称重技术可能是相当重的东西
确定一定数量的工艺介质的重量是许多工艺应用的必要组成部分。重量可以用来推断料斗和箱中的液体和散装固体的水平。称量是批处理操作中一个必要的功能，因为食谱通常要求配料按重量组合。
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确定一定数量的工艺介质的重量是许多工艺应用的必要组成部分。重量可以用来推断料斗和箱中的液体和散装固体的水平。称量是批处理操作中一个必要的功能，因为食谱通常要求配料按重量组合。称量可用于保管转移操作，特别是当要交换的介质非常昂贵或要转移的金额非常小时。最后，称量可以作为灌装、包装或包装操作的一部分。这些操作可能是动态的，需要在产品高速通过传感器时准确确定重量。
Hardy Instruments(加州圣地亚哥)的高级应用工程师戴维•塞耶(David Thayer)说，称重技术广泛分布在一个广泛的“食物链”中。“最低端的是音阶。这些包括消费设备，如散装食品和“熟食”设备，医疗秤等。下一步包括卡车、火车和飞机的规模。这些是复杂的、重型的设备，可以与PC联网，用于记录和制表测量值。接下来是单级和多级批量重量秤。通信是其功能的关键，因为它们与plc或其他计算设备相连，以打开进料门，启动输送机等。它们可以联网用于多种成分的应用。称重输送机也属于这类设备。”
业务端
绝大多数(估计约98%)的称重应用依赖于应变计负载细胞。这项技术起源于20世纪30年代应变计的发展，在20世纪的大部分时间里都应用于工业。一些测压元件已经使用了很长时间，以至于当需要更换一个测压元件时，控制工程师经常会发现原来的设备没有记录，或者原来的安装人员很久以前就离开了公司。失败的平均间隔10年的时间，往往比归档的纸质文件和一些单一公司的职业生涯还长。
Milltronics Inc.产品经理谢尔登•谢博德(Sheldon Shepherd)说，测压元件的寿命通常只允许用户在工厂升级或扩建期间更新电子设备。谢泼德说，测压元件即使使用多年，通常也能保持良好的状态。要使通信能力与基于数字总线的系统保持一致，可能只需要更新电子设备就可以了。”
尽管测压元件普遍存在且寿命长，但它们也有局限性。应变计测压元件在5到100万磅之间工作最好，因为它们在非常低的重量下没有特别的优势。仅用几磅的重量就很难得到可测量的偏转。另一方面，非常重的负载需要非常大的测压元件，执行任务所需的设备很快变得笨重。
Hardy Instruments公司的负载传感器优势系列对这一基本技术进行了改进。高可重复性制造技术的出现，如机器人组装和先进的质量保证，甚至可以匹配价格具有竞争力的传感器参数。现成的，它们都是mV/V/Ù和mV/V校准。正因为如此，这些测压元件可以在称重系统中更换，而不需要重新校准或调整系统。
使用高压水清洗、蒸汽清洗和清洗化学品对大多数传感器来说都是有问题的;测压元件也不例外。测压元件，由于其功能，通常位于容器组件的底部。它们经常被放置在户外。使用焊接接头在电缆入口处采用密封。测量区域也是密封的。使用机械密封避免了密封胶长期降解的问题。
Advantage测压元件的其他特性包括增加的安全和极限负载能力，以帮助防止过载损坏，增加的组合误差(非线性和滞后的组合，指定为额定输出的百分比)，以及内置的导管适配器，便于连接。该设备还具有接地带，以保护它们不受大电流的影响，大电流可能是由填充/排空过程或雷击造成的静电产生的。
搬运移动重物
由于测压元件并不是适用于所有应用的传感器，其他技术已经被成功地应用。一个典型的例子是低重量、动态称重应用。诺斯伍德镶板公司在明尼苏达州索尔威制造定向刨花板(OSB)。工厂。OSB是将定向木屑粘合在一起，用树脂层压而成，以获得其结构性能。这种轻便的“垫子”需要以大约100英尺/分钟的速度精确称重。Ohmart/Vega公司(Cincinnati, O.)专门为这种低负荷应用(低至0.5磅/平方英尺)设计了W-4500核秤。
W-4500核秤没有活动部件，使用辐射源和探测器在传送带上测量产品。个别的伽玛射线源发出辐射，这些辐射被对准(聚焦)成横跨整个辐射带的辐射幕。在空皮带上的刻度是“归零”的(任何皮带材料都是可以接受的)。带上的产品衰减辐射，这意味着探测器测量更少的辐射。
探测器信号可以校准为过程负载(重量/长度)或区域密度(重量/面积)。通过增加转速计，可以计算出过程速率(重量/时间)。同样地，通过添加超声波计，可以计算出材料的体积密度。对于工程木制品，W-4500的主要好处是它能够最大限度地减少板材重量的变化。这有助于节省产品时，把线向上或向下，也是减少浪费的产品从超重板。据Ohmart/Vega的工程总监凯文·卡迈克尔(Kevin Carmichael)说，W-4500可以在不进行校准调整的情况下运行长达6个月。
在OSB行业中，芯片和树脂是主要的材料成本。通常，采用扫描核探测器的OSB线必须将控制目标重量设置为比所需重量高4-5%，以始终满足最低板重标准。这种巨大的差异是由于扫描规只测量了大约2%的板，然后从该样本中预测平均板重量。在安装W-4500的工厂，它能够测量所有木材并准确报告平均木板重量，这使得操作人员可以将控制目标重量设置为只比期望重量高出1%。这意味着木材和树脂节省了总材料成本的3-4%。卡迈克尔说:“对于一家典型的工厂来说，这意味着每年最多可以节省50万美元。”
快速准确
尽管在20世纪80年代才出现，基于电磁力补偿原理(也称为磁力恢复(MFR))的称重单元已经发展成为欧洲食品和药品包装行业的标准。MFR称重单元的开发可提供快速、高分辨率的重量测量，活载能力低至2克。在工艺领域，该技术适用于检查称重、微量成分填充、质量(SQC/SPC)控制和质量保证验证等应用。MFR器件具有固有的自阻尼、高分辨率(内部精度高达100万次)、可变恒载能力、紧凑的外形尺寸和对恶劣环境(蒸汽或水冲洗等)的保护。
根据Dan Garlan, Kg系统公司(新泽西州东汉诺威)的首席工程师，定制自动称重系统的系统集成商和制造商，MFR称重单元已经为许多机器增加了价值，特别是在精确的时间关键应用中。加兰说:“每分钟最多可以称重400个单位，沉降时间很短，远低于200毫秒。”
改进的静态和动态性能的MFR电池的结果，电磁产生的反力(见附图)，补偿施加的负载。该装置的精确位置控制使系统保持稳定。一旦检测到系统中最轻微的运动，就会启动反馈电路，使电流通过线圈，将负载返回到原始位置。与负载重量成比例的电流通过内部A/D转换器传输到板载微处理器。该称重系统可在用户环境中通过过滤器参数和平均配置进行优化。这保证了测量精度高，测量时间短。这些类型的测压元件的可读性低至0.0001 g。补偿温度范围不同。环保等级为IP44或IP65。
让系统相互交流
负责将称重参数集成到流程中的控制工程师面临的主要问题之一是难以使称重传感器与系统的其余部分“对话”。梅特勒-托莱多公司(沃宁顿，O. O.)推出了MTConnections，该产品通过标准的开放接口(如动态数据交换、用于过程控制的OLE、开放数据库连接和ActiveX控件)提供有价值的过程数据，从而消除了对定制工程接口的需求。
过程数据通信概念是复杂的，因此许多最终用户在接口特殊用途的称重和测量仪器时会遇到问题。据开发人员介绍，MTConnections将降低终端用户的连接和维护成本，并提供选择“同类最佳”开放技术过程控制解决方案的自由。而且，通过与任何梅特勒-托莱多仪器或天平的连接，终端用户无需更换现有的工作设备，从而推动整个工厂的过程称重设备和数据集成。
例如，在制药加工应用中，某些单独的成分，如着色剂或活性成分，必须预先称重。大多数预称重操作是手动或半手动控制的，其中操作员必须在过程称重仪表面板和提供标准操作程序的硬拷贝配方卡之间进行多任务处理。许多预称重操作都很麻烦，容易出现错误和风险，可能会危及法规遵从性、准确性、质量或整体性能。
为了解决这个问题，梅特勒-托莱多与Sequencia公司(亚利桑那州凤凰城)合作，通过MTConnections中的ActiveX控制器，将Sequencia的批处理自动化软件与梅特勒-托莱多的过程工业称重系统集成在一起。据报道，该组合套件是第一个商用解决方案，允许最终用户将称重和测量的手工活动与批处理自动化的好处集成在一起。该软件套件用于制药、食品和饮料以及特种化工行业。
组成批处理系统的各种设备之间的通信也可以使用专有的逻辑和硬件来完成。通常，这些系统为用户提供更简单的方法来管理流程，因为软件格式非常特定于它的用途。
Rice Lake称重系统(Rice Lake，威斯康星州)生产一系列基于微软windows的配方配料机，据说包含创建和控制配料过程所需的所有逻辑和硬件。零语言控制器(zlc)不需要编程语言，因为它们的鼠标支持软件能够“引导”用户完成内部批量配置过程。ZLC有两种软件版本:一种可以操作最多48个I/O点的单一刻度，另一种可以操作多达六个刻度，最多288个I/O点。除了处理无限的配方存储和附带报告，它还可以与通常在配料设置中发现的硬件进行通信，包括电机(搅拌机，闸门，输送机等)，仪器仪表(扫描仪，流量计等)和其他控制硬件。
“小型化和数字化通信都将对未来的称重应用产生影响。目前，一些供应商管理的库存安装使用互联网可访问的液位设备来跟踪和补充客户的库存。通过以同样的方式访问测压元件，这个想法可以扩展到散装固体领域。谢泼德说，这只是时间问题。
对精确称重技术的需求自古就有记载。很早以前，物物交换社会的出现常常要求货物，特别是那些被认为是稀缺或珍贵的货物，作为交换的一部分被称重。尽管称重传感器和硬件已经从最早的电子束天平走了很长一段路，但作为系统一部分的通信仍在不断发展。不过，如果你回顾人类早期的历史，考虑一下激烈的物物交换中言语交流听起来是什么样的，也许沟通总是挑战称重应用。
称量煤炭:充分利用恶劣环境
就在阿拉巴马州的塔斯卡卢萨郊外，坐落着一些美国等级最高的煤矿。其中之一是吉姆·沃尔特资源公司(Jim Walter Resources, JWR) Inc.(阿拉巴马州格林伍德)拥有的蓝溪5号煤矿。该公司生产低硫、中等挥发性的煤炭，用于公用事业消费和出口到世界各地的冶金市场。它有2200英尺深，是北美大陆最深的竖井煤矿。在这么深的竖井中，将煤矿石(65%的煤和35%的岩石)移除、称重和运输到地表的过程尤其具有挑战性。
整个系统的核心是往复式馈线和大型称重单元所在的位置——在竖井底部近半英里处。在这一点上，环境是嘈杂、肮脏和危险的。矿石从传送带移动到给料机并进入称重单元是快速和无情的。在这个操作过程中，矿石进入给料机，然后被运输和倾倒到位于测压元件顶部的大型称重单元中，声音警告提醒工作人员避免伤害。每个称重箱空时重25吨，满时重50吨。自动箕斗(煤斗)将矿石运到地面。
在矿井的这个地方，所有的东西都覆盖着一层黑色的外壳，空气中弥漫着穿透性的湿气。系统的测压元件也位于这里，预计每周6天，每天24小时执行工作。他们必须准确地为每个轮流将矿石运送到地表的箕斗称重25吨的重量。每年大约有200万吨净重或10万个称量循环。
问题与解决方案
多年来，设备的准确性和耐用性一直困扰着称重操作。直到矿井拆除了第三个故障系统，用西门子(Alpharetta, Ga)的系统取而代之，问题才得以解决。Siwarex M称重系统。为了确保耐久性，新系统的测压元件(标准惠斯通电桥型)密封在不锈钢外壳中，不受恶劣环境的影响。称重系统的工作原理如下:当煤矿石沉积在称重单元内时，称重单元内的补偿臂触发光电晶体管开关，激活电磁线圈。这会导致连接的负载电阻上相应的电压变化。该电压变化由Siwarex M处理模块处理，并与PLC连接。
西门子的组态软件运行在标准的PC平台上。该软件使用称重秤模块提供的数据，提供了皮重、毛重、净重、秤静止信息、校准、自动零偏置、粗/细进给信号、极限值生成、公差监测和滤波器参数等功能的简单设置。称重秤模块允许用20位采样控制校准，精度为0.05%，分辨率为65,000，
所有参数配置完成后，就存储在Siemens Simatic 505 PLC中。称重模块卡在控制柜内的标准DIN导轨上，就在PLC下面。有两个模块，每个测压元件一个。如果有必要，可以更换模块而无需重新校准刻度，因为存储的参数可以从内存中下载。JWR的电子工程经理兰迪·沃茨(Randy Watts)说，这些模块标配RS-232端口，用于连接打印机、个人电脑或主机。它们还有一个20ma的连接器，用于连接第三方HMI，控制室使用该HMI报告从行程站和称重区域传输的活动。技术人员可以监测负载，因为它们正在被填入称重单元。当达到负载设定值时，PLC向馈线发出停止信号;进入称重单元的输入门关闭;然后一个信号被发送到称重单元，打开一扇门，将称重单元的负载倾倒到行程单元。
瓦茨接着说:“模块上还有状态led，显示系统错误、操作错误、校准模式、‘刻度停止’、‘0.25e零’和‘刻度已调整’状态。”地面上的控制室通过以太网与称重站的控制室交换信息。这使得井底和井面的技术人员都能了解这两个区域的情况。瓦茨说:“每个PLC都内置警报和联锁装置，提供无故障的自动化操作。”经过几乎一整年的运行，称重系统运行准确，零停机时间。自初始校准和调试以来，没有进一步的校准或其他调整是必要的。
通信确保在寒冷中浇注优质混凝土
当A.I.C. (Anchorage, Alaska.)需要在阿拉斯加普拉德霍湾(Prudhoe Bay)现场浇铸混凝土块时，它要求Weiser Engineering & Manufacturing Inc. (Menomonie, wisconsin .)建造浇铸机。这些区块被用于建造圆形海堤，防止海浪侵蚀，并稳定挖泥“岛”，用于支撑附近波弗特海(Beaufort sea)的钻井平台。浇筑机从当地获得的骨料、水泥和水中混合成批的可浇筑混凝土。由此产生的混合物通过模具成型、固化，然后运送到下一个需要加固“环”的钻井现场。
浇铸机的批量混合操作使用Scale-Tron Inc. (Lachine, Quebec, Canada)的批量控制器。该控制器提供了基于触摸屏的图形用户界面和通信能力，允许测压元件与系统的plc、水分传感器(骨料和成品混合物)以及自动化混合/浇铸操作所需的最终控制元件“对话”。该机器位于一个工业帐篷内，可以承受北极冬季常见的零下40华氏度的环境温度。Scale-Tron控制器的简单性使其自1997年6月安装以来能够可靠地运行。据称，触摸屏控制简单、可靠、易于使用。
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浇铸机的批量混合操作使用Scale-Tron Inc. (Lachine, Quebec, Canada)的批量控制器。该控制器提供了基于触摸屏的图形用户界面和通信能力，允许测压元件与系统的plc、水分传感器(骨料和成品混合物)以及自动化混合/浇铸操作所需的最终控制元件“对话”。该机器位于一个工业帐篷内，可以承受北极冬季常见的零下40华氏度的环境温度。Scale-Tron控制器的简单性使其自1997年6月安装以来能够可靠地运行。据称，触摸屏控制简单、可靠、易于使用。
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