Controle automático do processo de carga da balança

Controle automático do processo de carga da balança

1. Visão geral
Alguns produtos embalados em sacos, garrafas, latas, etc.devem ser preenchidos primeiro e depois pesados numa balança de controlo para garantir que o peso líquido das mercadorias no interior da embalagem é consistente com o peso indicado na embalagemNo entanto, devido a alterações nas características mecânicas da máquina de enchimento, alterações nas propriedades dos materiais e outras razões,O peso das mercadorias preenchidas em cada embalagem pode variarO preenchimento excessivo afeta os lucros da empresa, enquanto o preenchimento insuficiente pode levar a reclamações dos clientes e prejudicar a reputação da empresa.

Se as mercadorias estiverem em forma líquida, em pó ou em pequenos grânulos durante o processo de enchimento da embalagem, 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. Controle automático da carga no pesador de controlo
Quando a máquina de carregamento estiver sob controlo automático com base em sinais de retorno, os dados de detecção obtidos pela balança de controlo são comparados com o valor de peso-alvo pré-estabelecido das mercadorias.Um sinal de feedback é então enviado para o controlador, e a quantidade de carga da máquina de carga é regulada através do actuador,Reduzindo assim o erro de peso das mercadorias e a variação da carga das mercadorias causada pela deriva da carga da máquina de carga (conforme mostrado na figura 1)Uma vez que as mercadorias carregadas pela máquina de carregamento demoram algum tempo a chegar ao pesador,O visor de pesagem deve atrasar antes de fazer o cálculo de controlo para o próximo ajuste da carga da máquina de carga.

Figura 1 Diagrama esquemático do princípio de controlo automático para a carga da balança

Figura 1 Diagrama esquemático do princípio de controlo automático para carga na balança

2.1 Tipos básicos de controlo de carga
Existem dois tipos básicos de controlo de carga que podem ser operados numa balança de controlo:

Controle da carga contínua:Este sistema de controlo contínuo pode gerar um sinal de controlo cuja saída é proporcional à diferença entre o peso de cada embalagem e o peso-alvo definido pelo utilizadorÉ um sistema de regulação com um tempo de resposta extremamente rápido.

Controle da carga média: O controle da carga média requer a definição de uma "duração" primeiro, que pode ser determinada pelo número de pacotes que passam dentro desse tempo.quando o débito é de 120 pcs/min, se forem determinados 20 pacotes a passar, a "duração" é de 10 segundos. O sistema de controlo calcula o peso médio dos 20 pacotes no decurso de 10 segundos,Compara a diferença entre este valor e o peso-alvo definido pelo utilizador, e gera um sinal de correção para ajustar o volume de enchimento das cabeças de enchimento.

2.2 Tipos de sinais de controlo de retroalimentação para a máquina de carregamento
Existem três tipos de sinais de controlo de retroalimentação enviados para a máquina de carregamento:

Modulação analógica: sinais de controlo analógicos, tais como sinais de controlo de circuito de tensão ou corrente.

Frequência de pulso: o sinal de controlo é uma série de pulsos de saída baseados na direcção e amplitude do desvio de peso.

Duração do pulso: o sinal de controlo é um único pulso com duração variável com base na direcção e magnitude do desvio de peso.

2.3 Sistema de controlo de retroalimentação da balança de pesagem para carga com dupla verificação
Quando for necessária uma precisão elevada da embalagem e for necessário ter em conta a variação do peso da tara da embalagem de mercadoria,Pode ser adotado um sistema de controlo de retroalimentação da balança de pesagem para carga, com dupla verificação, tal como mostrado na figura 2.Neste sistema, o peso da garrafa vazia é detectado pela balança de pesagem 1 e o sinal é transmitido para o display de pesagem da balança de pesagem 2 para a detecção do peso líquido de carga..Os dados de detecção do peso líquido de carga são inseridos como um sinal de feedback para o carregador, conseguindo assim um controlo em tempo real do peso líquido de carga.

Figura 2 Diagrama esquemático do princípio do controlo automático para a dupla verificação e repesagem da quantidade de carga

Figura 2 Diagrama esquemático do princípio de controlo automático para a dupla verificação e re-pesagem da quantidade de carga

3 Processo de controlo automático padrão
Durante o processo de controlo automático de retroalimentação da máquina de carregamento, a balança e a máquina de carregamento comunicam-se constantemente.O volume de carga da máquina de carregamento é ajustado antes de ter um impacto negativo significativo na produção, a fim de assegurar que o impacto do desvio pode ser corrigido.Os seguintes são vários passos do processo em que a balança envia sinais de retorno para a máquina de carregamento e realiza o controlo automático [90]:

Passo 1 - Desvio na máquina de carga

A primeira etapa mostra que a balança de pesagem detecta um desvio na quantidade de carga da máquina de carga na direcção decrescente (como se mostra na figura 3).O desvio na quantidade de carga aumentará, e as mercadorias podem estar abaixo do peso (as mercadorias abaixo do peso são marcadas com uma cruz).

Passo 2 - Enviar um sinal de retorno à máquina de carga

O passo 2 mostra que o sinal de retorno da balança de pesagem é enviado para a máquina de carga para ajustar a quantidade de carga (conforme mostrado na figura 4).Há um tempo de atraso durante o qual a balança não guiará mais a máquina de carregamento para fazer ajustes..

Figura 3 Desvio da máquina de carga

Figura 3 Desvio da máquina de carregamento

Figura 4 A balança de controlo envia um sinal de retorno para a máquina de carga.

Figura 4 Sinal de retorno enviado da balança de pesagem para a máquina de carregamento

Passo 3 - Após o tempo de atraso, a máquina de carga altera o volume de carga.

A etapa 3 mostra que o tempo de atraso é igual ao tempo necessário para que as mercadorias cheguem à balança de pesagem após a máquina de carregamento alterar a quantidade de carga (conforme mostrado na figura 5).,A máquina de carregamento alterou a quantidade de carregamento e o peso das mercadorias voltou ao normal (as mercadorias normais são marcadas com uma marca de verificação).

A figura 5 mostra que a máquina de carregamento altera o volume de carregamento após o tempo de atraso.

Figura 5 A máquina de carga altera o volume de carga após o tempo de atraso.

Etapa 4 - Correcção dos desvios de carga

O passo 4 mostra que o desvio da quantidade de carga da máquina de carga na direcção da redução é corrigido pelo controlo de retroalimentação (como se mostra na figura 6).

Figura 6 Correcção do desvio de carga

Figura 6 Correção do desvio de carga

Quando a velocidade de transporte da linha de produção permanece constante, se a distância entre a máquina de enchimento e a balança aumenta,mais embalagens serão localizadas entre a máquina de enchimento e a balança, e o tempo de atraso acima mencionado será prolongado.O pesador de controlo deve ser instalado o mais próximo possível da máquina de enchimento para responder de forma mais directa e rápida às alterações do peso de enchimento..

O controlo de retroalimentação visa demonstrar que o volume de carregamento do carregador pode ser ajustado ao longo do tempo.pode ser obtida através de aproximação sucessiva (conforme mostrado na figura 7).

Figura 7 Gráfico de tendências do controlo de feedback

Figura 7 Gráfico de tendências de controlo de feedback

4Exemplos de aplicação do controlo de feedback
4.1 Enchimento de leite
A norma nacional para a embalagem de leite líquido de 500 g de uma determinada empresa do grupo é de 508 g com embalagem, e o índice de controlo do processo de produção é de 510 g.o peso médio de enchimento foi de 515O processo original não tinha equipamento de pesagem e a máquina de enchimento era um produto da Tetra Pak.O volume de enchimento foi ajustado manualmente por um botão manual e fio de puxa para controlar o volume de enchimento do dispositivo mecânicoFoi efectuado um ensaio de controlo automático com a balança CWM750 da Bizerba, Alemanha.e os dados obtidos da curva de distribuição de peso foram próximos da distribuição normal ideal, com um desvio-padrão de aproximadamente 1 g. Durante o ensaio de controlo automático, o peso-alvo foi fixado em 510,3 g, o valor-limite superior TO1 em 512,6 g,e o valor limite inferior TU1 foi fixado em 508 gApós a realização do ensaio de controlo automático do volume de enchimento da máquina de enchimento com base no sinal de retorno da balança,O ajuste automático do volume de enchimento foi conseguido pelo motor a passo que accionou o parafuso de condução e ajustou a alavanca (conforme mostrado na figura 8)Os resultados dos ensaios revelaram que o peso médio de enchimento diminuiu para 510,299 g e o intervalo de flutuação diminuiu para 8 g. Em média, 4 g de leite foram poupados por saco,Resultando em benefícios económicos consideráveis.

Figura 8 Diagrama esquemático do sistema de controlo de retroalimentação para enchimento de leite líquido

Figura 8 Diagrama esquemático do sistema de controlo de retroalimentação para enchimento de leite líquido

1- Balança
2- Mostrar o peso
3- sinal com diferentes contagens de pulso com base no desvio de peso
4- Sistema de controlo PLC + HMI
5- Motor passo a passo
6- Rodas de ligação
7- Alavanca de regulação do volume de enchimento
8- Máquina de embalagem Tetra Pak

4.2 Creme dental Preenchimento
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).

A gama de pesagem da pasta de dentes é de 10g a 250g, com o comprimento e largura máximos sendo 220mm e 40mm, respectivamente.Adicionando um dispositivo de pesagem de verificação à linha de enchimento da pasta de dentes, não só podem ser controlados os limites de peso superior e inferior, mas também pode ser adicionada uma opção de controlo de retroalimentação para controlar o volume de enchimento da pasta de dentes,Reduzindo significativamente a proporção de produtos de qualidade inferiorO intervalo de limite superior da configuração de retroalimentação é entre o limite superior do desvio admissível do valor padrão e o limite superior de rejeição;O intervalo de limite inferior do controlo de retroalimentação está entre o limite inferior do desvio admissível do valor-padrão e o limite inferior da rejeição (conforme mostrado na figura 10).Com base no valor de peso médio real dos últimos dados da fila de amostragem, obtém-se a largura de pulso do valor de ajustamento do erro de feedback.

Figura 9 Pesadora de dois canais na linha de produção de enchimento de pasta de dentes

Figura 9 Pesadora de dois canais na linha de produção de enchimento de pasta de dentes

Figura 1-0 Intervalo de ajuste do controlo de retroalimentação

Figura 10 Faixa de ajuste de controlo de retroalimentação

A saída de feedback do limite superior e inferior adota uma saída de pulso de relé, que é ligada à entrada do interruptor da máquina de enchimento para controlar o servomotor e alterar o passo de comando,ajustando assim o volume de enchimento da pasta de dentesPor exemplo, quando o valor de amostragem do peso da pasta de dentes é detectado a descer, a balança de pesagem envia um sinal de ajuste para a máquina de enchimento para aumentar o volume de enchimento da pasta de dentes.Durante o processo de regulação do volume de enchimento da pasta de dentes pela máquina de enchimento, a balança não envia sinais de regulação.Uma vez que a pasta de dentes preenchida pela máquina de enchimento após o ajuste passa pela balança, pode observar-se que a tendência descendente do valor da amostragem do peso da pasta de dentes foi corrigida.a balança pode enviar novamente um sinal de ajuste para a máquina de enchimentoAntes de o controlo de retroalimentação ser adicionado, a Procter & Gamble controlava o volume de enchimento sobreenchendo cada tubo de pasta de dentes em 2 g para evitar o subpeso causado por erros do sistema de enchimento.Com uma velocidade de produção de 120 tubos por minuto, a produção anual é de cerca de 120 milhões de tubos e cada tubo pesa 100 g. Se o excesso de enchimento puder ser reduzido para 1 g, 120 toneladas de volume de enchimento de pasta de dentes podem ser economizadas anualmente,o que significa um adicional de 1Calculado a um custo de 2 yuans por tubo, a redução anual de perdas é de 2,4 milhões de yuans.O preço de mercado de uma balança de alta velocidade e alta precisão é inferior a 400O custo do investimento pode ser recuperado dentro de dois meses.

4.3 Cortar massa de bagel
As pessoas adoram os bagels produzidos pela British Bagel Factory. Estes são lanches econômicos e fáceis de comer que se adaptam ao estilo de vida acelerado das pessoas.A fábrica está ansiosa para produzir bagels que atendam aos padrões do cliente, por isso é preferível que os bagels sejam ligeiramente acima do peso do que abaixo do peso, o que pode afetar a satisfação do cliente.e bagels que são muito leves ou muito pesados têm uma forma circular pouco atraentePor conseguinte, é necessário controlar o processo de fatiagem da massa, mas o desafio é complexo porque a massa tende a expandir-se em volume durante a fatiagem,reduzindo a sua densidade e, portanto, o peso da massa cortada em fatiasApesar de o cortador poder cortar pedaços de massa de quase o mesmo volume, os pedaços de massa cortados no início de um lote são ainda mais pesados do que os cortados no final do lote.

A empresa de alta velocidade de Mettler-Toledo fornece aos fabricantes uma solução para pesas de verificação: há uma máquina de cortar sob a tolha que armazena a massa,que corta a massa em pedaços de tamanho e forma similares, e depois distribui-os em quatro linhas de produção, cada linha de produção produz 75 bagels por minuto, com um rendimento total de 300 pcs/min.A balança de controlo de alta velocidade da série XS de vários canais está integrada na linha de produção, e o operador pode monitorizar e controlar as quatro linhas de produção através de uma interface de utilizador de tela sensível ao toque do monitor de pesagem.Os dados do pesador de alta velocidade podem se comunicar com a máquina de corte em tempo real e ajustar o peso da massa cortadaSe a balança de controlo detectar um sinal de sobrepeso da massa, reduzirá o peso da massa cortada pela máquina de corte, e se detectar um sinal de subpeso,vai aumentar o peso da massa cortada. As informações de retorno do pesador são enviadas para a máquina de cortar a massa,para que a máquina de cortar a massa não seja afectada pela fermentação e mantenha sempre a consistência do peso da massa cortadaO novo sistema pode reduzir o sobreenchimento, reduzir produtos de baixa qualidade e melhorar a eficiência.satisfazer e exceder os rigorosos requisitos de limpeza e higiene da certificação americanaTambém cumpre o rigoroso padrão IP-69K para lavagem a alta pressão e alta temperatura.

4.4 Embalagem em bandeja de fatias de carne de bovino
Os clientes na região do Noroeste do Pacífico, nos Estados Unidos, usam máquinas de processamento de carne bovina para cortar a carne, e então a máquina de embalagem coloca as fatias de carne bovina em bandejas de plástico espumante.As bandejas são então enviadas para a máquina de embalagem externa para embalagem. O peso das fatias de carne em cada bandeja varia de 1,00 lbs a 1,05 lbs. Se o peso da bandeja for qualificado, ele será rotulado e embalado para envio.Não será rotuladoO pessoal deve abrir manualmente a embalagem removida, descartar as bandejas de espuma e devolver as fatias de carne bovina.Devido a problemas de configuração do equipamento, a distância entre a máquina de embalagem de fatias de carne bovina e a máquina da etiqueta de peso e preço é bastante grande, cerca de 100 bandejas entre si.É difícil estabelecer um ciclo de feedback entre as duas máquinas a uma distância tão grande, o que resulta numa taxa de rejeição de bandejas superior a 20%!

Para reduzir o tempo necessário para o retrabalho, o cliente fixou o peso das fatias de carne bovina na bandeja em mais de 1,05 libras, o que aumentou a quantidade de sobreenchimento da bandeja.Em casos em que o tempo de embalagem era curtoNo entanto, a Comissão considera que a Comissão não pode, por si só, tomar em consideração a necessidade de se proceder a uma avaliação dos resultados.O número de mercadorias sobreenchidas aumentou significativamente, causando perdas ao cliente devido ao desperdício de embalagens, consumo excessivo de mão-de-obra, reelaboração de embalagens com excesso de peso e reabastecimento das mercadorias.Eles têm procurado constantemente soluções melhores..

O cliente instalou uma balança de verificação VBS dos Estados Unidos directamente atrás da máquina de embalagem de fatias de carne de bovino.Em comparação com a distância original de 100 paletes entre a máquina de embalagem de fatias de carne bovina e a máquina de etiquetas de peso-preço, a distância após a instalação da balança foi de apenas 7 paletes. Ao fornecer feedback sobre a tendência do peso da embalagem, o peso das fatias de carne bovina em cada palete pode ser ajustado rapidamente.Isto permitiu ao cliente eliminar prontamente as paletes que tinham excesso de peso antes da embalagem, reduzindo significativamente o número de embalagens com não-conformidades de peso.

Após a instalação da balança, menos de 2% dos paletes excederam o limite de peso, diminuindo o volume de retrabalho em 95%, e o cliente economizou US$ 67.000 por ano!Este valor não inclui os custos de mão-de-obra para retirar as mercadorias da embalagemAlém disso, ajustaram o intervalo de peso das fatias de carne bovina nas paletes para 1,00 lbs a 1,04 lbs, reduzindo o sobreenchimento em 28%.Esta diferença de peso, aparentemente insignificante, levou a uma receita anual de 102 dólares,000Este cliente alcançou uma receita anual total de quase 170.000 dólares (excluindo os custos de mão-de-obra), recuperando o investimento na balança-cheques em poucas semanas.

5 Conclusão
O controlo automático do processo de carregamento da balança não só garante que o peso líquido das mercadorias cumpre os requisitos,Mas também minimiza a sobrecarga das mercadorias tanto quanto possível para maximizar os benefícios da empresaE várias medidas tomadas de acordo com as condições reais do local de produção podem permitir aos utilizadores atingir este objectivo.