1.概述
1996年，提出全集成自动化技术TIA(TotallyIntegratedAutomation)，这是一个自动化系统技术与产品的核心思想与主导理念，TIA是集高度的集成统一性和前所未有的开放性于一身，标准化的网络体系结构，统一的编程组态环境和高度统一的数据集成，使TIA为企业实现了横向和纵向的信息集成。领先的通讯标准，基于组件的自动化技术与IT集成，使TIA对全球自动化市场的产品和服务范围真正开放。从最初的规划与设计、工程的实施到安装与调试、运行与维护，以至于系统的升级改造，TIA使企业在整个生命周期中获得最高的生产力和产品质量，并显著降低项目成本。此外，TIA还能大大缩短产品上市和系统投入运行的时间，从而全面增强企业核心竞争力。
由于称重系统结构相对复杂，维护量较大，长期以来一些称重设备制造厂家一直在考虑如何设计一种既能减少成本、简化称重系统结构，又能提高称重系统整体性能的解决方案。基于TIA的设计理念，设计推出了以SIMATICS7为核心的SIWAREX称重方案，无疑是一种满足新要求的一种可行的解决方案。SI-WAREXI/O卡可以与称量仪表的检测元件相连，如用于非自动称重衡器的MS、U、CS、CF、FTA称重模块，而近年来推出的FTC（flexibletechnol-ogycontinuousweighing，柔性连续称重技术）称重模块除仍可用于非自动称重衡器外，更适合于高速、高精度的连续自动称重衡器，如皮带秤、失重秤、冲板流量计及高精度的双向测力等。
通过FTC称重模块，可以将现场的称重衡器直接集成于PLC控制系统中，构成全集成称重控制系统，在这个系统里，由FTC称重模块执行称重衡器功能，由PLC的CPU执行连锁控制功能、与上位机的通讯功能等。
2FTC称重模块介绍
2.1FTC称重模块的集成
FTC称重模块可直接集成到SIMATICS7-300中或以远程I/OET200M方式通过PROFIBUS-DP总线集成到SIMATICS7和SIMATICPCS7系统中，FTC称重模块集成到SIMATIC系统时所需硬件：24V电源模块和PLC的CPU模块，如图1所示。当集成到S7-300时，为S7-300的CPU模块；当集成到S7-400或PCS7时，为ET200M的CPU模块。配用的软件则为SIWAREXFTC软件包和RS232连接电缆。

2.2FTC称重模块的应用场合
SIWAREXFTC称重模块实际上是一种可编程、多功能型称重仪表，主要用于连续自动称重衡器（但也可用于非自动称重衡器），通过设定FTC模块中的参数，可以实现以下功能：
符合OIMLR76非自动称重衡器，例如：料斗秤、平台秤、吊车秤和称重式料位仪；
皮带秤（包括带PID控制的称重给料机）；
失重秤（包括PID控制）；固体流量计（包括PID）；双向测力。
2.3FTC称重模块的特点
自动调零功能；
自动标定功能，具有电子标定、砝码标定和实物标定功能；
配有8路数字量输入/7路数字量输出，可自行设置为各种信号输入及多种报警和控制输出，配有4mA~20mA输出1路；
带四折线函数功能，可对荷重输入信号的非线性进行线性化转换；
带多种类型的滤波器，如临界阻尼滤波器、贝塞尔（线性相位）滤波器、巴特沃斯响应（最平坦响应）滤波器；
通过选择称重传感器的输入灵敏度1mV/V、2mV/V、4mV/V的选择，具有不同的mV信号输入量程；
通过称重传感器测量电路阻抗长期变化的测量作故障预诊断；
具有称重仪表数据备份/恢复功能，更换仪表无需重新标定。
FTC称重模块与FTA称重模块有很多相似之处，比如外形相同、接线端子及插头相同、1600万高分辨率相同、高精度0.005%相同、高采样速率400次/s相同、模块所带称重传感器信号输入相同、AO/DI/DO/高速计数器输入的点数相同和防爆性能相同等。但也有明显的不同：一是FTC称重模块可用于连续自动称重衡器；二是所配用的软件包不同，FTA称重模块配用的软件包带2的序号，而FTC称重模块配用的软件包带3的序号。
系统为FTC称重模块提供了一些用于操作和显示的画面，操作和监视画面如图2所示，皮带秤的参数画面如图3所示，显示内容都非常直观、清晰、形象、丰富。

2.4SIWATOOLFTC程序包
SIWATOOLFTC是一个用于调试和设置的专用程序，在Windows操作系统下执行操作。使用SIWATOOLFTC可以执行下列工作：
参数化和校正秤；测试秤的性能；
保存并打印秤数据；记录和分析称重时序。
从模块的诊断缓冲器中读出的数据可与参数保存在一起，并有助于分析称重模块的运行状态。
SIWAREXFTC称重模块带有一个用于检查称重时序的跟踪模式，跟踪模式所记录的重量值和相关状态可以用SIWATOOLFTC和MSExcel显示出来。
固件升级：可以在现场使用其他程序将新固件版本下载到SIWAREXFTC上。这意味着可以根据需要在现场和世界各地进行固件升级。
读出称重报告：累计存储信息可以保存在一个插在SIWAREXFTC中的MMC（微存储卡）上。SIWAREXFTC简单的配置：集成在SIMATIC中能获得用于皮带秤的可自由编程的模块式称重系统，该称重系统可以根据操作要求进行修改。
调试时，首先需要选择操作模式和定义参数，操作模式是确定FTC的应用场合是下列中应用的哪一种：是非自动称重衡器、皮带秤、失重秤、固体流量计还是双向测力。
所有参数被分成带序号的27组DR（数据记录），每一组又有数个或数十个参数需要设置（其中一部分可选用来自制造厂商的“默认值”），每修改一项参数，秤的行为就相应改变一点。DR5皮带秤参数的设置画面，如图4所示。

当要求FTC执行一次检查时，可以发送一个年“命令”，命令分成以下几组：维护和调节命令、秤的命令HAWI、皮带秤命令、记录命令和微存储器命令。每组命令又有若干条，并赋以数字编号。
当FTC收到这个命令并检查到未能执行时，通过输出一个“同步”信息，让用户得知其原因。比如数字编号1的命令是“打开维护模式”，FTC收到这个命令后将切换到维护操作；数字编号10的
命令是“运行阻抗校验”，FTC收到这个命令后将测量称重传感器的电阻值，并与储存的阻抗参考值对照；数字编号102的命令是“启用累积”，FTC收到这个命令后将开始累计功能；数字编号103的命令是“禁用累积”，FTC收到这个命令后将停止累计功能。
FTC称重模块内组合了信息缓冲器，他可以容纳最多100条信息，信息内容包括：数据和命令错误、技术信息错误和操作信息错误。这些信息可以保存并读取，从而帮助识别、分析和解决系统存在的问题。
3FTC称重模块在连续称重的应用
3.1早期PLC在连续称重的应用
自PLC问世以来，人们从一套生产装置最好只用一套控制系统的理念出发，一直在思索如何将称重设备接入PLC控制系统，当PLC开发了模拟量AI输入模块之后，条件就具备了一些，早在上世纪八十年代的中期，我们在昆明焦化制气厂备煤车间控制系统设计时，就用美国德州公司PM550中型PLC实现了将6台配料用的称重给料机纳入PLC控制系统工作，其中包括用PLC的温度输入模块（可接收热电偶及mV信号）直接接收称重传感器输出的mV信号，而称量仪表要求的调零、调量程等操作及物料量累计运算、PID料量控制等程序在PLC上通过用户编程实现[1]。
再往后，我们在市场上看到一些皮带秤生产厂家以小型PLC模块加HMI人机界面作为皮带秤或称重给料机的称重仪表，其构成与上面介绍的方案类似，称量仪表要求的调零、调量程等操作及皮带速度与皮带荷重的乘法运算、物料量累计运算、PID料量控制等程序在PLC上通过用户编程实现，只是以HMI人机界面作为操作和显示装置。
当早期推出普通的称重模块以后，由于这些称重模块已经具有模拟量AI输入模块所不具备的称重功能，比如向称重传感器提供稳压第    电源的供电功能、支持不用砝码进行理论校正功能、支持更换模块不必重新校验功能、RS232通讯口直接通讯功能和防爆功能等，较模拟量AI输入模块更适合称重设备使用。济南卷烟厂在烟草制丝线烟丝配比工艺段配比型电子皮带秤称重系统中采用了集成在S7-300PLC的SIWAREXU称重模块的控制系统。系统包括以下设备：CPU317-2PN/DP、FM350-2高速计数模块、SI-WAREXU称重模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块和电源模块。CPU317-2PN/DP主要用于主过程控制及Profinet通讯；称重传感器的重量信号由SIWAREXU称重模块采集；速度编码器的编码脉冲信号由高速计数模块采集；模拟量输入模块用于4mA~20mA流量外部设定信号采集；模拟量输出模块用于变频器控制及瞬时流量4mA~20mA输出；数字量输入输出模块用于皮带秤的数字量输入和输出控制以及提供与外部联机时所需的数字量输入和输出信号。但完成这些工作需编制软件程序，程序内容包括称重、流量配比控制和通讯等[2]。
3.2FTC称重模块在失重秤中的应用
失重秤的标准配置包括SIWAREXFTC称重模块、PLC、HMI操作面板、称重传感器、计量斗、喂料给料机和卸料给料机等组成，如图5所示。失重秤的配料过程分为喂料和卸料两个阶段：配料开始后，首先启动喂料给料机，由控制器对计量斗物料重量进行检测、采样，当计量斗物料重量达到配料设定的上限值时，停止喂料，这是喂料阶段；在卸料阶段，控制器启动卸料给料机，将计量斗中的物料卸到下一级输料设备送走，与此同时，控制器对计量斗物料重量进行检测、采样，直至计量斗物料重量达到配料设定的下限值；第二个喂料阶段开始，重新向计量斗喂料，而卸料给料机仍不停顿继续卸料；如此循环往复。

失重秤计量斗内每单位时间内物料重量的减少Δw/Δt对应失重秤的给料瞬时流量。失重秤控制器将dw/dt与预设定的给料流量进行比较，并通过调节卸料给料机的速度来自动修正，因此可以保持精确的给料流量。
采用合适的控制系统是保证失重秤配料精度的关键因素，这个控制系统既要保证控制系统和称量设备部分完美的结合，实现同步工作，也要保证过程的实时性、稳定性及可靠性，以使称量设备部分和控制部分之间能够顺畅地“沟通”，而对带FTC称重模块的PLC构成的全集成称重控制系统来说，由于称重和控制系统的一体化，完全能做到这一点[3]。
为了方便用户使用，某公司提供了TSLW-M、S型失重秤（如图6所示）的成套设备，其流量控制范围分别为30l/h~3000l/h（分为4档）、0.3l/h~850l/h（也分为4档），主要设备电机选用Lenze/SEW公司产品、变频器选用MM440、PLC为S7-300，称重平台材质为304不锈钢，由3个称重传感器支承。

TSLW-M型失重秤1-减速箱2-电机3-秤台4-计量料斗5-出料口6-螺杆式卸料给料机

3.3FTC称重模块在皮带秤中的应用
皮带秤有两个检测元件：称重传感器、速度传感器，要求对其供电并接收其输入信号。如果皮带秤只有一个称重传感器，则可直接与卡件的供电及mV输入信号端子连接；如果皮带秤有多个称重传感器，则可通过接线箱并联连接后，再与卡件的供电及mV输入信号端子连接；速度传感器则连接到高速计数器输入端子。FTC有7个开关量输入和8个开关量输出，可由用户组态，另有1路4mA~20mA的模拟输出，可由用户组态决定其用途，可提供的选择包括SIMATIC控制信号（即包含皮带秤的称重给料机控制输出信号）、瞬时流量信号、皮带荷重信号和皮带速度信号等。
每个S7-300CPU可最多扩展8个SIWAREXFTC称重模块，每个ET200M远程I/O站可最多扩展7个SIWAREXFTC称重模块，即可分别作为8台、7台皮带秤（或称重给料机）的二次仪表使用。SIMATICS7-300、FTC称重模块、称重给料机和HMI等组成的全集成称重系统，如图7所示。

在焦化厂配煤系统中，可应用全集成称重系统，系统由S7-300PLC、FTC称重模块及称重给料机等组成[4]。
 

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