Celle Di Carico E Plc - Collegare piccoli segnali ad un PLC

[anarchico]

Salve a tutti amici,

quesito del giorno:come faccio a portare un segnale da una cella di carico,misurato in mV/V ,ad un ingresso analogico PLC? Devo amplificarlo?Come?

[Luca Bab]

Ci sono tante strade ,

la migliore e' sicuramente di usare la scheda per le celle di carico

quasi tutti i plc ne son provvisti ( Siemens = FTA )

Ciao

Luca

[Livio Orsini]

Ci sono anche produttori specializzati in interfaccie per traduttori. Io uso Datexel, c'è anche Seneca che è un buon produttore nazionale, poi c'è Adam che è USA e poi ce ne sono tanti altri.

[batta]

La soluzione con scheda apposita su plc è ottima se la cella di carico è vicina.

Se la cella di carico è lontana, io consiglio di installare un convertitore il più vicino possibile alla cella di carico, e viaggiare poi con segnale 4-20 mA. Ci sono anche convertitori che danno la lettura in BCD o via seriale.

I segnali delle celle di carico sono molto deboli e fortemente soggetti a disturbi, anche se l'impedenza del circuito è bassa. Di solito una cella di carico fornisce un segnale di 2 mV per ogni volt di alimentazione a pieno carico. Le celle solitamente sopportano alimentazioni di 5 V o di 10 V. Questo significa che, con alimentazione 10 V, ti dovresti portare a spasso un segnale da 0 a 20 mV.

[Luca Bab]

Posso segnalare distanza tra PLC e cella di carico di 20mt senza nessun problema ( c'e' il controllo dell'alimentazione , 6 fili )

e schede per celle di carico in formato I/O remotato

Saluti

Luca

[massimo36043]

SALVE SONO NUOVO DI QUESTO FORUM , HO LETTO CHE PARECCHI PLC SONO PROVVISTI DELL'INGRESSO PER IL SEGNALE DELLA CELLA DI CARICO , A QUESTO PUNTO SE USO UN PLC CON DISPLAY POSSO VISUALIZZARE LA CONVERSIONE DIRETTA DEL SEGNALE IN PESO? IN MODO DA POTER VARIARE A MIO PIACIMENTO IL LIMITE DI PESATA DIRETTAMENTE DA BORDO MACCHINA?

SPERO DI ESSERMI ESPRESSO CORRETTAMENTE E IN MODO CAPIBILE GRAZIE

[Faust]

Se non vuoi o puoi usare plc che abbiano l'ingresso adatto x le celle di carico, generalmente chi fornisce la cella di carico fornisce anche dei convertitori che cacciano un segnale analogico 0..10V , 4..20mA , +/-10V ecc. che puoi leggere con una qualsiasi scheda analogica.

[Luca Bab]

Ci sono schede per tutti i gusti

solo conversione ( vedi i grammi )

Pesata dinamica ( su di un convoglio )

Riempitrice ( anche a svuotamento )

Poi ci sono anche le elettroniche dedicate che "parlano" con il PLC in vari modi

Dipende come sempre dalle prestazioni e dal budget

ciao

Luca

[antstan]

Stavo leggendo la discussione...

Abbiamo realizzato una pesoprezzatrice dinamica... I risultati sono abbastanza soddisfacenti!!!!

Tuttavia vorremmo potenziarla un pò... quindi velocizzare la parte di calcolo della pesatura...

Fino a questo momento abbiamo connesso il PLC (cj1m della omron), attraverso seriale, ad un convertitore della Mettler toledo... Ovvero siamo un pò lentini in comunicazione con la cella!!!!

Avete da consigliarmi qualcosa per ovviare a questa problematica?

omron fa una scheda la CJ1W-PDC15 la quale non è stata costruita appositamente per celle ma per segnali analogici, con regolazione 0-1,25 V

Avete consigli al riguardo ??? avete mai utilizzato questo tipo di scheda????

[batta]

Fino a questo momento abbiamo connesso il PLC (cj1m della omron), attraverso seriale, ad un convertitore della Mettler toledo... Ovvero siamo un pò lentini in comunicazione con la cella!!!!

Se dal convertitore leggi il valore istantaneo e cerchi di fare un numero sufficientemente elevato di letture per poter fare una buona media, be', non puoi pretendere letture veloci da una comunicazione seriale. Credo che se arrivi a 10 letture al secondo sei già molto veloce.

La scheda 0-1,25V non può essere usata per la lettura del segnale della cella di carico per due motivi:

1) non fornisce alimentazione alla scheda. Essendo il segnale in uscita dalla scheda proporzionale alla tensione di alimentazione è fondamentale che l'alimentazione sia molto stabile, quindi non bastano le prestazioni di un eventuale normale alimentatore stabilizzato.

2) la grande maggioranza delle celle di carico (come già detto) viene alimentata con tensione di 5 oppure di 10 V e dà in uscita, con applicato il carico massimo nominale, 2mV per ogni volt di alimentazione. Dovresti quindi interpretare con precisione un valore che al massimo raggiungerà l' 1,6% del fondoscala dell'ingresso analogico. Considera inoltre che una parte di questo segnale è rappresentata dalla tara del sistema di pesatura e vedi che non ti rimane proprio niente da misurare.

Secondo me, o utilizzi una scheda dedicata per celle di carico da installare sul plc, oppure usi un convertitore per cxelle di carico che in uscita ti dia un segnale analogico tipo 4-20 mA.

[antstan]

Se dal convertitore leggi il valore istantaneo e cerchi di fare un numero sufficientemente elevato di letture per poter fare una buona media, be', non puoi pretendere letture veloci da una comunicazione seriale. Credo che se arrivi a 10 letture al secondo sei già molto veloce.

In realtà dovrebbero essere 20 al secondo secondo il PDF del convertitore ma non ho fatto test di verifica...

Secondo me, o utilizzi una scheda dedicata per celle di carico da installare sul plc, oppure usi un convertitore per cxelle di carico che in uscita ti dia un segnale analogico tipo 4-20 mA.

Ma non mi sembra esistano, per omron, schede dedicate per celle di carico!!!!

Conosci quache costruttore che può fornirne ????

Se invece utilizzassi un segnale analogico in tensione o corrente credi che velocizzerei il tutto ??? Ne vale la pena fare qualche prova? Che affidabilità ha questo tipo di applicazione ?

La macchina con questa elettronica riesce a fare 50 pezzi al minuto ed è un peccato visto che col motore di stampa raggiungo i 120... se riuscissi ad aumentare un pò la velocità di lettura del peso potrebbe divenire un ottimo prodotto!!!!!!!!!

Modificato: 25 settembre 2006 da antstan

[batta]

Se invece utilizzassi un segnale analogico in tensione o corrente credi che velocizzerei il tutto ??? Ne vale la pena fare qualche prova? Che affidabilità ha questo tipo di applicazione ?

L'affidabilità dipende, ovviamente, dalla qualità del convertitore.

Per la marca c'è solo l'imbarazzo della scelta. I convertitori (o condizionatori) per celle di carico spesso hanno anche una funzione di filtro che smorza le oscillazioni. Con un condizionatore per celle di carico avresti quindi il duplice vantaggio di avere un segnale più stabile (attenzione però a non esagerare col filtro, se la pesata deve essere veloce) e di riuscire a fare un numero più elevato di letture.

Unico fattore a sfavore: leggendo il segnale da un ingresso analogico si inserisce un ulteriore errore di misura, dipendente dalle caratteristiche del modulo analogico del plc, da aggiungere a quello dovuto alla tolleranza delle celle di carico e del condizionatore.

[Livio Orsini]

Se invece utilizzassi un segnale analogico in tensione o corrente credi che velocizzerei il tutto ??? Ne vale la pena fare qualche prova? Che affidabilità ha questo tipo di applicazione ?

I sensori di temperatura (PT100, PTC, termocoppie), forza (celle di carico, pressione, etc., che si usano correntemente sono spesso forniti completi di condizionatore di segnale e forniscono un livello di tensione (0-10v)op corrente (4mA-20mA).

Se il prodotto è valido non ci sono problemi di affidabilità.

Se vuoi usare un condizionatore di segnale ne trovi di ottimi anche di produzione nazionale.

La precisazione di Batta sull'ulteriore errore introdotto dal condizionatore di segnale è formalmente corretta. Tieni presente, però, che se usi dispositivi di buona qualità l'errore introdotto dal condizionatore è comunque trascurabile rispetto all'errore introdotto dal sistema di conversione del PLC.

[batta]

La precisazione di Batta sull'ulteriore errore introdotto dal condizionatore di segnale è formalmente corretta. Tieni presente, però, che se usi dispositivi di buona qualità l'errore introdotto dal condizionatore è comunque trascurabile rispetto all'errore introdotto dal sistema di conversione del PLC.

La mia precisazione riguardava l'ulteriore errore che si commette nella misura leggendo un segnale analogico dovuto proprio all'ingresso analogico, non dal condizionatore di segnale.

L'errore del condizionatore è sempre presente, anche leggendo da seriale, ed è l'unico errore. Se leggo invece un segnale analogico generato dal condizionatore utilizzando un ingresso analogico del plc aggiungo l'errore di misura commesso, appunto, dall'ingresso analogico. Questo volevo dire.

[antstan]

Per velocizzare il tutto aquesto punto credo che convenga cambiare la logica di pesata!!!!!

Uitilizzando il convertitore seriale citato nella mia risposta precedente ottengo diversi vantaggi:

- configurazione automatica della cella;

- gestione degli azzeramenti, tara ed altro automatici dal convertitore;

- filtri regolabili sul segnale di pesata

- etc, etc, etc...

cose che credo con un convertitore in analogica dovrei provvedere io a fare nel PLC.

Il mio problema non è tanto sulla gestione attraverso PLC, ma riguarda l'affidabilità globale del sistema (in quanto tra un pò dovrò certificare la pesoprezzatrice )...

Riflettendo dunque su questa problematica ( eventuali consigli sono bene accetti!!! ) stavo pensando:"chissa se esiste un convertitore per celle ( sempre seriali ) i quali possono processare automaticamente le medie del peso magari con degli ingressi digitali di start e stop".

Quale delle due strade mi consigliate? Nel caso di voler gestire la seconda conoscete hardware adatto alle mie specifiche ?

[Livio Orsini]

Dal punto di vista applicativo l'uso di un sistema di conversione specificamente progettato per pesature da sicuramente numerosi vantaggi. Se il problema principale è la quantità di misure nell'unità di tempo, con limitazione dovuta alla trasmissione seriale, è quasi certamente risolvibile. Credo che, investigando tra i produttori specializzati in celle e convertitori per pesatura, sia possibile reperire un sottostema con velocità di trasmisione adatto alle tue esigenze. Poi è da verificare se il PLC adottato sia in grado di interfacciarsi con quel sistema.

Non vorrei sbagliarmi perchè vado a memoria, ma credo che ci siano prodotti che usino CAN bus, p.e.

La mia precisazione riguardava l'ulteriore errore che si commette nella misura leggendo un segnale analogico dovuto proprio all'ingresso analogico, non dal condizionatore di segnale.

L'errore del condizionatore è sempre presente, anche leggendo da seriale, ed è l'unico errore. Se leggo invece un segnale analogico generato dal condizionatore utilizzando un ingresso analogico del plc aggiungo l'errore di misura commesso, appunto, dall'ingresso analogico. Questo volevo dire

Dunque gli errori che si possono avere in una misura di questo tipo sono:

- errore di misura intrinseco della cella

- errore di amplificazione (condizionamento)

- errore di interfacciamento con lo strumento

- errore di conversione

Che tu usi uno strumento dedicato, che preleva direttamente il segnale dalla cellula e lo converta in forma numerica, o che tu amplifichi la cella, trasporti il segnale amplificato fino ad una scheda di conversione A/D, gli errori sono costanti. Se tutti i componenti impiegati nei due sistemi sono di identica classe ed i sistemi hanno il medesimo livello di ottimizzazione, anche gli errori sono uguali. E' possibile che il sistema che prevede il condizionamento immediato del segnale sia leggermente più preciso perchè migliora il rapporto segnale - disturbo dato che la cella è amplificata direttamente. Poi esistono configurazioni che intermedie tra i due sistemi.

Il sistema tipo "PLC" può essere meno preciso del sistema dedicato solo per la qualità dei componenti impiegati.

Un convertitore standard A/D di un PLC è, generalmente, un 12bits con segno (11bits più segno); l'amplificatore è costituito solitamente da operazionali per impieghi generali, con coefficienti di stabilità e lienarità medii.

I convertitori usati nelle bilance hanno una risoluzione di almeno 16 bits, ultimamente si arriva anche a superare i 24 bits; gli amplificatori sono del tipo per strumentazione, con linearità, rumore e stabilità superiori ai modelli medi.

I due sistemi non sono comparabili. E' da verificare se, per l'applicazione corrente, la precisione, la ripetibilità e la stabilità ottenibile da una conversione effettuatacon PLC è sufficiente.

[batta]

Probabilmente stiamo dicendo la stessa cosa ma non ci capiamo. Provo con un esempio.

Errore massimo sistema cella di carico - condizionatore: ± 0,03%.

Errore massimo ingresso analogico plc: ± 0,1%

Se il valore misurato viene inviato al plc come valore digitale (tramite seriale o altri sistemi di comunicazione) non ci sono altri errori da considerare nella misura.

Se invece leggo il valore tramite un ingresso analogico del plc, l'errore massimo da considerare sarà la somma dei due errori. Nell'esempio, l'errore massimo sarà ± 0,13%. Se ho fortuna i due errori potrebbero sottrarsi, ma questo non si può sapere, quindi devo per forza considerare la somma degli errori. Un ulteriore errore (magari piccolo per condizionatori di qualità, ma ritengo difficilmente sotto allo 0,01%) viene anche commesso nella conversione da digitale ad analogico del segnale che emette il condizionatore. Avere una risoluzione di 24 bit non significa che la corrente in uscita avrà tale precisione. L'esperto in questo settore tra noi due non sono certo io, ma non crederò ad un convertitore D/A con tale precisione neanche lo dovessi testare personalmente. Pensare ad un errore nella conversione che non superi la risoluzione, nel caso di 24 bit significherebbe un errore massimo dello 0,00000596%.

Insomma, se leggo il peso e lo invio via seriale (o altro sistema digitale), l'unico errore che commetto sarà nella lettura.

Se invece questo valore lo devo trasformare in analogico, poi da analogico trasformarlo nuovamente in digitale, bè, non mi pare che questi passaggi si possano trascurare, anche perché, molto probabilmente, l'errore maggiore sarà quello commesso dall'ingresso analogico del plc.

[walter.r]

... l'errore maggiore sarà quello commesso dall'ingresso analogico del plc.

Ciao, Batta, ci si risente.

Scrivo per dire che un paio di anni fa mi sono occupato proprio di questo tipo di problemi.

Per me hai perfettamente ragione, l'ingresso analogico del PLC genera errore, non solo in termini di valore restituito, ma anche in termini di tempo ( ritardo di conversione ).

Dovevo a suo tempo regolare un anello chiuso ( controllo di tiro ) con cella di carico, e il sistema funzionava solo se non pretendevi l'America. Con tolleranze ampie, tutto OK, ma appena si richiedeva una regolazione più precisa non c'era verso. Chiaro, questo cambia da PLC a PLC, ma in termini generali il problema presenta comunque.

Mi sono trovato meglio a leggere in digitale su Bus di campo , perchè c'è comunque un po' di ritardo, ma è costante, quindi compensabile, ed il valore è più aderente al reale.

[batta]

Ciao, Walter.

Secondo me si tratta solo di stabilire se l'errore introdotto dalla lettura tramite ingresso analogico sia accettabile o meno.

Se è accettabile, la lettura tramite ingresso analogico è la più economica ed è quella che generalmente preferisco.

Per quanto riguarda invece avere a disposizione un'apparecchiatura completa, che faccia già anche la media delle pesate pilotata da ingressi start/stop (probabilmente esistono ma non so dare indicazioni in merito), personalmente preferisco gestire l'elaborazione dei dati nel plc per avere un sistema più aperto. L'apparecchiatura che ti dà la pappa pronta è bella e comoda, ma, di solito, poco gestibile se c'è bisogno di apportare modifiche. Quest'ultima è una considerazione puramente personale.

[Livio Orsini]

Insomma, se leggo il peso e lo invio via seriale (o altro sistema digitale), l'unico errore che commetto sarà nella lettura.

Se invece questo valore lo devo trasformare in analogico, poi da analogico trasformarlo nuovamente in digitale, bè, non mi pare che questi passaggi si possano trascurare, anche perché, molto probabilmente, l'errore maggiore sarà quello commesso dall'ingresso analogico del plc.

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Forse si sta facendo un poco di confusione. Vediamo di ricapitolare.

Soluzione attuale.

Cella di carico --> amplificazione --> interfaccia --> conversione --> invio in seriale al PLC

Soluzione eventuale

Cella di carico --> condizionatore (amplificazione) -->interfaccia + convertitore all'interno del PLC.

Le catene di misura sono identiche, se fossero identiche anche le classi di precisione dei componenti si avrebbe identità di errore. L'unico miglioramento possibile lo si ottiene tenedo il collegamento tra cella e amplificatore il più corto posibile.

E' evidente che se amplifichi, converti A/D, riconverti in analogico per poi riconvertirlo in digitale gli errori crescono, eccome se crescono. Però una catena siffatta mi pare frutto di mente masochista . E' impensabile che un progettista di automazione, degno di questo nome, metta in atto una simile filosofia di misura se non costretto da serie minacce alla sua vita

Dovevo a suo tempo regolare un anello chiuso ( controllo di tiro ) con cella di carico, e il sistema funzionava solo se non pretendevi l'America.

Non so cosa intendi per America però ti posso assicurare, con più di 30 anni di esperienza in proposito, che se sai cme si deve fare, le regolazioni di tiro con cella di carico funzionano benissimo. Le precisioni ottenibili sono funzione della bontà della cella, del sistema di misura e del corretto dimensionamento dell'azionamento. Se così non fosse sarebbe un po' difficile avere della buona carta

... l'ingresso analogico del PLC genera errore, non solo in termini di valore restituito, ma anche in termini di tempo ( ritardo di conversione ).

Tutti i convertitori A/D introducono errori di misura e ritardi di conversione. L'entità di errori e ritarti è funzione della classe del convertitore.

Il vero problema, in una regolazione, non è nel ritardo (entro certi limiti) ma:

1 - nella costanza del ritardo

2 - nella sua esatta quantificazione.

Generalmente è più facile e affidabile determinare questo ritardi in una periferica locale piuttosto che in una periferica decentrata e letta via bus di campo.

E' evidente che se la periferica di conversione del PLC è una ciofeca i risultati saranno scadenti, ma questo dipende dal materiale impiegato non dalla filosofia.

Modificato: 28 settembre 2006 da Livio Orsini

[antstan]

personalmente preferisco gestire l'elaborazione dei dati nel plc per avere un sistema più aperto. L'apparecchiatura che ti dà la pappa pronta è bella e comoda, ma, di solito, poco gestibile se c'è bisogno di apportare modifiche.

Sono pienamente daccordo con te!!!!! Tuttavia è da valutare:

- La complessità globale del sistema, il PLC deve gestire stampanti, comporre stringhe e calcoli di conersione per le stesse, applicatori, code dei pezzi per gli scarti su + punti, supervisione e deve essere economico...

- il fatto che l'intero sistema dovrà essere certificato, mi hanno detto che è molto difficile la certificazione!!!! Rifacendomi a sistemi ad hoc già certificati credo sarà più semplice...

Ho realizzato all'interno del software, ma devo ancora provarlo, una spece di backup delle letture della bilancia per avere una statistica delle pesate...

Secondo voi quante pesate minime devo avere per fare una media attendibile??

Avete già esperienza con la certificazione del peso ??

[batta]

E' evidente che se amplifichi, converti A/D, riconverti in analogico per poi riconvertirlo in digitale gli errori crescono, eccome se crescono. Però una catena siffatta mi pare frutto di mente masochista tongue.gif. E' impensabile che un progettista di automazione, degno di questo nome, metta in atto una simile filosofia di misura se non costretto da serie minacce alla sua vita smile.gif

Chiaro che se acquisto un condizionatore che mi dà in uscita solo il segnale analogico c'è solo l'amplificazione del segnale e sicuramente non c'è la doppia conversione. Mi pareva però di capire che c'è già un dispositivo che invia il dato via seriale. Spesso questi dispositivi hanno anche la possibilità (a volte opzionale) di dare anche un segnale analogico. In questo caso penso che il segnale analogico non sia solo il risultato di un'amplificazione, ma di una doppia conversione.

Modificato: 28 settembre 2006 da batta

[walter.r]

Non so cosa intendi per America.....

Livio, per America, nel mio caso, intendo trasformare una macchina che lavorava a 100÷150 mt/min con 3 Kg di tolleranza sul tiro in una che raggiunga i 450 mt/min con 0,5 Kg di tolleranza senza cambiare i componenti dell'anello di controllo. Questo è quello che mi si chiedeva...!

Ah, ovviamente la rampa doveva essere di 15 secondi invece di 30..........

Generalmente è più facile........

Appunto, generalmente. Ma in quel caso acquisire digitalmente via Bus veloce migliorò di molto la qualità della regolazione.

[Livio Orsini]

Appunto, generalmente. Ma in quel caso acquisire digitalmente via Bus veloce migliorò di molto la qualità della regolazione.

Non sono solito emettere giudizi senza conoscere tutti i dati del problema, però in questo caso, dai dati che riporti, non mi sembra un problema di interfacia A/D con PLC, sembra più un problema di come è stata effettuata la regolazione. Sembrerebbe quasi che si vada a compensare un errore con un altro errore.

Però la mia è una sola e semplice ipotesi sui dati riportati; ipotesi che effettuo per pura speculazione intellettuale. Sempre per pura speculazione mi piacerebbe conoscere meglio e più completamente configurazione, dati e componenti usati.

In questo caso penso che il segnale analogico non sia solo il risultato di un'amplificazione, ma di una doppia conversione.

Batta, non per polemica (giova sempre ripeterlo per gli altri, non per te ).

In genere, nei casi in cui si da anche un'uscita analogica, si usa prendere il segnale analogico che va al convertitore A/D e, separandolo con un buffer, metterlo in uscita. E' vero che si deve introdurre uno stadio analogico in più, stadio che inevitabilmente introduce errore. Però se di buona qualità l'errore introdotto da questo stadio risulta trascurabile se comparato con l'errore totale del sistema.

Modificato: 29 settembre 2006 da Livio Orsini

[batta]

Prima di tutto voglio anch'io a precisare che non c'è vena polemica.

In genere, nei casi in cui si da anche un'uscita analogica, si usa prendere il segnale analogico che va al convertitore A/D e, separandolo con un buffer, metterlo in uscita.

Non si può certo generalizzare, e non mi sono mai addentrato nei dettagli elettronici (non ne sarei neanche capace) di come sono costruiti questi strumenti, ma quelli che mi sono capitati tra le mani tra le altre funzioni hanno anche la possibilità di simulare il segnale analogico in uscita. Per poterlo fare non vedo altre strade se non la conversione D/A. Inoltre per soppressione tara, utilizzo di filtri ed altre funzioni non sono presenti trimmer per una taratura analogica, ma viene fatto tutto a livello di configurazione da tastiera. Questo mi fa pensare che, dopo l'amplificatore, tutte le elaborazioni del segnale vengano fatte in digitale. Gestire, per esempio, un semplice passaggio da peso lordo a peso netto fatto a monte, a livello analogico, credo complicherebbe la strada molto più di una "semplice" conversione D/A. Per finire, a volte viene specificata anche la risoluzione in bit del segnale analogico in uscita. Questo dato non avrebbe alcun senso se il segnale non provenisse da una conversione D/A.

Comunque, salvo qualche punto, stavamo dicendo la stessa cosa: se leggo da seriale, consultando un pò di documentazione di apparecchiature varie, l'errore si aggira mediamente intorno allo 0,03%. Se leggo un segnale analogico, anche ipotizzando un'amplificazione esente da errori, devo sempre fare i conti con l'errore del modulo analogico del plc, che mediamente si aggira intorno allo 0,1%.

Ripeto, personalmente la soluzione che preferisco prevede un semplice condizionatore di segnale con qualche switch ed un paio di trimmer per la taratura e successiva lettura tramite ingresso analogico. Non ho mai avuto problemi, neanche su impianti dove era previsto il controllo periodico dell'Associazione Bilanciai.

Problemi ci sarebbero invece nei casi dove la pesatura viene effettuata a fini fiscali. In questi casi si è ovviamente costretti ad utilizzare apparecchiature certificate.