Selbsttätige Waagen für den eichfähigen Einsatz: Anforderungen und Richtlinien

Der Wägetechnik kommt in vielen industriellen Anwendungen, wie beispielsweise in der Schüttgutlogistik, eine große Bedeutung zu. Dabei kommen je nach Anwendung unterschiedliche Typen von selbsttätigen Waagen zum Einsatz. Sollen solche Waagen im eichfähigen Einsatz verwendet werden, müssen sie der europäischen Messgeräterichtlinie (MID) entsprechen. Die genauen Anforderungen und Definitionen für unterschiedliche Waagentypen werden von der Organisation Internationale de Métrologie Légale (OIML) festgelegt.

Moderne elektromechanische Waagen für industrielle Anwendungen haben alle einen im Prinzip ähnlichen Aufbau: Das Signal eines entsprechenden Kraftsensors, der die Gewichtskraft misst, wird durch einen Messverstärker so aufbereitet, dass es auf einer Anzeige dargestellt oder durch eine Elektronik weiterverarbeitet werden kann. Zusätzlich setzt man in industriellen Anwendungen häufig eine Steuerung ein, die den Ablauf des Wägevorgangs steuert – man spricht dann allgemein von einer selbsttätigen Waage. Als Sensoren kommen in der Regel Wägezellen zum Einsatz, die auf der Verwendung von Dehnungsmessstreifen (DMS) basieren.

Verschiedene Typen selbsttätiger Waagen

Je nach Anwendung im eichfähigen Einsatz definiert man verschiedene Typen der selbsttätigen Waagen, für die jeweils eigene OIML-Richtlinien die Funktion und den Ablauf der Wägung an sich definieren. Der erste Waagentyp ist die „Selbsttätige Waage zum Abwiegen (SWA)“. Dieser Waagentyp kommt zum Einsatz, wenn Behälter mit einer vorgegebenen und stets gleich bleibenden Masse eines Schüttguts befüllt werden sollen. Eine typische Anwendung für solche Waagen ist die Abfüllung von Säcken. Um die Behälter möglichst schnell zu befüllen, wird für das Schüttgut häufig eine besondere Zuführungseinrichtung, die in Grob- und Feinstrom geteilt ist, eingesetzt. Für SWA gilt die OIML-Richtlinie R61. Die „Selbsttätige Waage zum Totalisieren (SWT)“ ist der zweite Waagentyp. Hier wird eine Gesamtmasse ermittelt, indem einzelne Teile nacheinander gewogen und anschließend addiert werden. Eine typische Anwendung für diesen Waagentyp findet sich beispielsweise in Entladebaggern für Schüttgüter aus Schiffen. Die genauen Details, wie die Tara-Behandlung, sind in der OIML-Richtlinie R107 festgelegt. Der dritte und letzte Waagentyp ist die „Selbsttätige Waage für Einzelwägungen (SWE)“, für den die OIML-Richtlinie R51 gilt. Hierbei misst die Waage eine einzelne Last, die von Wägung zu Wägung variieren kann. Eingesetzt werden solche Waagen beispielsweise in Radladern, die dann jeweils die aufgeladene Masse eines Schüttguts während der Beladung eichfähig verwiegen können.

Wägezelle, Messverstärker und Waagenelektronik

Um eichfähige Waagen für industrielle Anwendungen realisieren zu können, müssen die Anforderungen der europäischen Messgeräterichtlinie MID 2004/22/EG erfüllt werden, die in Deutschland durch das Eichgesetz in nationales Recht umgesetzt sind. In modernen Waagen kommen heute immer häufiger digitale Wägezellen, wie zum Beispiel die FIT-Wägezellen (Fast Intelligent Transducer) von HBM, zum Einsatz. Der gemessene Wert wird hierbei direkt in der Wägezelle digitalisiert und anschließend an eine Anzeige- bzw. Auswerteeinheit übertragen. Um zu verhindern, dass der Messwert bei der Übertragung manipuliert werden kann, ist die Verschlüsselung des Messwerts ein geeignetes Mittel. Die digitalen Waagenelektroniken DIS2116 und DIS2103 von HBM erlauben in Verbindung mit digitalen Wägezellen den Aufbau von geeichten und manipulationssicheren Waagen. Die Datenübertragung von den Wägezellen zur Waagenelektronik erfolgt dabei in verschlüsselter Form.

Aber auch mit analogen Wägezellen lassen sich eichfähige selbsttätige Waagen aufbauen. Dazu bietet HBM die Aufnehmerelektronik AED an, die das Signal einer analogen Wägezelle digitalisiert und an die Waagenelektronik oder eine übergeordnete Steuerung überträgt. Auch hier sorgt eine sicher verschlüsselte Übertragung zur Waagenelektronik für Manipulationssicherheit und Eichfähigkeit. Die Aufnehmerelektronik hat aber noch viele weitere Vorteile. So sorgen verschiedene Feldbusschnittstellen, die optional erhältlich sind, dafür, dass die Wägetechnik sehr einfach in eine bestehende Automatisierungsumgebung, zum Beispiel auf Basis einer SPS, integriert werden kann. Unterstützt werden zurzeit CANopen, Profibus DP und DeviceNet. Zusätzlich sind auch serielle RS232- oder RS485-Schnittstellen möglich. Bei der Systemintegration ist man damit sehr flexibel, so dass sich die eichfähige Wägetechnik auch in bestehende Anwendungen integrieren lässt. Die Aufnehmerelektronik kann in einer solchen Anwendung auch direkt Steuerungsaufgaben mit übernehmen. Dies führt zu einer deutlich höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer Lösung, bei der die Kommunikation zunächst über die Waagenelektronik und dann über die  SPS  erfolgt. Gerade bei Abfüllanlagen kann so die Zuführungseinrichtung direkt angesteuert werden, um so die Geschwindigkeit des Füllvorgangs zu erhöhen.

Fazit: Kompetenter Systempartner

Der Messtechnik-Spezialist HBM bietet als kompetenter Systempartner in der Wägetechnik sämtliche Komponenten für eichfähige industrielle Anwendungen an – von der analogen oder digitalen Wägezelle über den Messverstärker bzw. die Aufnehmerelektronik bis hin zur Waagenelektronik. Mit einer Vielzahl unterschiedlicher Typen von analogen und digitalen Wägezellen lassen sich praktisch alle industriellen Wägeanwendungen realisieren. Die umfangreichen Möglichkeiten, die die Aufnehmerelektroniken von Typ AED und die Waagenelektroniken DWS 2103/2116 insbesondere im Bereich der Kommunikation bieten, vereinfachen die Integration der Wägetechnik in eine übergeordnete Steuerungsarchitektur beispielsweise auf SPS-Basis. Durch die offenen Schnittstellen lassen sich unterschiedlichste Anwendungen schnell und flexibel realisieren.

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