التحكم التلقائي في عملية تحميل الميزان

التحكم التلقائي في عملية التحميل لمقياس الوزن

1. نظرة عامة
يجب ملء بعض البضائع المعبأة في الأكياس والزجاجات والعلب ، وما إلى ذلك ، ثم تم وزنها على مجموعة من الفحص المتساقطة للتأكد من أن الوزن الصافي للبضائع داخل الحزمة يتوافق مع الوزن المشار إليه على الحزمة. ومع ذلك ، بسبب التغيرات في الخصائص الميكانيكية لآلة التعبئة ، قد يختلف التغييرات في خصائص المواد ، وأسباب أخرى ، أن وزن البضائع المملوءة في كل حزمة قد يختلف ، مما يؤدي إلى الإفراط في الإفراط أو التقليل. يؤثر الإفراط في الإفراط في الإرهاق على أرباح الشركة ، في حين أن التقدم قد يؤدي إلى شكاوى العملاء وتلف سمعة الشركة.

إذا كانت البضاعة في شكل سائل أو مسحوق أو شكل صغير صغير أثناء عملية التعبئة للتغليف ، فيمكن أيضًا التحكم في عملية التعبئة تلقائيًا من خلال قيم القياس في الوقت الفعلي لمقياس الوزن لضمان أن وزن البضائع المميزة على العبوة دقيقة وليس ثقيلة بشكل مفرط.

2. التحكم التلقائي في التحميل على checkweigher
عندما تكون جهاز التحميل تحت التحكم التلقائي استنادًا إلى إشارات التغذية المرتدة ، تتم مقارنة بيانات الكشف من checkweigher بقيمة الوزن المستهدفة مسبقًا للبضائع. ثم يتم إرسال إشارة التغذية المرتدة إلى وحدة التحكم ، ويتم ضبط كمية التحميل لآلة التحميل من خلال المشغل ، وبالتالي تقليل خطأ وزن البضائع والاختلاف في كمية التحميل للبضائع الناتجة عن انجراف كمية تحميل آلة التحميل (كما هو موضح في الشكل 1). نظرًا لأن الأمر يستغرق بعض الوقت للبضائع التي يتم تحميلها بواسطة جهاز التحميل للوصول إلى CheckWeigher ، فإن شاشة الوزن تحتاج إلى التأخير قبل إجراء حساب التحكم في ضبط مبلغ التحميل التالي لجهاز التحميل.

الشكل 1 الشكل التخطيطي لمبدأ التحكم التلقائي لتحميل مقياس الوزن

الشكل 1 الشكل التخطيطي لمبدأ التحكم التلقائي للتحميل على مقياس الوزن تنزيل الصورة الأصلية

2.1 الأنواع الأساسية للتحكم في التحميل
هناك نوعان أساسيان من التحكم في التحميل الذي يمكن تشغيله على checkweigher. هم:

التحكم المستمر في التحميل: يمكن لنظام التحكم المستمر هذا إنشاء إشارة تحكم يتناسب إخراجها مع الفرق بين وزن كل حزمة والوزن المستهدف الذي حدده المستخدم. إنه نظام تنظيم مع وقت استجابة سريع للغاية.

متوسط ​​التحكم في التحميل: يتطلب متوسط ​​التحكم في التحميل تعيين "المدة" أولاً ، والذي يمكن تحديده من خلال عدد الحزم التي تمر خلال ذلك الوقت. على سبيل المثال ، عندما تكون الإنتاجية 120 قطعة/دقيقة ، إذا تم تحديد 20 حزمة من خلالها ، فإن "المدة" هي 10 ثوان. يحسب نظام التحكم متوسط ​​وزن الحزم 20 خلال المدة 10 ثانية ، ويقارن الفرق بين هذه القيمة والوزن المستهدف الذي حدده المستخدم ، ويقوم بإنشاء إشارة تصحيح لضبط حجم ملء رؤوس الملء. يستخدم هذا النظام في الغالب في آلات التعبئة برؤوس ملء متعددة.

2.2 أنواع إشارات التحكم في التغذية المرتدة لآلة الشحن
هناك ثلاثة أنواع من إشارات التحكم في التغذية المرتدة المرسلة إلى آلة الشحن:

التعديل التناظري: إشارات التحكم التناظرية ، مثل الجهد أو إشارات التحكم في الحلقة الحالية.

تردد النبض: إشارة التحكم هي سلسلة من نبضات الإخراج بناءً على اتجاه وسعة انحراف الوزن.

مدة النبض: إشارة التحكم هي نبضة واحدة مع مدة متفاوتة بناءً على اتجاه وحجم انحراف الوزن.

2.3 تحقق من نظام التحكم في التغذية المرتدة ، التحقق المزدوج للتحميل
عندما تكون هناك حاجة إلى دقة التعبئة والتغليف العالية ويجب أن تؤخذ تباين الوزن في التغليف السلع في الاعتبار ، يمكن اعتماد نظام التحكم في التغذية المرتدة في نطاق الوزن المزدوج كما هو موضح في الشكل 2. في هذا النظام ، يتم اكتشاف وزن الزجاجة الفارغة عن طريق مقياس الوزن 1 ، ويتم نقل الإشارة إلى عرض وزن وزن 2 للوزن 2 للكشف عن شبكة التحميل الشبكي. يتم إدخال بيانات الكشف عن وزن التحميل الصافي كإشارة للتغذية المرتدة إلى المحمل ، وبالتالي تحقيق التحكم في الوقت الفعلي لوزن التحميل الصافي.

الشكل 2 الشكل 2 مخطط تخطيطي لمبدأ التحكم التلقائي للفحص المزدوج وإعادة التغلب على كمية التحميل

الشكل 2 الشكل 2 مخطط تخطيطي لمبدأ التحكم التلقائي للفحص المزدوج وإعادة تحميل كمية التحميل تنزيل الصورة الأصلية

3 عملية التحكم التلقائية القياسية
أثناء عملية التحكم التلقائية في آلة التحميل ، يتواصل مقياس الوزن وجهاز التحميل باستمرار. إذا تم اكتشاف انحراف في وزن البضائع ، يتم ضبط حجم التحميل لآلة التحميل قبل أن يكون له تأثير سلبي كبير على الإنتاج لضمان تصحيح تأثير الانحراف. فيما يلي عدة خطوات في العملية التي يرسل فيها مقياس الوزن إشارات التغذية المرتدة إلى جهاز التحميل ويقوم بالتحكم التلقائي [90]:

الخطوة 1 - يحدث الانحراف في آلة التحميل

توضح الخطوة 1 أن مقياس الوزن يكتشف انحرافًا في كمية التحميل لآلة التحميل في الاتجاه المتناقص (كما هو مبين في الشكل 3). إذا استمر هذا الاتجاه ، فإن الانحراف في كمية التحميل سيزداد ، وقد تكون البضائع نقص الوزن (يتم وضع علامة على البضائع ناقصة الوزن مع صليب).

الخطوة 2 - إرسال إشارة ملاحظات إلى جهاز التحميل

توضح الخطوة 2 أن إشارة التغذية المرتدة من مقياس الوزن يتم إرسالها إلى جهاز التحميل لضبط كمية التحميل (كما هو موضح في الشكل 4). ومع ذلك ، هناك وقت متأخر لن يوجه فيه مقياس الوزن جهاز التحميل لإجراء تعديلات.

الشكل 3 انحراف آلة التحميل

الشكل 3 انحراف جهاز التحميل تنزيل الصورة الأصلية

الشكل 4 يرسل CheckWeigher إشارة ملاحظات إلى جهاز التحميل.

الشكل 4 إشارة التعليقات المرسلة من مقياس الوزن إلى جهاز التحميل تنزيل الصورة الأصلية

الخطوة 3 - بعد وقت التأخر ، يغير جهاز التحميل مستوى التحميل.

توضح الخطوة 3 أن وقت التأخر يساوي الوقت الذي يستغرقه البضائع للوصول إلى مقياس الوزن بعد تغيير جهاز التحميل إلى كمية التحميل (كما هو موضح في الشكل 5). بعد وقت التأخر ، قامت جهاز التحميل بتغيير مبلغ التحميل ، ويعود وزن البضائع إلى طبيعته (يتم وضع علامة على البضائع العادية بعلامة تسجيل).

يوضح الشكل 5 أن جهاز التحميل يغير حجم التحميل بعد وقت التأخر.

الشكل 5 يغير جهاز التحميل حجم التحميل بعد وقت التأخر. قم بتنزيل الصورة الأصلية

الخطوة 4 - تصحيح انحرافات التحميل

توضح الخطوة 4 أن انحراف كمية التحميل لجهاز التحميل في اتجاه التخفيض يتم تصحيحه عن طريق التحكم في التغذية المرتدة (كما هو موضح في الشكل 6).

الشكل 6 تصحيح انحراف التحميل

الشكل 6 تصحيح التحميل تنزيل تنزيل الصورة الأصلية

عندما تظل سرعة نقل خط الإنتاج ثابتة ، إذا كانت المسافة بين آلة التعبئة والزيادة ، فستكون المزيد من الحزم بين آلة التعبئة و Checkweigher ، وسيتم أطول وقت التأخر المذكور أعلاه. لذلك ، في موقف مثالي ، يجب تثبيت CheckWeigher في أقرب وقت ممكن من آلة التعبئة للاستجابة بشكل مباشر وبسرعة للتغيرات في ملء الوزن.

يهدف التحكم في التغذية المرتدة إلى إظهار أنه يمكن ضبط حجم الشحن للشاحن مع مرور الوقت. إذا تعذر إجراء التعديل في واحدة ، يمكن تحقيق ذلك من خلال التقريب المتتالي (كما هو مبين في الشكل 7).

الشكل 7 مخطط اتجاه التحكم في التغذية المرتدة

الشكل 7 ردود الفعل التحكم في اتجاه الرسم البياني تنزيل الصورة الأصلية

4. أمثلة على التحكم في التعليقات
4.1 ملء الحليب
المعيار المحلي لتغليف الحليب السائل 500 جرام لشركة مجموعة معينة هو 508 جرام مع العبوة ، ومؤشر التحكم في عملية الإنتاج هو 510 جم. قبل استخدام مقياس الوزن ، كان متوسط ​​وزن الملء 515.231 جرام ، مع نطاق تقلبات قدره 17.5 جم. لم يكن للعملية الأصلية أي معدات وزن ، وكانت آلة التعبئة منتج Tetra Pak. تم تعديل حجم الحشوة يدويًا بواسطة مقبض يدوي وسحب الأسلاك للتحكم في حجم ملء الجهاز الميكانيكي. تم إجراء اختبار التحكم التلقائي باستخدام مقياس وزن CWM750 من ألمانيا Bizerba. أولاً ، تم اختبار مقياس الوزن ، وكانت بيانات منحنى توزيع الوزن التي تم الحصول عليها قريبة من التوزيع الطبيعي المثالي ، مع انحراف معياري يبلغ حوالي 1G. أثناء اختبار التحكم التلقائي ، تم تعيين الوزن المستهدف عند 510.3G ، تم تعيين قيمة الحد الأعلى لـ TO1 عند 512.6 جم ، وتم تعيين قيمة الحد الأدنى TU1 في 508G. بعد اختبار اختبار التحكم التلقائي لمؤسسة ملء آلة التعبئة استنادًا إلى إشارة التغذية المرتدة من مقياس الوزن ، تم تحقيق التعديل التلقائي لحجم الحشوة من خلال محرك التنقل الذي يقود المسمار الرصاص وضبط الرافعة (كما هو مبين في الشكل 8). أظهرت نتائج الاختبار أن متوسط ​​وزن الملء انخفض إلى 510.299 جرام ، وانخفض نطاق التقلب إلى 8G. في المتوسط ​​، تم حفظ 4G من الحليب لكل حقيبة ، مما أدى إلى فوائد اقتصادية كبيرة.

الشكل 8 مخطط تخطيطي لنظام التحكم في التغذية الراجعة لملء الحليب السائل

الشكل 8 مخطط تخطيطي لنظام التحكم في التغذية الراجعة لملء الحليب السائل تنزيل الصورة الأصلية

1- مقياس الوزن
2- عرض الوزن
3- إشارة مع تعداد نبض مختلف على أساس انحراف الوزن
4- نظام التحكم PLC + HMI
5- محرك السائر
6- توصيل قضيب
7- ملء رافعة ضبط مستوى الصوت
8- آلة التغليف Tetra Pak

4.2 ملء معجون الأسنان
قامت Thermo Fisher Scientific بتركيب قناة ثنائية القناة على خط إنتاج معجون الأسنان في Procter & Gamble في قوانغتشو للكشف عن وزن معجون الأسنان والتحكم فيه (كما هو مبين في الشكل 9).

يتراوح نطاق وزن معجون الأسنان من 10 جرام إلى 250 جرام ، مع الحد الأقصى للطول والعرض 220 مم و 40 مم على التوالي. الإنتاجية هي 120 قطعة في الدقيقة ، والدقة هي 0.1 جم. من خلال إضافة جهاز checkweigher إلى خط ملء معجون الأسنان ، لا يمكن التحكم في حدود الوزن العلوية والسفلية فحسب ، بل يمكن أيضًا إضافة خيار التحكم في التغذية المرتدة للتحكم في حجم ملء معجون الأسنان ، وبالتالي تقليل نسبة المنتجات المتوسطة بشكل كبير. نطاق الحد الأعلى لإعداد التغذية الراجعة هو بين الحد الأعلى للانحراف المسموح به للقيمة القياسية والحد الأعلى للرفض ؛ نطاق الحد الأدنى للتحكم في التغذية المرتدة هو بين الحد الأدنى للانحراف المسموح به للقيمة القياسية والحد الأدنى للرفض (كما هو مبين في الشكل 10). استنادًا إلى متوسط ​​قيمة الوزن الفعلي لأحدث بيانات قائمة انتظار أخذ العينات ، يتم الحصول على عرض النبض لقيمة ضبط خطأ التغذية المرتدة.

الشكل 9 Checkweigher قناة مزدوجة على خط إنتاج ملء معجون الأسنان

الشكل 9 Checkweigher قناة مزدوجة على خط إنتاج معجون الأسنان تنزيل الصورة الأصلية الصورة

الشكل 1-0 نطاق ضبط التحكم في التغذية الراجعة

الشكل 10 الشكل 10 التغذية الراجعة نطاق ضبط التحميل تنزيل الصورة الأصلية

يتبنى إخراج التغذية المرتدة العلوي والسفلي إخراج نبض التتابع ، والذي يتم توصيله بإدخال التبديل في آلة التعبئة للتحكم في محرك المؤازرة وتغيير درجة التحكم ، وبالتالي ضبط حجم ملء معجون الأسنان. على سبيل المثال ، عندما يتم اكتشاف قيمة أخذ عينات من وزن الأسنان للانجراف لأسفل ، يرسل مقياس الوزن إشارة ضبط إلى آلة التعبئة لزيادة حجم ملء معجون الأسنان. أثناء عملية ضبط جهاز ملء معجون الأسنان ، لا يرسل مقياس الوزن أي إشارات ضبط. بمجرد أن تملأ معجون الأسنان بواسطة آلة التعبئة بعد مرور التعديل عبر مقياس الوزن ، يمكن ملاحظة أن اتجاه الانجراف الهبوطي لقيمة أخذ عينات من وزن الأسنان قد تم تصحيحه. إذا كانت قيمة أخذ عينات وزن الأسنان لا تزال تفشل في تلبية متطلبات الجودة ، فيمكن أن يرسل مقياس الوزن إشارة تعديل إلى آلة التعبئة مرة أخرى. قبل إضافة التحكم في التغذية المرتدة ، سيطرت Procter & Gamble على حجم التعبئة عن طريق الإفراط في تعويض كل أنبوب من معجون الأسنان بواسطة 2G لتجنب نقص الوزن الناجم عن أخطاء النظام. مع معدل إنتاج 120 أنابيب في الدقيقة ، يبلغ الناتج السنوي حوالي 120 مليون أنبوب ، ويبلغ وزن كل أنبوب 100 جرام. إذا كان يمكن تقليل الإفراط في عملية الاستعداد إلى 1G ، فيمكن حفظ 120 طنًا من حجم ملء معجون الأسنان سنويًا ، مما يعني أنه يمكن ملء 1.2 مليون أنابيب إضافية من معجون الأسنان. يتم حسابه بتكلفة 2 يوان لكل أنبوب ، ويبلغ تخفيض الخسارة السنوي 2.4 مليون يوان. يبلغ سعر السوق الذي يزيد السرعة عالية السرعة وعالية الدقة أقل من 400000 يوان ، ويمكن استرداد تكلفة الاستثمار في غضون شهرين.

4.3 تقطيع عجينة الخبز
الناس يحبون الخبز الناتج عن مصنع باجيل البريطاني. هذه وجبات خفيفة اقتصادية وسهلة تناولها تتناسب مع أنماط حياة الناس سريعة الخطى. يتوق المصنع إلى إنتاج الخبز الذي يلبي معايير العملاء ، لذلك يفضل أن يكون الخبز يعاني من زيادة الوزن قليلاً من نقص الوزن ، مما قد يؤثر على رضا العملاء. ومع ذلك ، فإن الخبز الزائد يؤثر على هامش ربح المصنع ، والخبز الخفيف للغاية أو الثقيل للغاية له شكل دائري غير جذاب. لذلك ، من الضروري التحكم في عملية تقطيع العجين ، لكن التحدي معقد لأن العجينة تميل إلى التوسع في الحجم أثناء التقطيع ، مما يقلل من كثافته وبالتالي وزن العجين المقطوع. على الرغم من أن Slicer يمكن أن يقطع قطع العجين من نفس الحجم تقريبًا ، إلا أن قطع العجين المقطوعة في بداية الدفعة لا تزال أثقل من تلك المقطوعة في نهاية الدفعة.

توفر شركة Mettler-Toledo عالية السرعة حلاً للمصنعين للمصنعين: هناك آلة قطع تحت النطاط تخزن العجين ، الذي يقطع العجينة إلى قطع ذات حجم وشكل مماثل ، ثم يوزعها على أربعة خطوط إنتاج. يعمل كل خط إنتاج 75 خبزًا في الدقيقة ، مع إجمالي إنتاجية تبلغ 300 جهاز كمبيوتر/دقيقة. تم دمج سلسلة XS عالية السرعة عالية السرعة في خط الإنتاج ، ويمكن للمشغل مراقبة خطوط الإنتاج الأربعة والتحكم فيها من خلال واجهة مستخدم شاشة تعمل باللمس لشاشة الوزن. يمكن للبيانات من checkweigher عالية السرعة التواصل مع آلة القطع في الوقت الفعلي وضبط وزن العجين المقطوع. إذا اكتشف CheckWeigher إشارة زيادة الوزن للعجينة ، فسيقلل من وزن العجين المقطوع بواسطة آلة القطع ، وإذا اكتشف إشارة نقص الوزن ، فسيزيد من وزن العجين المقطوع. يتم إرسال معلومات التغذية المرتدة من CheckWeigher إلى آلة قطع العجين ، بحيث لا تتأثر آلة قطع العجين بالتخمير وتحافظ دائمًا على اتساق وزن العجين المقطوع. يمكن للنظام الجديد أن يقلل من الإفراط في الراحة ، ويقلل من المنتجات المتدنية ، وتحسين الكفاءة. يعتمد CheckWeigher متعدد القنوات عالي السرعة هيكلًا من الفولاذ المقاوم للصدأ بالكامل ، ويتجاوز وتجاوز متطلبات التنظيف والنظافة الصارمة لإصدار الشهادة الأمريكية. كما يتوافق مع معيار IP-69K الصارم للضغط العالي والتدفق عالي الحرارة.

4.4 تغليف شريحة لحم البقر
يستخدم العملاء في منطقة شمال غرب المحيط الهادئ من الولايات المتحدة آلات معالجة لحوم البقر لتقطيع اللحم البقري ، ثم تضع آلة التغليف شرائح اللحم البقري على صواني البلاستيك الرغوية. ثم يتم إرسال الصواني إلى آلة التغليف الخارجية للتغليف. يتراوح وزن شرائح اللحم البقري في كل صينية من 1.00 رطل إلى 1.05 رطل. إذا كان وزن الدرج مؤهلًا ، فسيتم وضع علامات عليه وملعبه للشحن. إذا كان وزن الدرج غير مؤهل ، فلن يتم تصنيفه ، وسيتم إزالة هذه الدرج غير المسمى تلقائيًا. يجب على الموظفين فتح العبوة التي تمت إزالتها يدويًا ، وتجاهل الصواني البلاستيكية الرغوية ، وإعادة شرائح اللحم البقري. نظرًا لمشكلات تكوين المعدات ، فإن المسافة بين آلة تغليف شريحة اللحم البقري وآلة التسمية ذات الوزن والأسعار كبيرة جدًا ، حوالي 100 صواني بينهما. من الصعب إنشاء حلقة ردود الفعل بين الجهازين على هذه المسافة الكبيرة ، مما يؤدي إلى معدل رفض الدرج لأكثر من 20 ٪!

لتقليل الوقت اللازم لإعادة الصياغة ، حدد العميل وزن شرائح اللحم البقري في الدرج بأكثر من 1.05 رطل ، مما زاد من الكمية المملوءة بالدرج. في الحالات التي كان فيها وقت التغليف ضيقًا ، فإن العميل يرفع الحد الأعلى لإعداد الوزن إلى 1.10 رطل لضمان انخفاض عدد الحزم التي سيتم التخلص منها. ونتيجة لذلك ، زاد عدد البضائع المملوءة بشكل كبير ، مما تسبب في تعاني العميل من خسائر بسبب إهدار التعبئة ، واستهلاك العمالة المفرطة ، وإعادة صياغة الحزم الزائدة ، والإفراط في تعبئة البضائع. لقد كانوا يبحثون باستمرار عن حلول أفضل.

قام العميل بتثبيت VBS Checkweigher من الولايات المتحدة مباشرة خلف آلة تغليف شريحة اللحم البقري. بالمقارنة مع المسافة الأصلية من 100 منصات بين آلة تغليف شريحة اللحم البقري وآلة تسمية أسعار الوزن ، كانت المسافة بعد تثبيت checkweigher فقط 7 منصات. من خلال تقديم ملاحظات حول اتجاه وزن التغليف ، يمكن تعديل وزن شرائح اللحم البقري على كل نقاش سريع. وقد مكن ذلك العميل من التخلص من تلك المنصات التي كانت تعاني من زيادة الوزن على الفور قبل التعبئة ، مما يقلل بشكل كبير من عدد الحزم مع عدم توافق الوزن.

بعد تثبيت CheckWeigher ، تجاوز أقل من 2 ٪ من المنصات نطاق الوزن. انخفض حجم إعادة العمل بنسبة 95 ٪! نتيجة لذلك ، وفر العميل 67000 دولار سنويا! هذا لا يشمل تكاليف العمالة لإزالة البضائع من العبوة. بالإضافة إلى ذلك ، قاموا بتعديل نطاق الوزن لشرائح اللحم البقري في المنصات إلى 1.00 رطل إلى 1.04 رطل ، مما يقلل من الإفراط في الإرهاق بنسبة 28 ٪. كان متوسط ​​وزن كل منصة البليت 1.014 رطل إلى 1.025 رطل. أدى هذا الفرق البسيط على ما يبدو إلى إيرادات سنوية قدرها 102،000 دولار. حقق هذا العميل إيرادات سنوية إجمالية تبلغ حوالي 170،000 دولار (باستثناء تكاليف العمالة) ، واسترداد الاستثمار في Checkweigher في غضون بضعة أسابيع.

5 الخاتمة
لا يضمن التحكم التلقائي في عملية التحميل لمقياس الوزن فقط أن الوزن الصافي للبضائع يفي بالمتطلبات ، ولكن أيضًا يقلل من الحمل الزائد للبضائع قدر الإمكان لزيادة فوائد المؤسسة إلى الحد الأقصى. والتدابير المختلفة المتخذة وفقًا للظروف الفعلية لموقع الإنتاج يمكن أن تمكن المستخدمين من تحقيق هذا الهدف.