Loadcell Uygulama Notları.

Posted

Tip A modülü altı kanal analog giriş/çıkış kapasitesine sahiptir. Bunlardan iki tanesi analog çıkış olarak kullanılabilir. Tüm analog kanallara loadcell bağlayarak tek modülde 6 loadcell’i okumanız sağlanabilir. Loadcell’leri 5 volt ile beslemelisiniz. Modül kapağındaki Ethernet soketinde +5v ve gnd bulunmaktadır. Loadcell beslemelerini buradan alabilirsiniz. Ancak 2’den fazla loadcell kullanacaksanız. Bu beslemeden çekilecek akım artar ve 5v. Kaynak bu yükü taşımayıp devre dışı kalabilir. Bu durumda analog çıkış kanallarından bir tanesi 0-5 volt çıkışolarak seçilmeli ve loadcell beslemesi buradan yapılmalıdır. Bir diğer yöntemde Loadcell beslemesinin dışarıdan harici bir kaynaktan verilmesidir. Böylece altı kanalın altısınıda loadcell bağlayabilirsiniz.

       Sanayide geniş kullanım alanı olan loadcellerin maksimum doğruluk ve hızda olmaları istenir. Fakat uygulama alanlarında bazı sıkıntılardan dolayı bunları sağlamak her zaman mümkün olmayabilir. Uygulamalarımızda kazandığımız tecrübeleri burada sizinle paylaşacağız.
       Okuma hassasiyetinin artırılması :Loadcell’ler +5 volt ve Gnd ile beslenir ve tam yükte yaklaşık. 12 mv kazanç elde edilir.Oysa bir çok chipin min. referans değeri 100 mv’dur. Uygulamamızda bir otoklav tankı kullanıyoruz. Tank basınçlı bir kap olduğundan dolayı ağırlığı  çok fazla 1500 kg. içerisine konulan sıvı ise maksimum 500 kg.’dır. Normal olarak 2000 kg’lık bir loadcell seçtik ve tanka monte ettik. Tank boş iken loadcell yaklaşık 9 mv çıkış vermekte ve dolduğunda 12 mv çıkış vermektedir. Dolayısıyla ölçüm aralığımız sadece 3 mv’dur. Bu aralığı biraz genişletmek iki yöntemle sağlanabilir.
Birinci yöntem: Loadcell test voltajları genelde 10 volt’dur. Yani 10 volt ile besleme yapılmış ve her hangi bir arıza oluşmadan test başarıyla bitirilmiştir. Bizde besleme voltajını artırıp loadcell çıkış gerilimini yükseltebiliriz. Loadcell’in Bu yüke uzun süre maruz kalacağından dolayı 10 volt yerine 7,5 volt vermek daha uygun olacağı kanaatindeyim.
İkinci  Yöntem: Loadceller nominal yük aşıldığında hemen bozulmazlar. %200 oranında yük taşıyabilirler. Uzun süre bu yüke maruz kalan loadceller sıfır noktasını biraz kaydırıcaktır. Bu sebeple sık sık kalibrasyon gerekli olucaktır. Ancak bazen bu kabul edilebilir. Biz %150 yüklerde çalıştırdık ve herhangi bir hasar gözlemlemedik.
       Loadcell okumada bir diğer sorunda darası olmayan sistemlerdir. Bu sistemlerde ölçülmek istenen ağırlık direkt veya çok az ağırlığı olan bir kaba konulur. Loadcell yüksüzken 0 mv civarında bir voltaj üretir. Bu voltajın 0’ın biraz altı veya biraz üstünde dalgalanması çok muhtemeldir. Zira bu seviyedeki voltaj son derece güç okunur. Böyle sistemler için yapılması gereken  boş kabın veya kefenin ağırlığının artırılması ile loadcel sıfır konumunun (0 mv’dan) yukarı taşınmasıdır.
       Loadcell okumada bir diğer sorunda darası olmayan sistemlerdir. Bu sistemlerde ölçülmek istenen ağırlık direkt veya çok az ağırlığı olan bir kaba konulur. Loadcell yüksüzken 0 mv civarında bir voltaj üretir. Bu voltajın 0’ın biraz altı veya biraz üstünde dalgalanması çok muhtemeldir. Zira bu seviyedeki voltaj son derece güç okunur. Böyle sistemler için yapılması gereken  boş kabın veya kefenin ağırlığının artırılması ile loadcel sıfır konumunun (0 mv’dan) yukarı taşınmasıdır.
       Tip A modülü Analog sinyalleri  ± 2,097,151 maksimum değer ile okur. Loadcell olduğunda ise tam yükte üretilebilecek maksimum sayı = 220,000 civarında olacaktır. Yani 2000 kg’lık bir loadcell kullandığınızda okuyabileceğiniz en küçük kademe 9,09 gr’dır. Fakat bu değer çok fazla dalgalanır. Gerçekçi olan değer 90,9 gr’dır.
       Filitre yöntemleri: Tip A plc modülümüz okuduğu analog sinyalleri iki çeşit filitreden geçirir. Bu filitrelerden ilk’i pik filitresidir. Bu filitre son okunan değer ile yeni okunan değeri karşılaştırır ve iki değer arasında 500 birimden büyük fark varsa bu değeri işlemeden atlar.Bu işlem pik filitre sayısı kadar devam eder bu sayı kadar atladıktan sonra hala fark devam ediyorsa bu değeri işleme koyar. İşleme koyma iki aşamalıdır. Sonraki bölümde anlatılacaktır. Uygulamalarımızda elektrik gürültüsünün az olduğu ortamlarda dahi sıklıkla 1 pik ender olarakta 2 pik üst üste gelme ihtimali gözlemledik. Ancak 3 pik’e üst üste hiç rastlamadık. Elektrik gürültüsünün çok olduğu ortamlarda loadcell kabloları motor,ısıtıcı vs. gibi yüksek akımlı malzemelerin kablolarından ayrı bir hat  takip etmelidirler. Uygulamalarımız böyle olduğu halde 1 pik çok sık,2 pik orta,3 pik ise ender olarak tespit ettik. Ancak 4 pik’e hiç rastlamadık. Modülümüz saniyede 60 örnek alabilir. 4 pik demek 66 mili saniye demektir. Bir pik’in bu kadar uzun sürmesi pek mümkün değildir. Ancak peş peşe bir çok pik alıyor demektir. Ve sistem gözden geçirilmelidir. Pik filitresinden geçen değerler bir formül ile ikinci bir filitreden geçirilir. Değer = (Son değer x filitre sayısı) + Analog değer Son değer = Değer / (filitre sayısı + 1) Bu formülden anlaşılacağı gibi son okunan analog değer ancak filitre sayısına bölündüğü oranda değer üzerinde etkili olabilir. Böylece normalde son iki hanesi sürekli değişen analog değer sabit hale yaklaştırılmış olacaktır. Filitre sayısı çok büyük olursa (max.255) loadcell’in oluşturduğu yeni değer çok geç gösterilecektir. Çok düşük olduğunda ise(min.1) loadcell çok hızlı okuyacak fakat son iki hane sürekli oynayacaktır. Bu istenmeyen durumların çözülmesi için ikinci bir kontrole ihtiyaç duyulmaktadır.
       Bu kontrol pik filitresi ile Analog giriş filitresi arasında bir bağlantıdan ibarettir. Program normalde analog giriş filitresi üzerinden çalışır. Eğer analog giriş filitresi 50’nin üzerinde seçilmişse modülden hassas okuma istendi demektir. Ve Analog değer yavaş değişecektir. Fakat değerdeki 500 birimden büyük değişiklikler pik algoritmasını tetikliyecek ve bu algoritma pik sayısı dolduktan sonra Analog giriş filitre sayısını geçici olarak 1 yapacak ve akabinde eski değerine ayarlıyacaktır.Böylece loadcell üzerindeki yük değişmelerinde yeni değer pik sayısından hemen sonra okunacaktır. Daha sonra bu değer üzerinde küçük oynamalar Analog giriş filitresi tarafından düzeltilecektir. Örneğin Pik sayısı 2 ve Analog giriş filitre sayısı 100 olan bir testimizde. Loadceldeki yük değişimi 32 mili saniye sonra %0,2 hata ile tutturuluyor, ve bu hata 1 saniye içerisinde %0,01’e indiriliyor.Eğer sabitleyici fonksiyonu açıksa 3 sn içerisinde değer sabitlenir. Loadcel’ler farklı hassasiyet kademelerinde satılır ve en hassas olanları 10000:1 hassasiyetindedir.
       Tüm bunlara rağmen uygulamalarınızda farklı teknikler kullanarak verimliliği artırmanız gerekebilir. Örneğin ağırlığa göre bir kap doldurduğunuzu varsayalım. Bu uygulamada ağırlık istenilen seviyeye ulaştığı loadcel’de okunduğunda dolumu durdurursanız 20 sene önce yapılan bir uygulama yapmış olursunuz. Bunun bir değişik versiyonuda bir miktar önce kapatmaktır. Buda yanlış bir yöntemdir. Zira akış hızına bağımlıdır, hız değiştiğinde hatada değişecektir. Ayrıca viskozite değiştiğinde hata değişecektir. En doğru yöntem akış hızını ölçmek ve hatayı zaman olarak girmektir.Örneğin birkaç kap doldurarak her seferinde dolumu belli bir süre önce durduralım ve hatasız dolumu tespit edelim. Ve yazacağımız programda hatayı süre olarak girilebilir bir parametre olarak tanımlayalım. Zira hata gerçektende süredir. Dolum esnasında bu süre içerisinde geçen mal miktarı tespit edilmeli ve dolum tespit edilen mal miktarı kadar önce durdurulmalıdır. Akışkanlığı yüksek malzemelde birim süre içerisinde daha fazla mal geçeceğinden dolayı dolum hedefe daha uzakken durdurulacaktır. Akışkanlığı düşük malzemede ise birim süre içerisinde daha az mal geçeceğinden dolayı dolum hedefe daha yakınken durdurulacaktır. Böylece sistem akışkanlık ve dolum hızını etkileyen diğer faktörlerden arındırılmış olacaktır.Shell & Turcas Petrol A.Ş. derince tesisatında dolu ağırlığı 10000 kg olan ve gres üretimi yapılan otoklav tankında 1 harmanda maksimum 1800 kg gres üretilmektedir. 220 derece sıcaklıkta oldukça akıcı olmasına rağmen üretilen gres tipine göre viskozite çok fazla değişmektedir. Bu tankta işi biten gres alt katta  bulunan iki adet ketıl’a eşit miktarda bölünerek transfer edilmek istenmektedir. Bu teknikleri kullanarak yaptığımız uygulama hatasız çalışmaktadır. Bu işlem plant şartlarından kaynaklanan ve burada bahsetmediğim bir çok faktörden dolayı son derece zor bir operasyondur.S7-300 plc’de sadece bu işlem için 5 kbyt’lık program yazılmıştır.
       Burada anlatılanlar neticesinde Loadcell uygulamalarınızda maksimum verimi alacağınızı ümit ediyorum. Tip A modülü Modbus protokolü ile plc’nize son derece hızlı bir şekilde loadcell bilgilerini ulaştıracaktır. Çok hızlı operasyonlarda örnekte anlatıldığı gibi dolum kontrolü Tip A modülü içerisinde yazılan programla gerçekleştirilebilir. Bu modül analog kanalları haricinde 8 Dijital IO portu bulunmaktadır. Ve bunlar 8 input, 4 input 4 output, 8 output şeklinde seçilebilir

Leave a Reply