Aplicación de pesaje con PLC Fatek

Una aplicación típica de pesaje en automatización es leer con un PLC el peso proporcionado por una báscula. Un claro ejemplo es el mostrado a continuación donde, una vez tenemos el dato del peso enviado desde la báscula al PLC, es posible transmitirlo al display (por ejemplo, una panel de operador HMI) y visualizarlo.

Aplicación típica de pesaje

A continuación, y siempre considerando el sistema anterior, se explica la distribución de la báscula. Básicamente, ésta es una plataforma donde se deposita la carga. Esta plataforma está atornillada a una o varias células de carga, las cuales convierten la fuerza aplicada sobre ella en una señal eléctrica analógica de unos pocos milivoltios.

Detalle de báscula y célula de carga

Cómo dimensionar la aplicación de pesaje

Si se desea dimensionar correctamente la anterior aplicación de pesaje, es necesario tener en cuenta tanto el número de células de carga de la báscula como el tamaño de las mismas.

Normalmente, en una báscula se instalan entre tres y cuatro células de carga conectadas en paralelo (es decir, todos los “+” juntos y todos los “-“juntos).

Esquema célula de carga(puente de Wheatstone)

Por otra parte, es importante conocer que cualquier célula de carga tiene un dato en su ficha técnica correspondiente al valor total de su resistencia de entrada. Si conectamos varias de éstas en paralelo tendremos una resistencia equivalente total de entrada (R_t) según la ecuación del cálculo de resistencias en paralelo. Este valor de resistencia de entrada equivalente no puede ser menor que el dato proporcionado por el módulo de célula de carga (en nuestro ejemplo, el caso de Fatek, 100Ω).

R_t Fatek ≥ 100Ω

Cálculo resistencia equivalente en paralelo

Con los datos anteriormente comentados se puede calcular el número máximo de células de carga a usar. Así, si se conectaran tres células de carga de resistencia de entrada 400Ω, a un módulo de célula de carga de Fatek (mínimo 100Ω), la resistencia total equivalente sería, aplicando la fórmula de resistencias en paralelo, 133Ω. Como 133 Ω es mayor que 100 Ω, la configuración sería válida.

En otro orden de cosas, también es esencial dimensionar correctamente el tamaño de las células de carga. Este parámetro dependerá de la carga máxima a colocar en la báscula y de la manera de posicionarla; en consecuencia, un dimensionamiento incorrecto nos dará una lectura de peso errónea. Por ejemplo, no es lo mismo poner en la plataforma un saco de 100 kg suavemente, que dejándolo caer desde una altura de 1 metro ya que se podría producir un pico de señal que rompa la célula de carga.

Para calibrar correctamente las células de carga consideraremos que el Fondo de Escala Total  tiene que ser entre 1.5 y 2 veces el valor del peso máximo real que va a medir la báscula:

1,5 x Peso máx. carga < Fondo Escala Total < 2 x Peso máx. carga

NOTA: Fondo de escala = Valor máximo teórico que puede medir el conjunto de células

Una vez sepamos el Fondo de Escala Total lo dividiremos por el número de células de carga para saber el tamaño de cada una.

Imaginemos que se desea pesar una carga máxima de 2.000 kg con cuatro células de carga. El Fondo de Escala Total debería de encontrarse entre:

(1,5 x 2000) Kg < Fondo Escala Total < (2 x 2000) Kg

3000 Kg < Fondo Escala Total < 4000 Kg

Si se utilizaran cuatro células de carga, cada una de ellas se ubicaría en el rango:

3000/4 Kg < Célula de carga <  4000/4Kg

750 Kg < Célula de carga < 1000 Kg

Otros puntos útiles a tener en cuenta para evitar ruidos serían: usar los cables lo más cortos posible, separar los cables de datos y potencia y filtrar las posibles cargas inductivas (electroválvulas, relés, contactores…)

Solución de ejemplo con PLC Fatek

Una solución completa  para implementar la solución de pesaje de manera económica, sencilla precisa y robusta es la formada por la configuración:

• CPU FBs de mínimo 20 puntos, por ejemplo Fatek FBs-20MA
• Módulo de célula de carga Fatek FBs-1LC 

Conexiones:

Esquema de conexiones

El módulo FBs-1LC alimenta a la(s) célula(s) de carga con una señal de 5VDC.

El módulo de célula de carga proporciona una resolución de 16 bits y permite trabajar con células de carga de resoluciones 2mV/V, 5mV/V, 10mV/V y 20mV/V. El módulo permite conectar varias células de carga en paralelo hasta una resistencia equivalente mínima de 100Ω. A una misma CPU podemos conectar hasta un máximo de 16 módulos de célula de carga.

La configuración del módulo, el taraje y la calibración se pueden realizar de manera sencilla desde el programa de desarrollo de Fatek Winproladder:

Circuito de configuración módulo de pesaje

Con estas configuraciones se termina nuestra entrada sobre aplicaciones de pesaje. Si te ha surgido alguna duda, no olvides dejar tu comentario ¡hasta la próxima!