Kiểm soát tự động quá trình tải cân

Kiểm soát tự động quá trình tải cân

1. Tổng quan
Một số hàng hóa đóng gói trong túi, chai, lon, vv.cần phải được điền trước và sau đó cân trên một cân kiểm tra để đảm bảo rằng trọng lượng ròng của hàng hóa bên trong bao bì phù hợp với trọng lượng được ghi trên bao bìTuy nhiên, do những thay đổi trong các đặc tính cơ học của máy đổ, thay đổi trong các tính chất của vật liệu, và các lý do khác,trọng lượng hàng hóa được điền vào mỗi gói có thể khác nhau, dẫn đến quá đầy hoặc quá đầy. quá đầy ảnh hưởng đến lợi nhuận của công ty, trong khi thiếu đầy có thể dẫn đến khiếu nại của khách hàng và làm hỏng danh tiếng của công ty.

Nếu hàng hóa ở dạng lỏng, bột hoặc hạt nhỏ trong quá trình điền bao bì, the filling process can also be automatically controlled through the real-time measurement values of the weighing scale to ensure that the weight of the goods marked on the packaging is accurate and not overly heavy.

2. Kiểm soát tự động của tải trên checkweiger
Khi máy tải được điều khiển tự động dựa trên tín hiệu phản hồi, dữ liệu phát hiện từ máy cân kiểm tra được so sánh với giá trị trọng lượng mục tiêu được đặt trước của hàng hóa.Một tín hiệu phản hồi sau đó được gửi đến bộ điều khiển, và số lượng tải của máy tải được điều chỉnh thông qua bộ điều khiển,do đó làm giảm lỗi trọng lượng của hàng hóa và biến đổi trong khối lượng tải của hàng hóa do sự di chuyển của khối lượng tải của máy nạp hàng (như thể hiện trong hình 1)Vì nó mất một thời gian để hàng hóa được tải bởi máy tải để đạt đến kiểm tra cân,màn hình cân cần phải trì hoãn trước khi thực hiện tính toán kiểm soát cho lần điều chỉnh tải lượng tiếp theo của máy tải.

Hình 1 Biểu đồ sơ đồ của nguyên tắc điều khiển tự động để tải cân

Hình 1 Biểu đồ sơ đồ của nguyên tắc điều khiển tự động để tải trên cân tải xuống hình ảnh gốc

2.1 Các loại cơ bản của kiểm soát tải
Có hai loại cơ bản của kiểm soát tải có thể được vận hành trên một checkweigher.

Kiểm soát tải liên tục:Hệ thống điều khiển liên tục này có thể tạo ra một tín hiệu điều khiển có đầu ra tỷ lệ thuận với sự khác biệt giữa trọng lượng của mỗi gói và trọng lượng mục tiêu được thiết lập bởi người dùngNó là một hệ thống điều chỉnh với một thời gian phản ứng cực kỳ nhanh.

Kiểm soát tải trung bình: Kiểm soát tải trung bình đòi hỏi phải thiết lập một "thời gian" đầu tiên, có thể được xác định bởi số lượng gói đi qua trong thời gian đó.khi thông lượng là 120 pcs/min, nếu 20 gói được xác định để đi qua, sau đó "thời gian" là 10 giây. Hệ thống điều khiển tính toán trọng lượng trung bình của 20 gói trong thời gian 10 giây,so sánh sự khác biệt giữa giá trị này và trọng lượng mục tiêu được thiết lập bởi người dùng, và tạo ra một tín hiệu điều chỉnh để điều chỉnh khối lượng lấp của đầu lấp.

2.2 Các loại tín hiệu điều khiển phản hồi cho máy sạc
Có ba loại tín hiệu điều khiển phản hồi được gửi đến máy sạc:

Phương thức điều chỉnh tương tự: Các tín hiệu điều khiển tương tự, chẳng hạn như tín hiệu điều khiển vòng điện áp hoặc dòng.

Tần số xung: tín hiệu điều khiển là một loạt các xung đầu ra dựa trên hướng và kích thước của độ lệch trọng lượng.

Thời gian xung: tín hiệu điều khiển là một xung duy nhất với thời gian khác nhau dựa trên hướng và cường độ của độ lệch trọng lượng.

2.3 Hệ thống kiểm soát phản hồi cân cân hai lần để tải
Khi yêu cầu độ chính xác đóng gói cao và cần phải tính đến sự thay đổi trọng lượng của bao bì hàng hóa,có thể áp dụng hệ thống kiểm soát phản hồi cân cân hai lần kiểm tra để tải như được hiển thị trong hình 2Trong hệ thống này, trọng lượng của chai rỗng được phát hiện bằng cách cân 1 và tín hiệu được truyền đến màn hình cân của cân 2 để phát hiện trọng lượng tải ròng.Dữ liệu phát hiện trọng lượng tải ròng được nhập dưới dạng tín hiệu phản hồi cho máy tải, do đó đạt được kiểm soát trọng lượng tải ròng trong thời gian thực.

Hình 2 Biểu đồ sơ đồ của nguyên tắc kiểm soát tự động để kiểm tra hai lần và cân lại số lượng tải

Hình 2 Biểu đồ sơ đồ của nguyên tắc kiểm soát tự động để kiểm tra hai lần và cân lại số lượng tải

3 Quy trình kiểm soát tự động tiêu chuẩn
Trong quá trình điều khiển tự động phản hồi của máy nạp hàng, cân và máy nạp hàng liên tục giao tiếp.khối lượng tải của máy nạp được điều chỉnh trước khi nó có tác động tiêu cực đáng kể đến sản xuất để đảm bảo rằng tác động của sai lệch có thể được điều chỉnhSau đây là một số bước trong quá trình mà cân gửi tín hiệu phản hồi đến máy nạp và thực hiện điều khiển tự động [90]:

Bước 1 - Sự lệch xảy ra trong máy tải

Bước 1 cho thấy rằng cân đo phát hiện ra một sai lệch trong số lượng tải của máy nạp theo hướng giảm (như thể hiện trong hình 3).sự sai lệch trong số lượng tải sẽ tăng lên, và hàng hóa có thể bị thiếu trọng lượng (sản phẩm bị thiếu trọng lượng được đánh dấu bằng chữ thập).

Bước 2 - Gửi tín hiệu phản hồi đến máy tải

Bước 2 cho thấy tín hiệu phản hồi từ cân được gửi đến máy nạp để điều chỉnh số lượng nạp (như hình 4).có một thời gian trễ trong đó cân cân sẽ không còn hướng dẫn máy nạp để thực hiện điều chỉnh.

Hình 3 Phản lệch của máy tải

Hình 3 Phản lệch của máy nạp tải hình ảnh gốc

Hình 4 Máy cân kiểm tra gửi tín hiệu phản hồi đến máy tải.

Hình 4 Tín hiệu phản hồi được gửi từ cân đến máy nạp tải hình gốc

Bước 3 - Sau thời gian trễ, máy tải thay đổi khối lượng tải.

Bước 3 cho thấy thời gian trì hoãn bằng thời gian để hàng hóa đạt đến cân sau khi máy tải thay đổi số lượng tải (như thể hiện trong hình 5).,Máy tải đã thay đổi số lượng tải, và trọng lượng hàng hóa trở lại bình thường (sản phẩm bình thường được đánh dấu bằng dấu kiểm).

Hình 5 cho thấy rằng máy tải thay đổi khối lượng tải sau thời gian trễ.

Hình 5 Máy tải thay đổi khối lượng tải sau thời gian trễ.

Bước 4 - Sửa đổi sai lệch tải

Bước 4 cho thấy rằng độ lệch của lượng tải của máy nạp theo hướng giảm được điều chỉnh bằng cách kiểm soát phản hồi (như thể hiện trong hình 6).

Hình 6 Điều chỉnh độ lệch tải

Hình 6 Điều chỉnh độ lệch tải tải

Khi tốc độ vận chuyển của dây chuyền sản xuất vẫn không đổi, nếu khoảng cách giữa máy đổ và máy cân kiểm tra tăng lên,nhiều gói sẽ được đặt giữa máy điền và checkweigher, và thời gian trễ đã đề cập sẽ được kéo dài.Máy cân kiểm tra nên được lắp đặt càng gần càng tốt với máy đổ để đáp ứng trực tiếp và nhanh chóng nhất với những thay đổi về trọng lượng đổ.

Kiểm soát phản hồi nhằm mục đích cho thấy rằng khối lượng sạc của bộ sạc có thể được điều chỉnh theo thời gian.có thể đạt được bằng cách tiếp cận liên tục (như thể hiện trong hình 7).

Hình 7 Biểu đồ xu hướng kiểm soát phản hồi

Hình 7 Biểu đồ xu hướng kiểm soát phản hồi tải xuống hình ảnh gốc

4. Ví dụ ứng dụng của kiểm soát phản hồi
4.1 Lấp sữa
Tiêu chuẩn trong nước cho bao bì sữa lỏng 500g của một công ty cụ thể là 508g với bao bì, và chỉ số kiểm soát quy trình sản xuất là 510g. Trước khi sử dụng cân,trọng lượng lấp trung bình là 515.231g, với phạm vi biến động 17,5g. Quá trình ban đầu không có thiết bị cân, và máy đổ là một sản phẩm Tetra Pak.Khối lượng lấp đầy được điều chỉnh bằng tay bằng một nút tay và kéo dây để kiểm soát khối lượng lấp đầy của thiết bị cơ họcMột thử nghiệm kiểm soát tự động đã được thực hiện bằng cách sử dụng cân CWM750 từ Bizerba Đức.và dữ liệu đường cong phân bố trọng lượng thu được gần với phân bố bình thường lý tưởng, với độ lệch chuẩn khoảng 1g. Trong thử nghiệm kiểm soát tự động, trọng lượng mục tiêu được thiết lập là 510,3g, giá trị giới hạn trên của TO1 được thiết lập là 512,6g,và giá trị giới hạn dưới TU1 được thiết lập là 508gSau khi thử nghiệm kiểm soát tự động khối lượng đổ của máy đổ dựa trên tín hiệu phản hồi từ cân đã được thực hiện,điều chỉnh tự động khối lượng đổ đầy được thực hiện bằng động cơ bước điều khiển vít dẫn và điều chỉnh đòn bẩy (như thể hiện trong hình 8)Kết quả thử nghiệm cho thấy trọng lượng lấp trung bình giảm xuống còn 510.299g và phạm vi biến động giảm xuống còn 8g.dẫn đến lợi ích kinh tế đáng kể.

Hình 8 Sơ đồ sơ đồ của hệ thống kiểm soát phản hồi cho việc lấp sữa lỏng

Hình 8 Sơ đồ sơ đồ của hệ thống kiểm soát phản hồi cho việc lấp sữa lỏng

1- Cân cân
2- Hiển thị trọng lượng
3- tín hiệu với số lượng xung khác nhau dựa trên độ lệch trọng lượng
4- Hệ thống điều khiển PLC + HMI
5- Động cơ bước
6- Cây nối
7- Đòn bẩy điều chỉnh khối lượng lấp đầy
8- Máy đóng gói Tetra Pak

4.2 Kem đánh răng
Thermo Fisher Scientific installed a dual-channel checkweigher on Procter & Gamble's toothpaste filling production line in Guangzhou to detect and control the weight of toothpaste (as shown in Figure 9).

Phạm vi cân của kem đánh răng là 10g đến 250g, với chiều dài và chiều rộng tối đa là 220mm và 40mm tương ứng.Bằng cách thêm một thiết bị kiểm tra trọng lượng vào đường chứa kem đánh răng, không chỉ có thể kiểm soát giới hạn trọng lượng trên và dưới, mà còn có thể thêm tùy chọn điều khiển phản hồi để điều khiển khối lượng đầy của kem đánh răng,do đó làm giảm đáng kể tỷ lệ các sản phẩm kém chất lượngPhạm vi giới hạn trên của cài đặt phản hồi là giữa giới hạn trên của độ lệch được phép của giá trị tiêu chuẩn và giới hạn trên của sự từ chối;phạm vi giới hạn dưới của điều khiển phản hồi nằm giữa giới hạn dưới của độ lệch được phép của giá trị chuẩn và giới hạn dưới của sự từ chối (như thể hiện trong hình 10)Dựa trên giá trị trọng lượng trung bình thực tế của dữ liệu xếp hàng lấy mẫu mới nhất, chiều rộng xung của giá trị điều chỉnh lỗi phản hồi được thu được.

Hình 9 Máy cân kiểm tra hai kênh trên dây chuyền sản xuất bột đánh răng

Hình 9 Máy cân kiểm tra hai kênh trên dây chuyền sản xuất đầy kem đánh răng tải xuống hình ảnh gốc

Hình 1-0 Phạm vi điều chỉnh kiểm soát phản hồi

Hình 10 Phạm vi điều chỉnh điều khiển phản hồi tải xuống hình ảnh gốc

Các đầu ra phản hồi giới hạn trên và dưới sử dụng đầu ra xung relé, được kết nối với đầu vào công tắc của máy làm đầy để điều khiển động cơ servo và thay đổi độ cao điều khiển,do đó điều chỉnh khối lượng đầy kem đánh răngVí dụ: khi giá trị lấy mẫu trọng lượng kem đánh răng được phát hiện để trôi xuống, cân gửi một tín hiệu điều chỉnh đến máy đổ để tăng khối lượng đổ kem đánh răng.Trong quá trình điều chỉnh khối lượng làm đầy kem đánh răng của máy làm đầy, cân không gửi bất kỳ tín hiệu điều chỉnh nào.Một khi kem đánh răng được lấp đầy bởi máy điền sau khi điều chỉnh đi qua cân, có thể quan sát thấy rằng xu hướng giảm của giá trị lấy mẫu trọng lượng kem đánh răng đã được điều chỉnh.cân có thể gửi một tín hiệu điều chỉnh đến máy điền một lần nữaTrước khi kiểm soát phản hồi được thêm vào, Procter & Gamble kiểm soát khối lượng điền bằng cách quá điền mỗi ống kem đánh răng 2g để tránh trọng lượng thấp do lỗi hệ thống điền.Với tốc độ sản xuất 120 ống/phút, sản lượng hàng năm là khoảng 120 triệu ống, và mỗi ống nặng 100g. Nếu việc lấp đầy quá mức có thể được giảm xuống còn 1g, 120 tấn khối lượng lấp đầy kem đánh răng có thể được tiết kiệm hàng năm,có nghĩa là thêm 1.2 triệu ống kem đánh răng có thể được lấp đầy. Tính theo chi phí 2 nhân dân tệ mỗi ống, giảm mất mát hàng năm là 2,4 triệu nhân dân tệ.Giá thị trường của một cân tốc độ cao và độ chính xác cao là dưới 400,000 nhân dân tệ, và chi phí đầu tư có thể được phục hồi trong vòng hai tháng.

4.3 Cắt bánh mì
Người ta thích bánh mì bánh mì được sản xuất bởi Nhà máy bánh mì bánh mì của Anh. Đây là những món ăn nhẹ rẻ tiền và dễ ăn phù hợp với lối sống nhộn nhịp của mọi người.Nhà máy mong muốn sản xuất bánh mì phù hợp với tiêu chuẩn của khách hàng, vì vậy nó sẽ thích có những chiếc bánh mì có trọng lượng hơi quá mức hơn là thiếu trọng lượng, điều này có thể ảnh hưởng đến sự hài lòng của khách hàng.và bánh mì quá nhẹ hoặc quá nặng có hình tròn không hấp dẫnDo đó, cần phải kiểm soát quá trình cắt lát, nhưng thách thức phức tạp bởi vì bột có xu hướng mở rộng khối lượng trong quá trình cắt lát,giảm mật độ của nó và do đó giảm trọng lượng của bột látMặc dù máy cắt có thể cắt các miếng bột với khối lượng gần như giống nhau, nhưng các miếng bột cắt vào đầu lô vẫn nặng hơn so với những miếng cắt vào cuối lô.

Công ty tốc độ cao của Mettler-Toledo cung cấp một giải pháp cho các nhà sản xuất kiểm tra: có một máy cắt dưới hopper để lưu trữ bột,Nó cắt bột thành những miếng có kích thước và hình dạng tương tự nhau., và sau đó phân phối chúng cho bốn dây chuyền sản xuất.Các đa kênh tốc độ cao XS series checkweigher được tích hợp vào dây chuyền sản xuất, và người vận hành có thể theo dõi và điều khiển bốn dây chuyền sản xuất thông qua giao diện người dùng màn hình cảm ứng của màn hình cân.Dữ liệu từ checkweigher tốc độ cao có thể giao tiếp với máy cắt trong thời gian thực và điều chỉnh trọng lượng của bột cắtNếu máy kiểm tra phát hiện tín hiệu quá trọng của bột, nó sẽ giảm trọng lượng của bột cắt bằng máy cắt, và nếu nó phát hiện tín hiệu dưới trọng lượng,nó sẽ làm tăng trọng lượng của bột cắtThông tin phản hồi từ máy kiểm tra được gửi đến máy cắt bột,để máy cắt bột không bị ảnh hưởng bởi sự lên men và luôn duy trì sự nhất quán trọng lượng của bột cắtHệ thống mới có thể giảm quá tải, giảm sản phẩm kém chất lượng và cải thiện hiệu quả.đáp ứng và vượt quá các yêu cầu vệ sinh và vệ sinh nghiêm ngặt của chứng nhận của MỹNó cũng phù hợp với tiêu chuẩn IP-69K nghiêm ngặt cho áp suất cao và tẩy nước nhiệt độ cao.

4.4 Bao bì trên khay thịt bò
Các khách hàng ở vùng Tây Bắc Thái Bình Dương của Hoa Kỳ sử dụng máy chế biến thịt bò để cắt thịt bò, và sau đó máy đóng gói đặt các lát thịt bò lên khay nhựa bọt.Các khay sau đó được gửi đến máy đóng gói bên ngoài để đóng gói. Trọng lượng của các lát thịt bò trong mỗi khay dao động từ 1,00 lbs đến 1,05 lbs. Nếu trọng lượng khay đủ điều kiện, nó sẽ được dán nhãn và đóng hộp để vận chuyển. Nếu trọng lượng khay không đủ điều kiện,nó sẽ không được dán nhãnNhân viên phải tự động mở bao bì được tháo ra, vứt các khay nhựa bọt và trả lại các lát thịt bò.Do các vấn đề cấu hình thiết bị, khoảng cách giữa máy đóng gói miếng thịt bò và máy dán nhãn trọng lượng và giá khá lớn, khoảng 100 khay giữa.Thật khó để thiết lập một vòng lặp phản hồi giữa hai máy trên một khoảng cách lớn như vậy, dẫn đến tỷ lệ từ chối khay hơn 20%!

Để giảm thời gian cần thiết để làm lại, khách hàng đặt trọng lượng của các lát thịt bò trong khay trên 1,05 lbs, làm tăng lượng quá tải của khay.Trong trường hợp thời gian đóng gói rất ngắn, khách hàng thậm chí sẽ nâng giới hạn trên của việc thiết lập trọng lượng lên 1,10 lbs để đảm bảo giảm số lượng bao bì được loại bỏ.số lượng hàng hóa quá tải tăng đáng kể, khiến khách hàng phải chịu tổn thất do lãng phí bao bì, tiêu thụ lao động quá mức, tái chế bao bì quá nặng và quá tải hàng hóa.Họ luôn tìm kiếm những giải pháp tốt hơn..

Khách hàng đã lắp đặt một máy cân kiểm tra VBS từ Hoa Kỳ ngay phía sau máy đóng gói miếng thịt bò.So với khoảng cách ban đầu là 100 pallet giữa máy đóng gói miếng thịt bò và máy dán nhãn giá trọng lượng, khoảng cách sau khi lắp đặt máy cân kiểm tra chỉ là 7 pallet. Bằng cách cung cấp phản hồi về xu hướng trọng lượng bao bì, trọng lượng của các lát thịt bò trên mỗi pallet có thể được điều chỉnh nhanh chóng.Điều này cho phép khách hàng nhanh chóng loại bỏ những pallet có trọng lượng quá mức trước khi đóng gói, giảm đáng kể số lượng gói có sự không phù hợp với trọng lượng.

Sau khi lắp đặt máy cân kiểm tra, chưa đến 2% các pallet vượt quá giới hạn trọng lượng. Số lượng tái chế giảm 95%! Kết quả là khách hàng tiết kiệm được 67.000 đô la mỗi năm!Điều này không bao gồm chi phí lao động để loại bỏ hàng hóa khỏi bao bìNgoài ra, họ điều chỉnh phạm vi trọng lượng của các lát thịt bò trong pallet từ 1,00 lbs đến 1,04 lbs, giảm quá tải 28%.Sự khác biệt trọng lượng dường như nhỏ này dẫn đến doanh thu hàng năm là 102 đô la,000Khách hàng này đạt được tổng doanh thu hàng năm gần 170.000 đô la (không bao gồm chi phí lao động), thu hồi đầu tư vào máy cân kiểm tra trong vòng một vài tuần.

5 Kết luận
Việc kiểm soát tự động quá trình tải trọng của cân không chỉ đảm bảo rằng trọng lượng ròng của hàng hóa đáp ứng các yêu cầu,nhưng cũng giảm thiểu quá tải của hàng hóa càng nhiều càng tốt để tối đa hóa lợi ích của doanh nghiệpVà các biện pháp khác nhau được thực hiện theo điều kiện thực tế của địa điểm sản xuất có thể cho phép người dùng đạt được mục tiêu này.