2025-11-28
ما هو مستشعر الوزن؟ كيف تتصل بـ PLC؟ كيف تستخدمه بأكبر قدر من الدقة؟
الوزن وحدة مهمة في الحياة اليومية، وهو أكثر أهمية في الصناعة. كم كيلوغراماً من المواد الخام تضاف في عملية الإنتاج؟ كم كيلوغراماً من النفايات يتم توليدها؟ هذه البيانات هي عناصر أساسية تدعم التشغيل السلس للمصنع بأكمله.
إذن، كيف يتم قياس الوزن في الصناعة؟ نحتاج إلى استخدام مستشعرات الوزن!
مبدأ عمل مستشعر الوزن هو تحويل الجاذبية المؤثرة على الجسم المقاس إلى إشارة إخراج قابلة للقياس بنسبة معينة.
تصنف المستشعرات الصناعية الشائعة إلى أنظمة 4 أسلاك و 6 أسلاك:
بالنسبة لمستشعر 4 أسلاك، توجد فقط أربعة كابلات سوداء موضحة في الرسم التخطيطي أدناه. من بينها، يوفر EXC+ و EXC- الإثارة من وحدة الوزن إلى المستشعر، بينما SIG+ و SIG- هما مخرجات من مستشعر الوزن. بالنسبة لمستشعر 6 أسلاك، توجد سلكان أحمران إضافيان، SENSE+ و SENSE-. ما هو الغرض منها؟ تُستخدم هاتان السلكان للتعويض. عندما تكون المسافة بين المستشعر ووحدة الوزن طويلة، توفر هذه الأسلاك التعويض، مما يجعل نتائج القياس أكثر دقة.
في التطبيقات الميدانية العملية، نظرًا لظروف العمل المعقدة، يمكن أن تكون المسافة بين مستشعر الوزن ووحدة الوزن كبيرة. إذا كان جهد الإمداد الذي توفره وحدة الوزن للمستشعر، على سبيل المثال، 6 فولت، فبسبب فقدان الخط، ستكون إشارة الإثارة هذه أقل من 6 فولت عندما تصل إلى مستشعر الوزن. في ظل نفس ظروف التحميل، تتناسب إشارة الإخراج من المستشعر مع جهد الإمداد. لذلك، تستخدم وحدة الوزن دائرة عالية المعاوقة لإعادة جهد الإمداد الفعلي على جانب المستشعر إلى الوحدة نفسها. ثم تقوم وحدة الوزن بضبط جهد إمداد الإخراج الخاص بها عبر مقارن داخلي.
يمكن لوحدة الوزن الاتصال بكل من مستشعرات 4 أسلاك و 6 أسلاك. إذا كنت تقوم بتوصيل مستشعر 4 أسلاك، فمن الضروري تقصير SENSE+ إلى EXC+ و SENSE- إلى EXC- في صندوق التوصيل أو على جانب وحدة الوزن.
لتوصيل مستشعرات الوزن بـ PLC في إعداد المصنع، لدينا عادةً طريقتان:
1. **استخدام مستشعر وزن + مكيف/مرسل إشارة + مدخل تناظري PLC**
لماذا هناك حاجة إلى جهاز إرسال ثانوي؟ لأن المستشعر يولد إشارة جهد بمستوى المللي فولت عندما يتشوه بسبب وزن الجسم، وهو ما لا يمكن لـ PLC قراءته مباشرة. لذلك، يلزم وجود جهاز إرسال ثانوي للتحويل. كلما كان هناك تحويل، يعلم الجميع أنه ستكون هناك بعض الخسائر. هذه الخسارة ليست كبيرة جدًا، ولكن يمكن أن يكون لها تأثير كبير على القياسات الدقيقة. لقد عملت سابقًا على معدات تتطلب دقة 10 جرام، حيث أثرت هذه الخسارة بشكل كبير على النتائج. تتميز هذه الطريقة بتكلفتها المنخفضة ومتطلباتها الدنيا على نظام PLC، حيث أن أكثر من 98٪ من أجهزة PLC لديها وظيفة إدخال تناظرية. ومع ذلك، فإن العيب هو أنه لا يمكن استخدامه في المواقف التي تتطلب دقة عالية.
2. **الطريقة الأكثر دقة (والأكثر تكلفة): استخدام مستشعر وزن + وحدة وزن PLC**
هذه الطريقة هي الأكثر دقة لأنه لا توجد خسارة عند توصيل PLC بوحدته المخصصة. علاوة على ذلك، فإن سرعة هذه الطريقة سريعة جدًا، مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات المعقدة.
**عيبها هو المتطلبات العالية التي تضعها على نظام PLC.** أولاً، يجب أن يستخدم PLC وحدة وزن، والتي تكون باهظة الثمن بشكل عام. علاوة على ذلك، يتطلب نظام وزن جديد المعايرة قبل الاستخدام. إذا تعرض مستشعر وزن للتلف وتم استبداله، فمن الضروري أيضًا إعادة المعايرة. عملية المعايرة لسلسلة مختلفة من وحدات وزن Siemens ليست مباشرة وتتطلب مستوى معينًا من الخبرة والمهارة الفنية، وهو ما سنناقشه لاحقًا. لذلك، هذه التكنولوجيا غير مناسبة للمبتدئين.
**كوحدة للقياس الدقيق، يجب اتباع طريقة استخدامها بعناية؛ وإلا، فقد يؤدي ذلك إلى قياسات غير دقيقة أو حتى تلف.**
**أولاً: الرعاية القصوى أثناء التثبيت أمر بالغ الأهمية لتجنب إتلاف المستشعر.**
يتكون المرن لمستشعر الوزن بشكل أساسي من مادة سبائك الألومنيوم. لذلك، يمكن أن يتسبب أي تأثير من الاهتزاز أو السقوط العرضي في حدوث أخطاء كبيرة في إخراج البيانات. على سبيل المثال، يمكن أن يتضرر مستشعر بسعة 10 كجم بشكل دائم إذا تعرض لقوة تبلغ حوالي 15 كجم. ومن ثم، فإن التعامل مع مستشعر الوزن بأقصى درجات العناية أثناء التثبيت أمر ضروري.
**ثانياً: يجب أن يتبع التثبيت بدقة متطلبات تصميمه.**
اعتمادًا على عملية المعدات، يمكن تثبيته أفقيًا أو رأسيًا. ومع ذلك، يجب أن يتناسب الجزء الحامل للحمل من المستشعر بإحكام مع الجسم المقاس. والأهم من ذلك، يجب ألا يلامس الجزء الحامل للحمل والجسم المقاس أي نقاط أخرى تحمل القوة، لأن هذا سيؤدي إلى قياسات غير دقيقة.
**ثالثاً: في بعض الأحيان، يتم استخدام ثلاثة مستشعرات أو حتى مستشعرات متعددة لقياس نفس الجسم. يجب أن تكون الأسطح المتلامسة بين هذه المستشعرات وتجميع الوزن في مستوى واحد.** وإلا، فإن توزيع القوة غير المتكافئ سيؤثر على نتائج القياس. في حين أنه يمكن تعويض عدم محاذاة المستوى الطفيف باستخدام المقاومات في صندوق التوصيل، إلا أن قدرة الضبط هذه محدودة وليست مثالية أيضًا للمعايرة. لذلك، يجب السعي للحفاظ على التثبيت في مستوى واحد كلما أمكن ذلك.
**احتياطات أخرى:**
**أولاً: صندوق التوصيل:** عند استخدام مستشعرات وزن متعددة، يعد صندوق التوصيل أداة ضرورية. إنه يدمج البيانات من مستشعرات متعددة، مما يقلل من عبء العمل على وحدة الوزن.
ومع ذلك، فهو أيضًا مكون عرضة للمشاكل أثناء الاستخدام.
أولاً، انتبه إلى مقاومة الغبار، ومقاومة الماء، ومنع الكهرباء الساكنة. ثانيًا، أثناء الاستخدام، كن على دراية بوظيفة كل طرف وتجنب الأسلاك غير الصحيحة.
**ثانياً: توصيل الكابلات والتدريع**
يتم إرسال إشارة المستشعر في النهاية عبر الكابلات. نظرًا للدقة العالية لهذه الإشارة، حتى التداخل الطفيف يمكن أن يتسبب في عدم استقرار البيانات.
لذلك، يجب إجراء التوصيلات بدقة وفقًا للرسم التخطيطي المقدم أثناء التثبيت.
**ثالثاً: اعتبارات البرمجة: هل التصفية مقبولة؟**
في بيئات صناعية فعلية، توجد العديد من التداخلات. في حين أن الكثيرين معتادون على استخدام طرق البرمجة للتصفية، يمكن أيضًا تطبيق ذلك على تطبيقات الوزن. ومع ذلك، من الضروري ملاحظة أن التصفية تقدم تأخرًا في الإشارة. إذا كان الغرض مجرد الملاحظة والقياس، فقد لا يمثل هذا مشكلة. ولكن إذا تم استخدام البيانات لإجراء العمليات الحسابية أو للتحكم في العمليات، فيمكن أن تؤدي التصفية إلى نتائج وزن غير دقيقة. هذه نقطة مهمة يجب وضعها في الاعتبار.
