Kontrol otomatis proses pemuatan timbangan

Kontrol otomatis dari proses pemuatan skala penimbangan

1. Ikhtisar
Beberapa barang yang dikemas dalam tas, botol, kaleng, dll. Perlu diisi terlebih dahulu dan kemudian ditimbang pada checkwe lebih tinggi untuk memastikan bahwa bobot bersih barang di dalam paket konsisten dengan berat yang ditunjukkan pada paket. Namun, karena perubahan karakteristik mekanis dari mesin pengisian, perubahan sifat -sifat bahan, dan alasan lainnya, berat barang yang diisi ke dalam setiap paket dapat bervariasi, yang mengakibatkan pengisian berlebih atau kurang. Penindasan berlebih yang berlebihan mempengaruhi keuntungan perusahaan, sementara underfilling dapat menyebabkan keluhan pelanggan dan merusak reputasi perusahaan.

Jika barang dalam bentuk cair, bubuk atau granular kecil selama proses pengisian kemasan, proses pengisian juga dapat dikontrol secara otomatis melalui nilai pengukuran waktu nyata dari skala penimbangan untuk memastikan bahwa berat barang yang ditandai pada kemasan akurat dan tidak terlalu berat.

2. Kontrol otomatis pemuatan pada checkweigher
Ketika mesin pemuatan berada di bawah kontrol otomatis berdasarkan sinyal umpan balik, data deteksi dari Checkweigher dibandingkan dengan nilai bobot target barang yang telah ditentukan. Sinyal umpan balik kemudian dikirim ke pengontrol, dan jumlah pemuatan mesin pemuatan disesuaikan melalui aktuator, sehingga mengurangi kesalahan berat barang dan variasi dalam jumlah pemuatan barang yang disebabkan oleh penyimpangan jumlah pemuatan mesin pemuatan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1). Karena butuh waktu untuk barang yang dimuat oleh mesin pemuatan untuk mencapai Checkweigher, tampilan penimbangan perlu menunda sebelum membuat perhitungan kontrol untuk penyesuaian jumlah pemuatan berikutnya dari mesin pemuatan.

Gambar 1 Diagram skematik prinsip kontrol otomatis untuk pemuatan skala penimbangan

Gambar 1 Diagram Skema Prinsip Kontrol Otomatis Untuk Memuat pada Skala Timbang Unduh Gambar Asli

2.1 Jenis dasar kontrol pemuatan
Ada dua jenis dasar kontrol pemuatan yang dapat dioperasikan pada checkweigher. Mereka adalah:

Kontrol pemuatan kontinu: Sistem kontrol kontinu ini dapat menghasilkan sinyal kontrol yang outputnya sebanding dengan perbedaan antara berat masing -masing paket dan berat target yang ditetapkan oleh pengguna. Ini adalah sistem pengatur dengan waktu respons yang sangat cepat.

Kontrol pemuatan rata -rata: Kontrol pemuatan rata -rata membutuhkan pengaturan "durasi" terlebih dahulu, yang dapat ditentukan dengan jumlah paket yang lewat dalam waktu itu. Misalnya, ketika throughput adalah 120 pcs/mnt, jika 20 paket ditentukan untuk melewati, maka "durasi" adalah 10 detik. Sistem kontrol menghitung berat rata-rata 20 paket dalam durasi 10 detik, membandingkan perbedaan antara nilai ini dan bobot target yang ditetapkan oleh pengguna, dan menghasilkan sinyal koreksi untuk menyesuaikan volume pengisian kepala pengisian. Sistem ini sebagian besar digunakan dalam mesin pengisi dengan beberapa kepala pengisian.

2.2 Jenis Sinyal Kontrol Umpan Balik untuk Mesin Pengisian
Ada tiga jenis sinyal kontrol umpan balik yang dikirim ke mesin pengisian daya:

Modulasi analog: Sinyal kontrol analog, seperti tegangan atau sinyal kontrol loop arus.

Frekuensi pulsa: Sinyal kontrol adalah serangkaian pulsa output berdasarkan arah dan amplitudo penyimpangan berat.

Durasi pulsa: Sinyal kontrol adalah pulsa tunggal dengan durasi yang bervariasi berdasarkan arah dan besarnya penyimpangan berat.

2.3 Sistem Kontrol Umpan Balik Skala Penimbangan Double untuk Pemuatan
Ketika akurasi pengemasan yang tinggi diperlukan dan variasi berat tare dari kemasan komoditas perlu diperhitungkan, sistem kontrol umpan balik skala penimbangan pemeriksaan ganda untuk pemuatan dapat diadopsi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dalam sistem ini, berat botol kosong terdeteksi dengan menimbang skala 1, dan sinyal ditransmisikan ke tampilan penimbangan skala 2 untuk deteksi netas. Data deteksi dari bobot pemuatan bersih adalah input sebagai sinyal umpan balik ke loader, sehingga mencapai kontrol real-time dari bobot pemuatan bersih.

Gambar 2 Diagram Skema dari Prinsip Kontrol Otomatis untuk Periksa Double dan Weighing Kembali Kuantitas Pemuatan

Gambar 2 Diagram Skema Prinsip Kontrol Otomatis Untuk Periksa Ganda dan Kembali Weighing Kuantitas Pemuatan Gambar Asli

3 Proses Kontrol Otomatis Standar
Selama proses kontrol otomatis umpan balik dari mesin pemuatan, skala penimbangan dan mesin pemuatan terus berkomunikasi. Jika penyimpangan dalam berat barang terdeteksi, volume pemuatan mesin pemuatan disesuaikan sebelum memiliki dampak negatif yang signifikan pada produksi untuk memastikan bahwa dampak penyimpangan dapat diperbaiki. Berikut ini adalah beberapa langkah dalam proses di mana skala penimbangan mengirimkan sinyal umpan balik ke mesin pemuatan dan melakukan kontrol otomatis [90]:

Langkah 1 - Penyimpangan terjadi di mesin pemuatan

Langkah 1 menunjukkan bahwa skala penimbangan mendeteksi penyimpangan dalam jumlah pemuatan mesin pemuatan dalam arah penurunan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3). Jika tren ini berlanjut, penyimpangan dalam kuantitas pemuatan akan meningkat, dan barang mungkin kurang berat (barang kekurangan berat badan ditandai dengan salib).

Langkah 2 - Kirim sinyal umpan balik ke mesin pemuatan

Langkah 2 menunjukkan bahwa sinyal umpan balik dari skala penimbangan dikirim ke mesin pemuatan untuk menyesuaikan kuantitas pemuatan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4). Namun, ada jeda waktu di mana skala penimbangan tidak akan lagi memandu mesin pemuatan untuk melakukan penyesuaian.

Gambar 3 Penyimpangan mesin pemuatan

Gambar 3 Penyimpangan dari mesin pemuatan gambar asli

Gambar 4 Checkweigher mengirimkan sinyal umpan balik ke mesin pemuatan.

Gambar 4 Sinyal umpan balik yang dikirim dari skala penimbangan ke mesin pemuatan gambar asli

Langkah 3 - Setelah waktu jeda, mesin pemuatan mengubah volume pemuatan.

Langkah 3 menunjukkan bahwa waktu jeda sama dengan waktu yang dibutuhkan barang untuk mencapai skala penimbangan setelah mesin pemuatan mengubah jumlah pemuatan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5). Di luar waktu jeda, mesin pemuatan telah mengubah jumlah pemuatan, dan berat barang kembali normal (barang normal ditandai dengan tanda centang).

Gambar 5 menunjukkan bahwa mesin pemuatan mengubah volume pemuatan setelah waktu lag.

Gambar 5 Mesin pemuatan mengubah volume pemuatan setelah waktu lag. Unduh gambar asli

Langkah 4 - Mengoreksi Penyimpangan Pemuatan

Langkah 4 menunjukkan bahwa penyimpangan jumlah pemuatan mesin pemuatan ke arah reduksi dikoreksi oleh kontrol umpan balik (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6).

Gambar 6 Mengoreksi penyimpangan pemuatan

Gambar 6 Mengoreksi Penyimpangan Memuat Gambar Asli

Ketika kecepatan pengangkutan jalur produksi tetap konstan, jika jarak antara mesin pengisian dan checkweigher meningkat, lebih banyak paket akan terletak di antara mesin pengisi dan checkweigher, dan waktu jeda yang disebutkan di atas akan diperpanjang. Oleh karena itu, dalam situasi yang ideal, Checkweigher harus dipasang sedekat mungkin dengan mesin pengisian untuk merespons secara langsung dan dengan cepat terhadap perubahan berat pengisian.

Kontrol umpan balik bertujuan untuk menunjukkan bahwa volume pengisi daya pengisi daya dapat disesuaikan dari waktu ke waktu. Jika penyesuaian tidak dapat dilakukan dalam sekali jalan, itu dapat dicapai melalui perkiraan berturut -turut (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7).

Gambar 7 Umpan Balik Bagan Tren Kontrol Umpan Balik

Gambar 7 Umpan Balik Kontrol Kontrol Bagan Unduh Gambar Asli

4. Contoh aplikasi kontrol umpan balik
4.1 Isi Susu
Standar domestik untuk kemasan susu cair 500g dari perusahaan grup tertentu adalah 508g dengan kemasan, dan indeks kontrol proses produksi adalah 510g. Sebelum penggunaan skala penimbangan, berat pengisian rata -rata adalah 515.231g, dengan kisaran fluktuasi 17,5g. Proses aslinya tidak memiliki peralatan penimbangan, dan mesin pengisian adalah produk Tetra Pak. Volume pengisian disesuaikan secara manual dengan kenop manual dan tarik kawat untuk mengontrol volume pengisian perangkat mekanik. Tes kontrol otomatis dilakukan dengan menggunakan skala penimbangan CWM750 dari Bizerba Jerman. Pertama, skala penimbangan diuji, dan data kurva distribusi berat yang diperoleh mendekati distribusi normal yang ideal, dengan standar deviasi sekitar 1g. Selama uji kontrol otomatis, bobot target ditetapkan pada 510.3G, nilai batas batas atas TO1 ditetapkan pada 512.6g, dan nilai batas bawah batas TU1 ditetapkan pada 508g. Setelah uji kontrol otomatis dari volume pengisian mesin pengisi berdasarkan sinyal umpan balik dari skala penimbangan diimplementasikan, penyesuaian otomatis volume pengisian dicapai oleh motor loncatan yang menggerakkan sekrup timbal dan menyesuaikan tuas (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8). Hasil tes menunjukkan bahwa berat pengisian rata -rata menurun menjadi 510.299g, dan kisaran fluktuasi menurun menjadi 8g. Rata -rata, 4G susu disimpan per kantong, menghasilkan manfaat ekonomi yang cukup besar.

Gambar 8 Diagram skematik dari sistem kontrol umpan balik untuk pengisian susu cair

Gambar 8 Diagram skematik dari sistem kontrol umpan balik untuk pengisian susu cair unduh gambar asli

1- Skala penimbangan
2- tampilan berat
3- Sinyal dengan jumlah pulsa yang berbeda berdasarkan deviasi berat badan
4- Sistem Kontrol PLC + HMI
5- Motor Stepper
6- Batang penghubung
7- Pengisian Volume Penyesuaian Tuas
8- Mesin Kemasan Tetra Pak

4.2 Isi pasta gigi
Thermo Fisher Scientific memasang periksa saluran ganda pada lini produksi pengisian pasta gigi Procter & Gamble di Guangzhou untuk mendeteksi dan mengontrol berat pasta gigi (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9).

Rentang pasta gigi adalah 10g hingga 250g, dengan panjang dan lebar maksimum masing -masing 220mm dan 40mm. Throughput adalah 120 buah per menit, dan akurasinya 0,1g. Dengan menambahkan perangkat checkwe lebih tinggi ke saluran pengisian pasta gigi, tidak hanya batas bobot atas dan bawah dapat dikontrol, tetapi juga opsi kontrol umpan balik dapat ditambahkan untuk mengontrol volume pengisian pasta gigi, sehingga secara signifikan mengurangi proporsi produk di bawah standar. Kisaran batas atas pengaturan umpan balik adalah antara batas atas dari penyimpangan yang diijinkan dari nilai standar dan batas atas penolakan; Kisaran batas bawah kontrol umpan balik adalah antara batas bawah deviasi yang diijinkan dari nilai standar dan batas penolakan bawah (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10). Berdasarkan nilai berat rata -rata aktual dari data antrian pengambilan sampel terbaru, lebar pulsa dari nilai penyesuaian kesalahan umpan balik diperoleh.

Gambar 9 Dual-Channel Checkweigher Di Jalur Produksi Isi Pasta Gigi

Gambar 9 Dual-Channel Checkweigher di Tusuk Gigi Mengisi Jalur Produksi Unduh Gambar Asli

Gambar 1-0 Rentang Penyesuaian Kontrol Umpan Balik

Gambar 10 Umpan Balik Rentang Penyesuaian Kontrol Umpan Balik Download Gambar Asli

Output umpan balik batas atas dan bawah mengadopsi output pulsa relai, yang terhubung ke input sakelar mesin pengisi untuk mengontrol motor servo dan mengubah pitch kontrol, sehingga menyesuaikan volume pengisian pasta gigi. Misalnya, ketika nilai pengambilan sampel bobot gigi terdeteksi ke bawah, skala penimbangan mengirimkan sinyal penyesuaian ke mesin pengisi untuk meningkatkan volume pengisian pasta gigi. Selama proses mesin pengisi yang menyesuaikan volume pengisian pasta gigi, skala penimbangan tidak mengirim sinyal penyesuaian. Setelah pasta gigi yang diisi oleh mesin pengisian setelah penyesuaian melewati skala penimbangan, dapat diamati bahwa tren drift ke bawah dari nilai pengambilan sampel bobot gigi telah diperbaiki. Jika nilai pengambilan sampel bobot gigi masih gagal memenuhi persyaratan kualitas, skala penimbangan dapat mengirim sinyal penyesuaian ke mesin pengisi lagi. Sebelum kontrol umpan balik ditambahkan, Procter & Gamble mengendalikan volume pengisian dengan mengisi ulang setiap tabung pasta gigi dengan 2G untuk menghindari kekurangan berat badan yang disebabkan oleh kesalahan sistem pengisian. Dengan tingkat produksi 120 tabung per menit, output tahunan adalah sekitar 120 juta tabung, dan setiap tabung memiliki berat 100g. Jika penindasan yang berlebihan dapat dikurangi menjadi 1g, 120 ton volume pengisian gigi dapat dihemat setiap tahun, yang berarti tambahan 1,2 juta tabung pasta gigi dapat diisi. Dihitung dengan biaya 2 yuan per tabung, pengurangan kerugian tahunan adalah 2,4 juta yuan. Harga pasar skala penimbangan kecepatan tinggi dan presisi tinggi kurang dari 400.000 yuan, dan biaya investasi dapat dipulihkan dalam dua bulan.

4.3 Ilmu Bagel Adonan
Orang -orang menyukai bagel yang diproduksi oleh British Bagel Factory. Ini adalah makanan ringan yang ekonomis dan mudah dimakan yang sesuai dengan gaya hidup orang yang serba cepat. Pabrik sangat ingin memproduksi bagel yang memenuhi standar pelanggan, sehingga lebih suka bagel sedikit kelebihan berat badan daripada kekurangan berat badan, yang dapat memengaruhi kepuasan pelanggan. Namun, bagel yang kelebihan berat badan mempengaruhi margin keuntungan pabrik, dan bagel yang terlalu ringan atau terlalu berat memiliki bentuk melingkar yang tidak menarik. Oleh karena itu, perlu untuk mengendalikan proses pengiris adonan, tetapi tantangannya kompleks karena adonan cenderung berkembang dalam volume selama pengiris, mengurangi kepadatannya dan dengan demikian berat adonan yang diiris. Meskipun slicer dapat memotong potongan adonan dengan volume yang hampir sama, potongan adonan dipotong pada awal batch masih lebih berat daripada yang dipotong di ujung batch.

Perusahaan berkecepatan tinggi Mettler-Toledo menyediakan solusi untuk checkweighers kepada produsen: ada mesin pemotong di bawah hopper yang menyimpan adonan, yang memotong adonan menjadi potongan-potongan dengan ukuran dan bentuk yang sama, dan kemudian mendistribusikannya ke empat jalur produksi. Setiap jalur produksi menjalankan 75 bagel per menit, dengan total throughput 300 pcs/mnt. Seri XS berkecepatan tinggi multi-channel, Checkweigher diintegrasikan ke dalam jalur produksi, dan operator dapat memantau dan mengontrol empat jalur produksi melalui antarmuka pengguna layar sentuh dari tampilan penimbangan. Data dari checkwepherer berkecepatan tinggi dapat berkomunikasi dengan mesin pemotong secara real time dan menyesuaikan berat adonan yang dipotong. Jika Checkweigher mendeteksi sinyal adonan yang kelebihan berat badan, itu akan mengurangi berat adonan yang dipotong oleh mesin pemotong, dan jika mendeteksi sinyal kurang berat, itu akan meningkatkan berat adonan potong. Informasi umpan balik dari Checkweigher dikirim ke mesin pemotong adonan, sehingga mesin pemotong adonan tidak terpengaruh oleh fermentasi dan selalu mempertahankan konsistensi berat adonan yang dipotong. Sistem baru dapat mengurangi pengisian berlebih, mengurangi produk di bawah standar, dan meningkatkan efisiensi. Periksa multi-channel berkecepatan tinggi mengadopsi struktur baja tahan karat sepenuhnya, memenuhi dan melebihi persyaratan pembersihan dan kebersihan yang ketat dari sertifikasi Amerika. Ini juga sesuai dengan standar IP-69K yang ketat untuk tekanan tinggi dan suhu tinggi.

4.4 Kemasan Baki Iris Daging Sapi
Pelanggan di wilayah Pacific Northwest di Amerika Serikat menggunakan mesin pemrosesan daging sapi untuk mengiris daging sapi, dan kemudian mesin pengemasan menempatkan irisan daging sapi ke dalam baki plastik busa. Baki kemudian dikirim ke mesin pengemasan luar untuk kemasan. Berat irisan daging sapi di setiap baki berkisar dari 1,00 lbs hingga 1,05 lbs. Jika bobot baki memenuhi syarat, itu akan diberi label dan kotak untuk pengiriman. Jika bobot baki tidak memenuhi syarat, itu tidak akan diberi label, dan baki yang tidak berlabel ini akan secara otomatis dilepas. Staf harus secara manual membuka kemasan yang dilepas, membuang baki plastik busa, dan mengembalikan irisan daging sapi. Karena masalah konfigurasi peralatan, jarak antara mesin pengemasan slice daging sari dan mesin label berat dan harga cukup besar, sekitar 100 baki di antaranya. Sulit untuk menetapkan lingkaran umpan balik antara kedua mesin pada jarak yang begitu besar, menghasilkan tingkat penolakan baki lebih dari 20%!

Untuk mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk pengerjaan ulang, pelanggan menetapkan bobot irisan daging sapi di baki di lebih dari 1,05 lbs, yang meningkatkan jumlah baki yang berlebihan. Dalam kasus di mana waktu pengemasan ketat, pelanggan bahkan akan menaikkan batas atas pengaturan berat hingga 1,10 lbs untuk memastikan pengurangan jumlah paket yang akan dibuang. Akibatnya, jumlah barang yang berlebihan meningkat secara signifikan, menyebabkan pelanggan menderita kerugian karena pemborosan pengemasan, konsumsi tenaga kerja yang berlebihan, pengerjaan ulang paket kelebihan berat badan dan pengisian barang yang berlebihan. Mereka terus mencari solusi yang lebih baik.

Pelanggan memasang VBS Checkweigher dari Amerika Serikat tepat di belakang mesin pengemasan daging sapi. Dibandingkan dengan jarak asli 100 palet antara mesin pengemasan slice daging sapi dan mesin label harga berat, jarak setelah memasang checkweigher hanya 7 palet. Dengan memberikan umpan balik tentang tren berat kemasan, berat irisan daging sapi pada setiap palet dapat dengan cepat disesuaikan. Ini memungkinkan pelanggan untuk segera menghilangkan palet yang kelebihan berat badan sebelum kemasan, secara signifikan mengurangi jumlah paket dengan ketidaksesuaian berat.

Setelah memasang checkweigher, kurang dari 2% palet melebihi kisaran berat. Volume pengerjaan ulang menurun sebesar 95%! Akibatnya, pelanggan menghemat $ 67.000 per tahun! Ini tidak termasuk biaya tenaga kerja untuk mengeluarkan barang dari kemasan. Selain itu, mereka menyesuaikan kisaran berat irisan daging sapi di palet hingga 1,00 lbs hingga 1,04 lbs, mengurangi pengisian berlebih sebesar 28%. Berat rata -rata setiap palet adalah 1,014 lbs hingga 1,025 lbs. Perbedaan berat yang tampaknya kecil ini menyebabkan pendapatan tahunan sebesar $ 102.000. Pelanggan ini mencapai total pendapatan tahunan hampir $ 170.000 (tidak termasuk biaya tenaga kerja), memulihkan investasi di Checkweigher dalam beberapa minggu.

5 Kesimpulan
Kontrol otomatis dari proses pemuatan skala penimbangan tidak hanya memastikan bahwa bobot bersih barang memenuhi persyaratan, tetapi juga meminimalkan kelebihan barang sebanyak mungkin untuk memaksimalkan manfaat perusahaan. Dan berbagai langkah yang diambil sesuai dengan kondisi aktual dari situs produksi dapat memungkinkan pengguna untuk mencapai tujuan ini.