Kalibrierung und Abgleich

Der Begriff "Kalibrierung" lässt sich in 3 verschiedenen Weisen auf die EP3356-0022 anwenden:

• Sensorkalibrierung: einmalige Kalibrierung des eingesetzten Sensors (DMS) bei Anlageninbetriebnahme
• Selbstkalibrierung: fortlaufende wiederholte Selbstkalibrierung der Box zur Verbesserung der Messgenauigkeit
• Tara: wiederholte Brutto/Netto-Kompensation durch Tara

Sensorkalibrierung

Durch die Kalibrierung wird die EP3356-0022 an die Kennlinie des Sensorelementes angepasst. Für diesen Vorgang werden zwei Werte benötigt: der Ausgangswert ohne Belastung ("Zero balance") und der unter voller Belastung ("Rated output"). Diese Werte können durch ein Abgleichprotokoll oder durch eine Kalibrierung mit Abgleichgewichten ermittelt werden.

Kalibrierung mittels Abgleich in der Anlage

Bei der "praktischen" Kalibrierung wird zuerst mit unbelasteter Waage, dann mit definiert belasteter Waage gemessen. Aus den Messwerten berechnet die EP3356-0022 automatisch die vorliegenden Sensorkennwerte.

Der Ablauf:

Kalibrierung nach Sensor-Abgleichprotokoll (theoretische Kalibrierung)

Die Sensorkennwerte laut Hersteller-Zertifikat werden hier direkt der EP3356-0022 mitgeteilt, damit diese die Last berechnen kann.

1. CoE-Reset mit Objekt 0x1011:01 durchführen, siehe Wiederherstellen des Auslieferungszustandes
2. Scale factor (0x8000:27) = 1000 setzen (für Gewichtsangabe in g)
3. Gravity of earth (0x8000:26) setzen falls erforderlich (default: 9.806650)
4. Gain (0x8000:21) = 1 setzen
5. Tara (0x8000:22) = 0 setzen
6. Nennlast des Sensors in 0x8000:24 ("Nominal load") angeben
7. "Rated Output" (mV/V Wert 0x8000:23) aus dem Abgleichprotokoll übernehmen
8. "Zero Balance" (0x8000:25) aus dem Abgleichprotokoll übernehmen

Kalibrierung Die Kalibrierung ist für die Genauigkeit des Systems von großer Bedeutung. Um diese zu steigern, sollten die Filter während der gesamten Kalibrierphase möglichst stark eingestellt sein. Dabei kann es mehrere Sekunden dauern, bis sich ein statischer Wert eingestellt hat.

Lokale Speicherung Die beim theoretischen und praktischen Abgleich geänderten Werte werden in einem lokalen EEPROM gespeichert. Dieses kann bis zu 1 Mio. mal beschrieben werden. Um die Lebensdauer des EEPROMS zu verlängern, sollten die Kommandos deshalb nicht zyklisch ausgeführt werden.

Selbstkalibrierung der Messverstärker

Die Messverstärker werden automatisch periodisch einer Überprüfung und Selbstkalibrierung unterzogen. Dafür sind mehrere Analogschalter vorgesehen, um die verschiedenen Kalibriersignale aufschalten zu können. Wichtig dabei ist, dass in jeder Phase der Kalibrierung immer der gesamte Signalpfad (inklusive aller passiven Bauteile) überprüft wird. Lediglich die Entstörglieder (L/C-Kombination) und die Analogschalter selbst können nicht erfasst werden. Zusätzlich wird in größeren Abständen noch ein Selbsttest durchgeführt. Die Selbstkalibrierung wird in der Default-Einstellung alle 3 Minuten durchgeführt.

Selbstkalibrierung

• Zeitintervall wird in 100 ms Schritten mit Objekt 0x8000:31 eingestellt, default: 3 min. Dauer ca 150 ms

Selbsttest

• Wird zusätzlich zusammen mit jeder n-ten Selbstkalibrierung durchgeführt. Das Vielfache (n) wird mit Objekt 0x8000:32 eingestellt, default: 10 zusätzliche Dauer ca. 70 ms.

Durch die Selbstkalibrierung der Eingangsstufen in den beiden Arbeitspunkten (Nullpunkt und Endwert) werden die beiden Messkanäle aufeinander abgeglichen.

Schnittstelle zur Steuerung

Die Selbstkalibrierung findet automatisch in den festgelegten Abständen statt. Um zu verhindern, dass während eines zeitkritischen Messvorganges kalibriert wird, kann über das Bit "Disable calibration" im ControlWord die automatische Kalibrierung auch dauerhaft gesperrt werden. Sollte es notwendig sein zusätzlich eine manuelle Prüfung durchzuführen, wird diese durch eine steigende Flanke des Bits "Start manual calibration" im Prozessabbild gestartet. Während die Box eine Selbstkalibrierung oder ein Selbsttest durchführt, ist im Prozessabbild das Bit "Calibration in progress" gesetzt. Eine einmal gestartete Selbstkalibrierung/Selbsttest kann nicht abgebrochen werden. Wenn die Selbstkalibrierung durch „Disable calibration“ abgeschaltet wurde, kann sie trotzdem durch das Prozessdatenbit „Start calibration“ gestartet werden.

Selbstkalibrierung Die Selbstkalibrierung wird erstmalig direkt nach dem Aufstarten der Box durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt muss die externe Referenzspannung bereits anliegen. Sollte die Referenzspannung erst später angelegt werden, muss die Selbstkalibrierung manuell angestoßen werden (Prozessdaten Bit: „Start calibration“). Die Selbstkalibrierung muss nach jedem Aufstarten mindestens einmalig durchgeführt werden. Die Versorgungsspannung muss während der Selbstkalibrierung anliegen, da sonst nicht die nötigen Referenzspannungen erzeugt werden können. Wird die Selbstkalibrierung länger oder dauerhaft unterbunden, ist eine geringere Messgenauigkeit zu erwarten.

Nach einer Änderung der Einstellungen im CoE (Bereich x80nn) wird in jedem Fall (auch bei „DisabledCalibration“ = TRUE) eine Selbstkalibrierung durchgeführt, da die Einstellungen den Messvorgang beeinflussen. CoE-Einstellungen sind soweit möglich außerhalb des fortlaufenden Messvorgangs zu ändern.

Tarierung

Beim Tarieren wird die Waage unter beliebiger anliegender Belastung "genullt", es wird also eine Offsetkorrektur durchgeführt. Dies ist zum Brutto/Netto-Ausgleich bei Gütern nötig, die ohne massebehaftetem Behälter nicht gewogen werden können. Die EP3356-0022 unterstützt 2 Tarierungen, es empfiehlt sich, einen starken Filter bei der Tarierung einzustellen.

Temporäres Tara

• Der Korrekturwert wird NICHT in der EP3356-0022 gespeichert und geht bei Spannungsausfall verloren. Dazu wird das Kommando "0x0001" auf CoE-Objekt 0xFB00:01 ausgeführt (binärer Dialog im Systemmanager: "01 00"). Dabei wird das Tara Objekt (0x8000:22) so eingestellt, dass der Anzeigewert 0 ergibt. Hinweis: bei einem Geräteneustart (INIT->OP) wird das Tara nicht gelöscht. Außerdem kann dieses Tara über das Control-Word ausgeführt werden:
  

Dauerhaftes Tara

• Der Korrekturwert wird lokal in im EEPROM der EP3356-0022 gespeichert und geht bei Spannungsausfall nicht verloren. Dazu wird das Kommando "0x0002" auf CoE-Objekt 0xFB00:01 ausgeführt (binärer Dialog im Systemmanager: "02 00"). Dabei wird das Tara Objekt (0x8000:22) so eingestellt, dass der Anzeigewert 0 ergibt.

Lokale Speicherung Die beim theoretischen und praktischen Abgleich geänderten Werte werden in einem lokalen EEPROM gespeichert. Dieses kann bis zu 1 Mio. mal beschrieben werden. Um die Lebensdauer des EEPROMs zu verlängern, sollten die Kommandos deshalb nicht zyklisch ausgeführt werden.

Kommandos

Die vorher besprochenen Funktionen werden über Kommandos im standardisierten Objekt 0xFB00 vorgenommen.

Um die Ausführung der Kommandos aus der PLC durchzuführen, können die Funktionsbausteine FB_EcCoESdoWrite und FB_EcCoESdoRead aus der TcEtherCAT.lib (enthalten in der Standard TwinCAT Installation) genutzt werden.

Kommandos von EP3356-0022

Über den CoE-Eintrag 0xFB00:01 können folgende Kommandos an die EP3356-0022 übergeben werden: