чеквейеров и многоголовочных весов, контроллер наполнения жидкостями, гранулами и порошками, контроллер дозирования по убыли веса. Цикл наполнения ведёт сам процессор, ПЛК получает результат и задаёт рецепт по шине CANopen, Profibus DP или Ethernet с Modbus TCP.
Процессор делает 2400 измерений в секунду и имеет испытательный сертификат по OIML R76 на 10 000 делений. Процессоры ставятся на платы по 2, 4 и 8 слотов, платы монтируются на DIN-рейку.
Что выбрать под задачу
| Задача | Прибор | Чем закрывает | Преимущество |
|---|---|---|---|
| Аналоговый сигнал, датчиков до 4 | FAA-26, FAA-27 | выход 4–20 мА или 0–10 В, калибровка переключателями по грузу | у FAA-27 два релейных выхода и калибровка с компьютера |
| Аналоговый сигнал, датчиков до 8 | FAA-28 | выход 4–20 мА или 0–10 В, 800 измерений в секунду | замена прибора без перекалибровки, eCal без груза |
| Аналоговый сигнал с датчиков силы, момента и давления | EA250 | чувствительность входа 0,06–30 мВ/В, полоса 6 кГц | шесть типов выхода, корпус IP65 |
| Последовательный порт RS-485 или RS-232 | FAD-30 и FAD-40 в базовом исполнении и MB, FAD-4, LDU, EM100, DAD 141.1, DAD 142.2, DAS 72.1 | команды ASCII или Modbus RTU | несколько приборов на одной шине: до 32 у LDU, до 63 у FAD-4 |
| Сеть CANopen | FAD-30 CO, FAD-40 CO, LDU 179.1, EM100, MCS-64 | штатный интерфейс CAN или шлюз CGM 85.1 | у LDU 179.1 и EM100 одобрение OIML при работе по CAN |
| Сеть Profibus DP или Profinet | FAD-30 и FAD-40 в исполнениях PB и PN, DAD 142.2, DAD 143.1, MCS-08, MCS-64 | исполнение прибора или шлюз системы | у MCS один шлюз на всю систему |
| Сеть Ethernet: Modbus TCP, EtherNet/IP, EtherCAT | FAD-30 и FAD-40 в исполнениях EN, EI и EC, DAD 141.1, DAD 143.1, MCS-08 EN, MCS-64 | изолированный порт Ethernet | у DAD 143.1 два порта со встроенным коммутатором |
| Бункер или платформа, где углы нельзя выставить грузом | FAD-4 | четыре раздельных входа, коррекция углов по мВ/В датчиков | корпус из нержавеющей стали IP65, монтаж у весов |
| Встраивание в собственное изделие | EM100, LDU | плата без корпуса или в стальном кожухе | у EM100 версии для OIML R76, R51 и R61 |
| Много точек взвешивания в одном шкафу | MCS-08, MCS-64 | до 8 или до 64 каналов через один шлюз | у MCS-64 программа дозирования в каждом канале |
| Управление клапаном без ПЛК | DAD 141.1, DAD 142.2, DAD 143.1, DAS 72.1, FAA-27, FAA-28, FAD-40, MCS-08 с модулем IO, MCS-64 | логические или релейные выходы по заданному весу | у MCS-64 полный цикл наполнения в процессоре |
| Динамика и пики усилия | DAS 72.1 | 2400 измерений в секунду, пик, среднее, удержание | аналоговый выход по любой из величин |
| Весы с одобрением типа по OIML | DAD 141.1, DAD 142.2, DAD 143.1, LDU 179.1, LDU 68.1, 69.1 и 78.1, FAD-4, EM100, MCS-64 | одобрение класса III, у EM100-A класса II | у DAD сертификат ЕС на серию до 28.04.2027 |
Матрица «модель × интерфейс» по всем преобразователям есть в описании раздела Аналого-цифровые преобразователи.
Опишите задачу: что взвешиваете, куда передаётся вес, какой протокол принимает контроллер и сколько датчиков в системе. Подберём прибор и соберём связку с датчиками.
