烟草工业生产中，烟丝的配比工艺段是关键的工艺环节之一。烟丝配比是指按生产中叶丝的流量为基数，将梗丝、膨胀烟丝、薄片烟丝以及残丝中的几种按各自的设定比例和叶丝进行实时均匀的掺配。配比型电子皮带秤是完成此项工艺段加工过程的核心设备，而影响其精度的关键因素之一就是称重信号的采集精度及稳定性，它将直接关系到烟丝配比的质量，从而也在很大程度上决定着后续烟支成品的内在吸味质量的稳定性和均衡性。
2 配比型电子皮带秤的工作原理
电子皮带秤按其工作用途分类，一般分为计量型、控制型、配比型三种类型。
计量型—计量物料的瞬时流量及累计重量；控制型—均衡地控制物料重量，使物料按设定流量通过；配比型 —实现叶丝、梗丝、薄片丝、残丝等的设定配比；配比型电子皮带秤称重系统由多台称量装置组成并集中控制，集称量、配比于一体，具有交互式多任务、多参数计量功能，能够对通过该配比系统的多种烟丝进行动态累计称量、流量控制，并按一定比例进行掺配。
2.1 电子皮带秤工作原理
各种烟丝通过限量管(或直接下落)到称量装置的皮带上，随皮带向前运转，当其通过称量装置有效称量段时，其重量通过输送机皮带和计量托辊加到荷重传感器上，传感器感受负荷产生的信号直接送入称重模块siwarex u中，经称重模块siwar -ex u采集并转换的数据直接经s7系统总线送入plc数据采集系统，检测称量段上的单位长度重量q(kg/m)，同时测速装置检测出皮带运行速度v(m/s)，经过plc运算得出瞬时流量和累积量并进行显示。
瞬时流量为：q=3600×q×v(kg/h)
累积量为：g=∫q×v×d t(kg)
其中：q=w×h×p s
w—秤体上物料宽度(m)，与限量管宽度有关。
h—秤体上物料厚度(m)，与限量管开口高度有关。
p s—物料比重(kg/m3)
v—带速(m/s)
2.2 电子皮带秤配比工作原理
配比型电子皮带秤控制系统以通过主称量装置的物料瞬时流量为基准，与掺配称量装置相对应的设定掺配比例运算后，作为该掺配装置的设定流量，同时将测得的通过该掺配装置的瞬时流量与设定流量信号进行比较，利用plc进行pid控制运算，输出调速信号调节电机的转速，从而改变皮带速度，以达到自动调整掺配流量的目的。
3 西门子模块配比称重系统
3.1 电子皮带秤控制系统组成
配比型电子皮带秤主控柜部件采用基于德国西门子公司西门子称重模块(siwarex u) 的s7-300系列plc技术平台，其电控系统功能如图1所示。
图1 电控系统功能框图
s7-300 plc由cpu317-2pn/dp、高速计数模块fm350-2、称重模块siwarex u、数字量输入输出模块和电源模块组成。cpu317-2pn/dp主要用于主过程控制及profinet通讯。包含数字量输入点和数字量输出点、模拟量输入和模拟量输出回路，其中数字输入点和数字输出点承担着整个电子皮带秤的数字量输入和输出控制以及提供与外部联机时所需的输入和输出信号；模拟量输入用于4-20ma流量外设定采样；模拟量输出用于变频器控制及瞬时流量4-20ma输出。称重传感器的重量信号由siwarex u采样，速度编码器的编码脉冲信号送入plc的高速计数器。电子皮带秤根据来自重量传感器的重量信号、来自速度编码器的速度信号及该秤的设置信号和已编制的软件程序，进行称重、流量控制、配比、通讯并送出速度控制信号，该信号送到变频调速器从而控制电机转速，带动电子皮带秤工作。控制型电子皮带秤控制单元及siwarex u电子称重模块集成实物如图2所示。
图2 控制型电子皮带秤控制单元
3.2 控制系统特点
(1) 简化了荷重信号放大电路。荷重信号采集采用西门子的电子称重模块siwarex u，使来自荷重传感器的信号连线直接接入称重模块siwarex u中，减少了使用信号放大器的传统中间放大环节，使荷重信号传输的准确度更高，采样的频率更快，这就可以保证电子皮带秤的累积精度。
西门子称重模块(siwarex u)具有对传感器桥路输出信号的电源补偿，且传输距离远，能达到1000米，精度高，设计为0.05%，65000分区分辨率，控制测量次数达到50次/秒，更有数字滤波、断线监视等功能，使其更加稳定、可靠，计量精度的稳定性在较长的时间内可以得到较大限度的保证，从而大大延长了电子皮带秤的维护和标定周期。另外，siwarex u是一个集信号放大、16位a/d转换为一体的专用称重模块，它与西门子plc的连接直接由背板总线来完成，大大地简化了荷重信号放大电路，这一系列的优势使得电子皮带秤的精度可靠性得到了更大意义上的提升，应用水平又上了一个新的台阶。
(2) 计量累计误差自动追加功能。根据配比型电子皮带秤的掺配原理，瞬时掺配精度应该能够得到保证，但是掺配后的烟丝累计量总体累计精度随着时间的推移可能会因瞬时流量的误差、烟丝来料不稳定等各种因素超出设定比例的允许范围，因此我们设计了计量累计误差自动追加程序。原理是：当累计误差超过允许范围较大时在原设定比例的基础上增加较大的修正值修订设定比例，使其快速回到正常的累计误差范围；当累计误差超过允许范围较小时在原设定比例的基础上增加较小的修正值修订设定比例，使其缓慢回到正常的累计误差范围。
3.3 西门子称重模块应用经验
虽然西门子称重模块siwarex u具有对传感器桥路输出信号的电源补偿，且传输距离远，能达到1000米，但是在通常使用时应尽量缩短荷重传感器与称重模块siwarex u的距离，从而尽可能地避免强干扰信号的介入。如果传输距离超过300米，尽量选择西门子订货号为7mh4702-8ag的原装传感器电缆。
4 结束语
使用电子称重模块siwarex u后，荷重信号的稳定性有了明显的提高。为使整个电子皮带秤的系统精度及稳定性会达到一个佳状态，我们在具体使用过程中，还应注意影响荷重信号稳定性的其他因素，如：秤体上的轴承润滑是否良好，皮带是否干净，秤体边缘与皮带之间是否有异物等等。同时这种集成化的称重方式，非常值得在行业内进行推广。
西门子变频器以其稳定的性能，丰富的组合功能，良好的力矩特性，在变频器市场占据着重要的地位。并以其强大的品牌效应，其市场分量一直在中国占有主要地位，据有关市场调研机构的统计，西门子的高低压变频器在中国市场上已位居。
西门子变频器在中国市场的使用早是在钢铁行业，然而在当时电机调速还是以直流调速为主，变频器的应用还是一个新兴的市场，但随着电子元器件的不断发展以及控制理论的不断成熟，变频调速已逐步取代了直流调速，成为驱动产品的主流，西门子变频器因其强大的品牌效应在这巨大的中国市场中取得了超规模的发展，西门子在中国变频器市场的成功发展应该说是西门子品牌与技术的完美结合。在中国市场上我们能碰到的早期的西门子变频器主要有电流源的SIMOVERT A,以及电压源的SIMOVERT P，这些变频器也主要由于设备的引进而一起进入了中国的市场，目前仍有少量的使用，而其后在中国市场大量销售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西门子变频器为成功的一个系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我们常说的6SE70系列。它不仅提供了通用场合使用的AC－－-AC变频器，也提供了在造纸，化纤等特殊行业要求使用的多电机传动的直流母线方案。当然西门子也推出了在我个人看来技术上比较失败然而在市场上却相当成功的ECO变频器，在技术上的失败主要是由于它有太高的故障率，市场上的成功主要是因为它超越了富士变频器成为中国市场的品牌。现在西门子在中国市场上的主要机型就是MM420，MM440.6SE70系列。
由于西门子变频器在中国市场的一个庞大的销售量，在使用中必然会碰到许多问题，以下我们就西门子变频器的一些常见故障在这里和广大使用者做一个探讨：西门子变频器应该是进入中国市场较早的一个品牌，所以有些老的产品象MICROmaster,MIDI MASTER仍有大量的用户在使用，我们先就这两个系列产品的常见故障做一分析。对于MICRO MASTER系列变频器我们常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无法正常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无法正常工作。对于MIDI MASTER系列变频器我们较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT模块的损坏，MIDI MASTER的驱动电路是由一对对管去驱动IGBT模块的，而这对管也是容易损坏的元器件，损坏原因常由于IGBT模块的损坏，而导致高压大电流窜入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。
对于6SE70系列变频器，由于质量较好，故障率明显降低，我们经常会碰到的故障现象有F008(直流电压低)，由于是直接通过电阻降压来取得采样信号，所以故障F008的出现主要是由于采样电阻的损坏而导致的。此外我们还会碰到F025,F026,F027,关于输入相缺失的报警，故障原因一是由于6SE70系列本身带有输入相检测功能，输入检测电路的损坏会导致输入缺相报警，如排除此故障原因，报警信号还不能消除，那故障很有可能就是CU板的损坏了。此外F011（过电流）故障也是一个常见的故障，电流传感器的损坏是引起此故障的原因之一，此外我们在维修中经常会碰到驱动电路和开关电源上的一些贴片的滤波电容的损坏也会引起F011报警. 我们要特别注意由于这种原因而引起的故障报警。
总结：西门子变频器功能强大，很多自动化设备使用，但西门子变频器对环境要求比较严格，如电网质量，环境温度湿度等，使用时请特别注意.