کنترل خودکار فرآیند بارگذاری ترازو

کنترل خودکار فرآیند بارگذاری مقیاس توزین

1. بررسی اجمالی
برخی از کالاهای بسته بندی شده در کیسه ها ، بطری ها ، قوطی ها و غیره باید ابتدا پر شوند و سپس بر روی یک چکنده وزن شوند تا اطمینان حاصل شود که وزن خالص کالاهای داخل بسته با وزن ذکر شده در بسته مطابقت دارد. با این حال ، به دلیل تغییر در خصوصیات مکانیکی دستگاه پر کننده ، تغییر در خواص مواد و دلایل دیگر ، وزن کالاهای پر شده در هر بسته ممکن است متفاوت باشد و در نتیجه بیش از حد یا کمبود آن ایجاد شود. پر کردن بیش از حد بیش از حد بر سود شرکت تأثیر می گذارد ، در حالی که کمبود ممکن است منجر به شکایت مشتری شود و به اعتبار شرکت آسیب برساند.

اگر کالاها در طی فرآیند پر کردن بسته بندی به صورت مایع ، پودر یا گرانول کوچک باشند ، فرآیند پر کردن نیز می تواند از طریق مقادیر اندازه گیری زمان واقعی مقیاس توزین به طور خودکار کنترل شود تا اطمینان حاصل شود که وزن کالاهای مشخص شده روی بسته بندی دقیق است و بیش از حد سنگین نیست.

2. کنترل خودکار بارگذاری در Checkweigher
هنگامی که دستگاه بارگذاری بر اساس سیگنال های بازخورد تحت کنترل خودکار قرار دارد ، داده های تشخیص از CheckWeigher با ارزش وزن هدف از پیش تعیین شده کالا مقایسه می شود. سپس یک سیگنال بازخورد به کنترلر ارسال می شود و میزان بارگذاری دستگاه بارگذاری از طریق محرک تنظیم می شود و از این طریق خطای وزن کالا و تغییر در میزان بارگذاری کالاهای ناشی از رانش مقدار بارگیری دستگاه بارگذاری را کاهش می دهد (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است). از آنجا که برای رسیدن کالاهای بارگذاری شده توسط دستگاه بارگذاری ، مدتی طول می کشد ، صفحه نمایش توزین قبل از انجام محاسبه کنترل برای تنظیم مقدار بارگذاری بعدی دستگاه بارگیری ، باید به تأخیر بیفتد.

شکل 1 نمودار شماتیک اصل کنترل اتوماتیک برای بارگذاری مقیاس توزین

شکل 1 نمودار شماتیک اصل کنترل اتوماتیک برای بارگیری در مقیاس توزین بارگیری تصویر اصلی

2.1 انواع اساسی کنترل بارگذاری
دو نوع اصلی کنترل بارگذاری وجود دارد که می تواند بر روی یک چکنده چک کار کند. آنها هستند:

کنترل بارگذاری مداوم: این سیستم کنترل مداوم می تواند یک سیگنال کنترل ایجاد کند که خروجی آن متناسب با تفاوت بین وزن هر بسته و وزن هدف تعیین شده توسط کاربر باشد. این یک سیستم تنظیم کننده با زمان پاسخ بسیار سریع است.

کنترل بارگذاری متوسط: میانگین کنترل بارگذاری نیاز به تنظیم "مدت زمان" دارد که می تواند با تعداد بسته های عبور در طی آن زمان تعیین شود. به عنوان مثال ، هنگامی که توان 120 قطعه در دقیقه است ، اگر 20 بسته از آن عبور کنند ، "مدت زمان" 10 ثانیه است. سیستم کنترل میانگین وزن 20 بسته را در مدت زمان 10 ثانیه محاسبه می کند ، تفاوت بین این مقدار و وزن هدف تعیین شده توسط کاربر را مقایسه می کند و یک سیگنال تصحیح را برای تنظیم حجم پر کننده سرهای پر کننده ایجاد می کند. این سیستم بیشتر در دستگاه های پر کننده با سر پر کننده چندگانه استفاده می شود.

2.2 انواع سیگنال های کنترل بازخورد برای دستگاه شارژ
سه نوع سیگنال کنترل بازخورد ارسال شده به دستگاه شارژ وجود دارد:

مدولاسیون آنالوگ: سیگنال های کنترل آنالوگ ، مانند ولتاژ یا سیگنال های کنترل حلقه فعلی.

فرکانس پالس: سیگنال کنترل مجموعه ای از پالس های خروجی بر اساس جهت و دامنه انحراف وزن است.

مدت زمان پالس: سیگنال کنترل یک پالس منفرد با مدت زمان متفاوت بر اساس جهت و بزرگی انحراف وزن است.

2.3 سیستم کنترل بازخورد مقیاس وزنه برداری را برای بارگذاری دو بررسی کنید
در صورت نیاز به دقت بسته بندی بالا و تغییر وزن TARE بسته بندی کالاها باید مورد توجه قرار گیرد ، می توان یک سیستم کنترل بازخورد با وزن دوتایی را برای بارگذاری اتخاذ کرد همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. در این سیستم ، وزن بطری خالی با وزن گیری مقیاس 1 تشخیص داده می شود و سیگنال به نمایشگاه وزنه برداری مقیاس وزنه برداری 2 برای تشخیص وزن خالص منتقل می شود. داده های تشخیص وزن بارگذاری خالص به عنوان یک سیگنال بازخورد به لودر وارد می شود و از این طریق به کنترل زمان واقعی وزن بارگذاری خالص می رسد.

شکل 2 نمودار شماتیک از اصل کنترل اتوماتیک برای بررسی دو بار و دوباره-ساییدن مقدار بارگذاری

شکل 2 نمودار شماتیک اصل کنترل اتوماتیک برای بررسی دو چک و بارگیری مجدد ، بارگیری تصویر اصلی

3 فرآیند کنترل خودکار استاندارد
در طی بازخورد فرآیند کنترل خودکار دستگاه بارگیری ، مقیاس وزنه برداری و دستگاه بارگذاری دائماً در حال برقراری ارتباط هستند. اگر انحراف در وزن کالا تشخیص داده شود ، حجم بارگذاری دستگاه بارگیری قبل از آنکه تأثیر منفی قابل توجهی در تولید داشته باشد تنظیم می شود تا اطمینان حاصل شود که می توان تأثیر انحراف را اصلاح کرد. موارد زیر چندین مرحله در فرآیند وجود دارد که در آن مقیاس وزنه برداری سیگنال های بازخورد را به دستگاه بارگیری ارسال می کند و کنترل خودکار را انجام می دهد [90]:

مرحله 1 - انحراف در دستگاه بارگیری رخ می دهد

مرحله 1 نشان می دهد که مقیاس توزین انحراف در مقدار بارگذاری دستگاه بارگذاری را در جهت کاهش تشخیص می دهد (همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است). اگر این روند ادامه یابد ، انحراف در مقدار بارگیری افزایش می یابد و کالا ممکن است کم وزن باشد (کالاهای کم وزن با یک صلیب مشخص می شوند).

مرحله 2 - یک سیگنال بازخورد را به دستگاه بارگیری ارسال کنید

مرحله 2 نشان می دهد که سیگنال بازخورد از مقیاس توزین برای تنظیم مقدار بارگذاری به دستگاه بارگذاری ارسال می شود (همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است). با این حال ، یک زمان تاخیر وجود دارد که در طی آن مقیاس توزین دیگر دستگاه بارگذاری را برای تنظیم تنظیمات راهنمایی نمی کند.

شکل 3 انحراف دستگاه بارگیری

شکل 3 انحراف دستگاه بارگیری بارگیری تصویر اصلی

شکل 4 CheckWeigher سیگنال بازخورد را به دستگاه بارگیری ارسال می کند.

شکل 4 سیگنال بازخورد ارسال شده از مقیاس توزین به دستگاه بارگیری بارگیری تصویر اصلی

مرحله 3 - پس از زمان تاخیر ، دستگاه بارگذاری حجم بارگذاری را تغییر می دهد.

مرحله 3 نشان می دهد که زمان تاخیر برابر با زمان لازم برای رسیدن کالا به مقیاس توزین پس از تغییر دستگاه بارگذاری میزان بارگذاری است (همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است). فراتر از زمان تاخیر ، دستگاه بارگذاری میزان بارگذاری را تغییر داده و وزن کالاها به حالت عادی باز می گردد (کالاهای عادی با یک علامت علامت مشخص می شوند).

شکل 5 نشان می دهد که دستگاه بارگیری پس از زمان تاخیر حجم بارگذاری را تغییر می دهد.

شکل 5 دستگاه بارگیری پس از زمان تاخیر حجم بارگذاری را تغییر می دهد. دانلود تصویر اصلی

مرحله 4 - تصحیح انحرافات بارگذاری

مرحله 4 نشان می دهد که انحراف مقدار بارگذاری دستگاه بارگذاری در جهت کاهش با کنترل بازخورد اصلاح می شود (همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است).

شکل 6 تصحیح انحراف بارگذاری

شکل 6 تصحیح انحراف بارگیری تصویر اصلی

هنگامی که سرعت انتقال خط تولید ثابت باقی می ماند ، اگر فاصله بین دستگاه پر کننده و checkweigher افزایش یابد ، بسته های بیشتری بین دستگاه پر کننده و چکنده قرار می گیرند و زمان تاخیر فوق الذکر طولانی می شود. بنابراین ، در یک وضعیت ایده آل ، باید تا حد امکان به دستگاه پر کننده نصب شود تا مستقیماً و سریع به تغییرات در پر کردن وزن پاسخ دهد.

کنترل بازخورد با هدف نشان دادن اینکه حجم شارژ شارژر با گذشت زمان قابل تنظیم است. اگر تنظیمات را به صورت یک حرکت انجام ندهد ، می توان از طریق تقریب پی در پی (همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است) حاصل شود.

شکل 7 نمودار روند کنترل بازخورد

شکل 7 نمودار روند کنترل بازخورد تصویر اصلی دانلود

4. نمونه های کاربردی از کنترل بازخورد
4.1 پر کردن شیر
استاندارد داخلی برای بسته بندی شیر مایع 500 گرم یک شرکت گروهی خاص 508 گرم با بسته بندی و شاخص کنترل فرآیند تولید 510 گرم است. قبل از استفاده از مقیاس توزین ، میانگین وزن پر کردن 515.231 گرم ، با دامنه نوسان 17.5 گرم بود. فرآیند اصلی هیچ تجهیزات توزین نداشت و دستگاه پر کردن محصول Tetra Pak بود. حجم پر کردن به صورت دستی توسط یک دستگیره دستی تنظیم شده و سیم را برای کنترل حجم پر کردن دستگاه مکانیکی تنظیم می کند. آزمایش کنترل اتوماتیک با استفاده از مقیاس توزین CWM750 از Bizerba آلمان انجام شد. اول ، مقیاس توزین مورد آزمایش قرار گرفت و داده های منحنی توزیع وزن به دست آمده نزدیک به توزیع عادی ایده آل ، با انحراف استاندارد تقریباً 1 گرم بود. در طول تست کنترل اتوماتیک ، وزن هدف در 510.3 گرم تنظیم شد ، مقدار حد بالایی به 1 در 512.6 گرم تنظیم شد و مقدار حد پایین حد پایین TU1 در 508 گرم تنظیم شد. پس از تست کنترل اتوماتیک حجم پر کردن دستگاه پر کننده بر اساس سیگنال بازخورد از مقیاس توزین ، تنظیم خودکار حجم پر کردن با موتور پله ای که پیچ سرب را هدایت می کند و تنظیم اهرم (همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است) حاصل شد. نتایج آزمایش نشان داد که میانگین وزن پر کننده به 510.299 گرم کاهش یافته و دامنه نوسان به 8G کاهش یافته است. به طور متوسط ​​، 4 گرم شیر در هر کیسه نجات یافت و در نتیجه مزایای اقتصادی قابل توجهی ایجاد کرد.

شکل 8 نمودار شماتیک سیستم کنترل بازخورد برای پر کردن شیر مایع

شکل 8 نمودار شماتیک سیستم کنترل بازخورد برای پر کردن شیر مایع بارگیری تصویر اصلی

1- مقیاس وزنه برداری
2- نمایشگر وزن
3- سیگنال با تعداد پالس مختلف بر اساس انحراف وزن
4- سیستم کنترل PLC + HMI
5- موتور پله
6- میله اتصال
7- پر کردن اهرم تنظیم حجم
8- دستگاه بسته بندی Tetra Pak

4.2 پر کردن خمیر دندان
Thermo Fisher Scientific یک خط چک دو کانال را در خط تولید خمیر دندان Procter & Gamble در گوانگژو نصب کرد تا وزن خمیر دندان را تشخیص و کنترل کند (همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است).

دامنه توزین خمیر دندان از 10 گرم تا 250 گرم است که حداکثر طول و عرض آن به ترتیب 220 میلی متر و 40 میلی متر است. توان 120 قطعه در دقیقه و دقت 0.1 گرم است. با افزودن یک دستگاه چک ویکر به خط پر کردن خمیردندان ، نه تنها محدودیت های وزن بالا و پایین را می توان کنترل کرد ، بلکه می توان یک گزینه کنترل بازخورد را نیز برای کنترل حجم پر کردن خمیر دندان اضافه کرد ، در نتیجه باعث کاهش قابل توجهی نسبت محصولات غیرقانونی می شود. دامنه حد بالایی تنظیم بازخورد بین حد بالایی انحراف مجاز از مقدار استاندارد و حد بالایی رد است. محدوده حد پایین کنترل بازخورد بین حد پایین انحراف مجاز از مقدار استاندارد و حد پایین رد (همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است) است. بر اساس میانگین وزن واقعی آخرین داده های صف نمونه گیری ، عرض پالس مقدار تنظیم خطای بازخورد به دست می آید.

شکل 9 Checkweigher دو کانال در خط تولید پر کننده خمیر دندان

شکل 9 Checkweigher دو کانال در خط تولید پر کردن خمیر دندان بارگیری تصویر اصلی

شکل 1-0 محدوده تنظیم کنترل بازخورد

شکل 10 محدوده تنظیم کنترل بازخورد دانلود تصویر اصلی

خروجی بازخورد حد بالا و پایین ، خروجی پالس رله را اتخاذ می کند ، که برای کنترل موتور سروو و تغییر زمین کنترل به ورودی سوئیچ دستگاه پر کننده وصل می شود و از این طریق حجم پر کردن خمیر دندان را تنظیم می کند. به عنوان مثال ، هنگامی که مقدار نمونه برداری از وزن خمیردندان برای پایین آمدن به سمت پایین تشخیص داده می شود ، مقیاس وزنه برداری سیگنال تنظیم را به دستگاه پر کننده ارسال می کند تا حجم پر کردن خمیردندان را افزایش دهد. در طی فرآیند دستگاه پر کردن تنظیم حجم پر کردن خمیر دندان ، مقیاس توزین هیچ سیگنال تنظیم را ارسال نمی کند. هنگامی که خمیردندان پر شده توسط دستگاه پر کننده پس از گذشت تنظیم از مقیاس توزین ، می توان مشاهده کرد که روند رانش رو به پایین مقدار نمونه گیری وزن خمیر دندان اصلاح شده است. اگر مقدار نمونه برداری از وزن خمیردندان هنوز نتواند نیازهای کیفیت را برآورده کند ، مقیاس وزنه برداری می تواند دوباره سیگنال تنظیم را به دستگاه پر کننده ارسال کند. قبل از افزودن کنترل بازخورد ، Procter & Gamble با پر کردن بیش از حد هر لوله از خمیر دندان توسط 2G ، حجم پر کردن را کنترل می کرد تا از کمبود وزن ناشی از پر کردن خطاهای سیستم جلوگیری شود. با میزان تولید 120 لوله در دقیقه ، تولید سالانه تقریباً 120 میلیون لوله است و هر لوله 100 گرم وزن دارد. اگر می توان بیش از حد را به 1 گرم کاهش داد ، می توان سالانه 120 تن حجم پر کردن خمیر دندان را ذخیره کرد ، این بدان معنی است که می توان 1.2 میلیون لوله اضافی خمیر دندان را پر کرد. با هزینه 2 یوان در هر لوله محاسبه می شود ، کاهش ضرر سالانه 2.4 میلیون یوان است. قیمت بازار مقیاس با سرعت بالا و با دقت بالا کمتر از 400000 یوان است و هزینه سرمایه گذاری در طی دو ماه قابل بازیابی است.

4.3 برش خمیر شیرینی
مردم عاشق شیرینی های تولید شده توسط کارخانه British Bagel هستند. این میان وعده های اقتصادی و آسان برای خوردن است که متناسب با سبک زندگی سریع مردم است. این کارخانه مشتاق تولید شیرینی هایی است که مطابق با استانداردهای مشتری باشد ، بنابراین ترجیح می دهد که این شیرینی ها کمی اضافه وزن داشته باشند تا کم وزن ، که می تواند بر رضایت مشتری تأثیر بگذارد. با این حال ، شیرینی های اضافه وزن بر حاشیه سود کارخانه تأثیر می گذارد و شیرینی هایی که بسیار سبک یا بسیار سنگین هستند ، شکل دایره ای غیر جذاب دارند. بنابراین ، کنترل فرآیند برش خمیر لازم است ، اما این چالش پیچیده است زیرا خمیر تمایل به گسترش حجم در هنگام برش ، کاهش چگالی آن و در نتیجه وزن خمیر خرد شده دارد. اگرچه برش می تواند قطعات خمیر را تقریباً با همان حجم برش دهد ، اما قطعات خمیر بریده شده در ابتدای یک دسته هنوز سنگین تر از آنهایی است که در انتهای دسته برش داده شده است.

شرکت پر سرعت متلر-تولدو راه حلی برای شرکت کنندگان برای تولید کنندگان فراهم می کند: یک دستگاه برش در زیر قیف وجود دارد که خمیر را ذخیره می کند ، که خمیر را به قطعاتی با اندازه و شکل مشابه می رساند و سپس آنها را به چهار خط تولید توزیع می کند. هر خط تولید در هر دقیقه 75 شیرینی در دقیقه اجرا می کند ، با کل توان 300 قطعه در دقیقه. CheckWeigher سری چند کانال با سرعت بالا XS در خط تولید ادغام شده است و اپراتور می تواند چهار خط تولید را از طریق رابط کاربری صفحه لمسی از صفحه نمایش وزنه برداری کنترل و کنترل کند. داده های مربوط به Checkweigher با سرعت بالا می تواند در زمان واقعی با دستگاه برش ارتباط برقرار کند و وزن خمیر برش را تنظیم کند. اگر Checkweigher سیگنال اضافه وزن خمیر را تشخیص دهد ، وزن خمیر برش را توسط دستگاه برش کاهش می دهد و در صورت تشخیص سیگنال کم وزن ، وزن خمیر برش را افزایش می دهد. اطلاعات بازخورد از Checkweigher به دستگاه برش خمیر ارسال می شود ، به طوری که دستگاه برش خمیر تحت تأثیر تخمیر قرار نمی گیرد و همیشه قوام وزن خمیر برش را حفظ می کند. سیستم جدید می تواند باعث کاهش بیش از حد ، کاهش محصولات عادی و بهبود کارآیی شود. Checkweigher چند کانال با سرعت بالا یک ساختار فولادی کاملاً ضد زنگ را اتخاذ می کند ، جلسه و بیش از نیازهای تمیز و بهداشتی مجوز آمریکا را فراتر می برد. همچنین مطابق با استاندارد IP-69K دقیق برای گرگرفتگی با فشار بالا و درجه حرارت بالا است.

4.4 بسته بندی سینی برش گوشت گاو
مشتریان در منطقه شمال غربی اقیانوس آرام ایالات متحده از ماشین آلات پردازش گوشت گاو برای برش گوشت گاو استفاده می کنند ، و سپس دستگاه بسته بندی برش های گوشت گاو را روی سینی های پلاستیکی کف قرار می دهد. سینی ها سپس برای بسته بندی به دستگاه بسته بندی بیرونی ارسال می شوند. وزن برش های گوشت گاو در هر سینی از 1.00 پوند تا 1.05 پوند است. اگر وزن سینی واجد شرایط باشد ، برای حمل و نقل برچسب گذاری و جعبه می شود. اگر وزن سینی صلاحیت نداشته باشد ، برچسب گذاری نمی شود و این سینی بدون برچسب به طور خودکار برداشته می شود. کارکنان باید بسته بندی های برداشته شده را به صورت دستی باز کنند ، سینی های پلاستیکی کف را دور ریخته و برش های گوشت گاو را برگردانند. با توجه به مشکلات پیکربندی تجهیزات ، فاصله بین دستگاه بسته بندی برش گوشت گاو و دستگاه برچسب وزن و قیمت بسیار بزرگ است ، تقریباً 100 سینی در بین. ایجاد یک حلقه بازخورد بین دو دستگاه در طی چنین مسافت بزرگی دشوار است ، در نتیجه میزان رد سینی بیش از 20 ٪!

برای کاهش زمان مورد نیاز برای کار مجدد ، مشتری وزن برش های گوشت گاو را در سینی با بیش از 1.05 پوند تنظیم کرد که باعث افزایش مقدار بیش از حد سینی می شود. در مواردی که زمان بسته بندی محکم بود ، مشتری حتی حد بالایی از تنظیم وزن را به 1.10 پوند افزایش می دهد تا از کاهش تعداد بسته های دور ریخته شود. در نتیجه ، تعداد کالاهای پر شده به میزان قابل توجهی افزایش یافته و باعث می شود مشتری به دلیل اتلاف بسته بندی ، مصرف بیش از حد کار ، کار مجدد بسته های اضافه وزن و پر کردن بیش از حد کالا ، ضرر کند. آنها دائماً به دنبال راه حل های بهتر بودند.

مشتری یک VBS Checkweigher را از ایالات متحده مستقیماً در پشت دستگاه بسته بندی برش گوشت گاو نصب کرد. در مقایسه با فاصله اصلی 100 پالت بین دستگاه بسته بندی برش گوشت گاو و دستگاه برچسب قیمت وزن ، فاصله پس از نصب Checkweigher فقط 7 پالت بود. با ارائه بازخورد در مورد روند وزن بسته بندی ، وزن برش های گوشت گاو روی هر پالت می تواند به سرعت تنظیم شود. این امر مشتری را قادر می سازد تا سریعاً آن دسته از پالت هایی را که قبل از بسته بندی اضافه وزن داشتند ، از بین ببرد و به طور قابل توجهی تعداد بسته های دارای عدم انطباق وزن را کاهش دهد.

پس از نصب Checkweigher ، کمتر از 2 ٪ پالت ها از محدوده وزن فراتر رفت. حجم بازپرداخت 95 ٪ کاهش یافته است! در نتیجه ، مشتری سالانه 67000 دلار پس انداز می کرد! این شامل هزینه های نیروی کار برای حذف کالا از بسته بندی نیست. علاوه بر این ، آنها دامنه وزن برش های گوشت گاو موجود در پالت ها را به 1.00 پوند تا 1.04 پوند تنظیم کردند و بیش از حد 28 ٪ را کاهش دادند. متوسط ​​وزن هر پالت 1.014 پوند تا 1.025 پوند بود. این اختلاف به ظاهر جزئی جزئی منجر به درآمد سالانه 102،000 دلار شد. این مشتری در کل درآمد سالانه نزدیک به 170،000 دلار (به استثنای هزینه های نیروی کار) به دست آورد و سرمایه گذاری را در Checkweigher طی چند هفته بازیابی کرد.

5 نتیجه گیری
کنترل اتوماتیک فرآیند بارگذاری در مقیاس توزین نه تنها تضمین می کند که وزن خالص کالا با نیازها برآورده می شود ، بلکه اضافه بارگذاری کالا را تا حد ممکن به حداقل می رساند تا به حداکثر رساندن مزایای شرکت باشد. و اقدامات مختلفی که با توجه به شرایط واقعی سایت تولید انجام می شود می تواند کاربران را قادر به دستیابی به این هدف کند.