Automatische Steuerung des Ladevorgangs der Waage

Automatische Steuerung des Ladevorgangs der Waage

1. Überblick
Einige Waren in Beuteln, Flaschen, Dosen usw. verpacktmüssen zuerst ausgefüllt und anschließend mit einem Kontrollgewicht gewogen werden, um sicherzustellen, dass das Nettogewicht der Waren im Verpackungsinterieur dem auf der Verpackung angegebenen Gewicht entsprichtAufgrund von Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der Füllmaschine, Änderungen der Eigenschaften der Materialien und anderer GründeDas Gewicht der in jede Verpackung eingeladenen Waren kann variierenEine übermäßige Überfüllung beeinträchtigt die Gewinne des Unternehmens, während eine unzureichende Überfüllung zu Kundenbeschwerden führen und der Reputation des Unternehmens schaden kann.

Wenn die Ware während des Füllvorgangs der Verpackung in flüssiger, pulverförmiger oder in kleiner Granulatform ist, 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. Automatische Steuerung der Belastung auf der Prüfeinheit
Wenn die Lademaschine automatisch anhand von Rückkopplungssignalen gesteuert wird, werden die Erkennungsdaten des Kontrollgewichts mit dem vorgegebenen Zielgewicht der Waren verglichen.Ein Rückkopplungssignal wird dann an die Steuerung gesendet, und die Belastung der Belastungsmaschine wird durch den Aktoren eingestellt,Dies reduziert den Gewichtsfehler der Waren und die durch die Verschiebung der Lastmenge der Lademaschine verursachten Abweichungen in der Lademenge der Waren (siehe Abbildung 1).Da es einige Zeit dauert, bis die von der Lademaschine geladenen Waren den Prüfschwerpunkt erreichen.Das Waagbildschirm muss sich verzögern, bevor die Steuerungsberechnung für die nächste Lastmenge der Lastmaschine durchgeführt wird..

Abbildung 1 Schematisches Diagramm des Prinzips der automatischen Steuerung der Last der Waage

Abbildung 1 Schematisches Diagramm des Prinzips der automatischen Steuerung der Last auf der Waage Herunterladen Originalbild

2.1 Grundtypen der Lastkontrolle
Es gibt zwei grundlegende Arten der Ladungssteuerung, die auf einem Prüfgewicht betrieben werden können:

Kontinuierliche Belastungssteuerung:Dieses kontinuierliche Steuerungssystem kann ein Steuerungssignal erzeugen, dessen Leistung proportional zur Differenz zwischen dem Gewicht der einzelnen Packungen und dem vom Benutzer festgelegten Zielgewicht ist.Es handelt sich um ein Regulierungssystem mit einer extrem schnellen Reaktionszeit.

Durchschnittsladungskontrolle: Bei der Durchschnittsladungskontrolle ist zunächst eine "Dauer" festzulegen, die durch die Anzahl der Pakete bestimmt werden kann, die innerhalb dieser Zeit durchlaufen.wenn der Durchsatz 120 Stück/min beträgt, wenn 20 Pakete bestimmt sind, um durchzugehen, beträgt die "Dauer" 10 Sekunden. Das Steuerungssystem berechnet das durchschnittliche Gewicht der 20 Pakete innerhalb einer Dauer von 10 Sekunden,Vergleicht den Unterschied zwischen diesem Wert und dem vom Benutzer festgelegten Zielgewicht, und erzeugt ein Korrektursignal zur Anpassung des Füllvolumens der Füllköpfe.

2.2 Typen von Rückkopplungs-Steuerungssignalen für die Lademaschine
Es gibt drei Arten von Rückkopplungssteuerungssignalen, die an die Lademaschine gesendet werden:

Analogmodulation: Analogsteuerungssignale, wie Spannungs- oder Stromschleifensteuerungssignale.

Pulsfrequenz: Das Steuersignal ist eine Reihe von Ausgangsimpulsen, die auf der Richtung und Amplitude der Gewichtsabweichung basieren.

Pulsdauer: Das Steuersignal ist ein einziger Puls mit unterschiedlicher Dauer je nach Richtung und Größe der Gewichtsabweichung.

2.3 Doppelprüfungs-Feedback-Steuerungssystem für die Lastung der Waage
Wenn eine hohe Verpackungsgenauigkeit erforderlich ist und die Variation des Gewichts der Ware berücksichtigt werden muss,Ein Rückkopplungssystem für die Doppelprüfung der Waage für die Belastung kann wie in Abbildung 2 dargestellt verwendet werden.In diesem System wird das Gewicht der leeren Flasche durch die Waage 1 ermittelt, und das Signal wird an die Waageanzeige der Waage 2 übertragen, um das Nullgewicht zu ermitteln..Die Erkennungsdaten des Nettolastgewichts werden als Rückkopplungssignal an den Ladegerät eingegeben, wodurch die Kontrolle des Nettolastgewichts in Echtzeit erreicht wird.

Abbildung 2 Schematisches Diagramm des Prinzips der automatischen Kontrolle für die Doppelkontrolle und Umwägung der Ladungsmenge

Abbildung 2 Schematisches Diagramm des Prinzips der automatischen Steuerung für die Doppelkontrolle und Umwägung der Ladung

3 Standard-Automatisches Kontrollverfahren
Bei der automatischen Steuerung der Lademaschine durch Rückkopplung kommunizieren die Waage und die Lademaschine ständig miteinander.Das Ladevolumen der Ladeanlage wird angepasst, bevor es erhebliche negative Auswirkungen auf die Produktion hat, um sicherzustellen, dass die Auswirkungen der Abweichung korrigiert werden können.Es gibt folgende Schritte, in denen die Waage Rückkopplungssignale an die Lademaschine sendet und eine automatische Steuerung durchführt [90]:

Schritt 1 - Abweichung im Ladegerät

Schritt 1 zeigt, daß die Waage eine Abweichung der Lastmenge der Lastmaschine in abnehmender Richtung feststellt (siehe Abbildung 3).die Abweichung der Lademenge steigt, und die Waren untergewichtig sein können (die untergewichtigten Waren sind mit einem Kreuz gekennzeichnet).

Schritt 2 - Senden eines Rückkopplungssignals an die Lademaschine

Schritt 2 zeigt, daß das Rückkopplungssignal der Waage zur Anpassung der Lastmenge an die Lastmaschine gesendet wird (siehe Abbildung 4).Es gibt eine Verzögerungszeit, in der die Waage die Lademaschine nicht mehr anleitet, um Anpassungen vorzunehmen..

Abbildung 3 Abweichung der Lademaschine

Abweichung der Ladeanlage

Abbildung 4 Der Prüfschwerer sendet ein Rückkopplungssignal an die Lademaschine.

Abbildung 4 Rückkopplungssignal, das von der Waage an die Lademaschine gesendet wird

Schritt 3 - Nach Ablauf der Verzögerungszeit ändert die Ladeanlage das Ladevolumen.

Schritt 3 zeigt, daß die Verzögerungszeit gleich der Zeit ist, die es dauert, bis die Ware die Waage erreicht hat, nachdem die Lademaschine die Lademenge geändert hat (wie in Abbildung 5 gezeigt).,Die Lademaschine hat die Lademenge geändert und das Gewicht der Waren wird wieder normal (die normalen Waren sind mit einem Scheckzeichen gekennzeichnet).

Abbildung 5 zeigt, daß die Lademaschine nach der Verzögerungszeit das Ladevolumen ändert.

Abbildung 5 Die Lademaschine ändert nach der Verzögerungszeit das Ladevolumen.

Schritt 4 - Korrektur der Belastungsunterschiede

Schritt 4 zeigt, dass die Abweichung der Belastungsmenge der Belastungsmaschine in Richtung Reduktion durch Rückkopplungssteuerung korrigiert wird (siehe Abbildung 6).

Abbildung 6 Korrektur der Belastungsabweichung

Abbildung 6 Korrektur der Belastungsabweichung

Wenn die Fördergeschwindigkeit der Produktionslinie konstant bleibt, wenn der Abstand zwischen der Füllmaschine und dem Prüfgewicht zunimmt,mehr Pakete werden zwischen der Füllmaschine und dem Prüfgewicht gelegen, und die vorgenannte Verzögerungszeit wird verlängert.Der Prüfgewicht sollte so nah wie möglich an der Abfüllmaschine installiert werden, um so direkt und schnell wie möglich auf Änderungen des Abfüllgewichts zu reagieren..

Die Rückkopplungskontrolle soll zeigen, dass das Ladevolumen des Ladegeräts im Laufe der Zeit angepasst werden kann.Es kann durch eine aufeinanderfolgende Annäherung erreicht werden (siehe Abbildung 7)..

Abbildung 7 Trenddiagramm für die Rückkopplungskontrolle

Abbildung 7 Trenddiagramm zur Rückkopplungskontrolle

4. Anwendungsbeispiele für die Rückkopplungssteuerung
4.1 Milchfüllung
Der nationale Standard für die 500g-Flüssigmilchverpackung eines bestimmten Konzernunternehmens beträgt 508g mit Verpackung und der Produktionsprozesskontrollindex 510g.Das durchschnittliche Füllgewicht betrug 515Das ursprüngliche Verfahren hatte keine Waageinrichtung und die Füllmaschine war ein Tetra Pak-Produkt.Das Füllvolumen wurde manuell durch einen Handknopf und einen Zugdraht angepasst, um das Füllvolumen des mechanischen Geräts zu steuernEine automatische Kontrollprüfung wurde mit der Waage CWM750 von Bizerba Deutschland durchgeführt.und die erhaltenen Daten der Verteilungskurve des Gewichts nahmen der idealen Normalverteilung, mit einer Standardabweichung von ca. 1 g. Bei der automatischen Steuerung wurde das Zielgewicht auf 510,3 g, der obere Grenzwert TO1 auf 512,6 g festgelegt.und der untere Grenzwert TU1 wurde auf 508 g festgelegt.Nach Durchführung des automatischen Kontrollversuchs des Füllvolumens der Füllmaschine auf der Grundlage des Rückkopplungssignals der WaageDie automatische Einstellung des Füllvolumens wurde durch den Schrittmotor erreicht, der die Schraube anführt und den Hebel einstellt (siehe Abbildung 8).Die Ergebnisse des Tests zeigten, daß das durchschnittliche Füllgewicht auf 510,299 g und der Schwankungsbereich auf 8 g zurückging.mit erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen.

Abbildung 8 Schematisches Diagramm des Rückkopplungskontrollsystems für die Füllung mit flüssiger Milch

Abbildung 8 Schematisches Diagramm des Rückkopplungskontrollsystems für die Füllung mit flüssiger Milch

1- Waage
2- Gewichtsanzeige
3- Signal mit unterschiedlichen Pulszahlen basierend auf der Abweichung des Gewichts
4- Steuerungssystem PLC + HMI
5- Schrittmotor
6- Verbindungsstange
7- Hebel zur Einstellung des Volumens
8- Tetra Pak Verpackungsmaschine

4.2 Zahnpasta Füllung
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).

Der Gewichtsbereich der Zahnpasta beträgt 10 g bis 250 g, wobei die maximale Länge und Breite 220 mm bzw. 40 mm beträgt.Durch Hinzufügen eines Prüfgewichts an die Zahnpasta-Füllleitung, kann nicht nur die oberen und unteren Gewichtsgrenzwerte gesteuert werden, sondern auch eine Rückkopplungssteuerungsoption hinzugefügt werden, um das Füllvolumen der Zahnpasta zu steuern,Damit wird der Anteil minderwertiger Produkte erheblich reduziert.. Der oberste Grenzbereich der Rückkopplungseinrichtung liegt zwischen der oberen Grenze der zulässigen Abweichung des Standardwerts und der oberen Abstoßungsgrenze;der untere Grenzbereich der Rückkopplungssteuerung liegt zwischen der unteren Grenze der zulässigen Abweichung vom Standardwert und der unteren Abstoßungsgrenze (siehe Abbildung 10)Auf der Grundlage des tatsächlichen durchschnittlichen Gewichtswerts der letzten Daten der Probenahmenwarteschlange wird die Pulsbreite des Feedbackfehleranpassungswerts ermittelt.

Abbildung 9 Doppelkanal-Wagen auf der Zahnpasta-Füllproduktionslinie

Abbildung 9 Doppelkanalscheckweger auf der Zahnpasta-Füllproduktionslinie

Abbildung 1-0 Anpassungsbereich der Rückkopplungskontrolle

Abbildung 10 Rückkopplungssteuerungsbereich Herunterladen Originalbild

Die oberen und unteren Rückkopplungsgrenzen verwenden einen Relaisimpuls, der mit dem Schalteringang der Füllmaschine verbunden ist, um den Servomotor zu steuern und den Steuerspielraum zu ändern.so das Füllvolumen der Zahnpasta angepasst wirdWenn beispielsweise festgestellt wird, dass der Probenwert des Zahnpastagewichts nach unten abfällt, sendet die Waage ein Anpassungssignal an die Füllmaschine, um das Füllvolumen der Zahnpasta zu erhöhen..Während der Füllmaschine das Füllvolumen der Zahnpasta einstellt, sendet die Waage keine Einstellsignale.Sobald die Zahnpasta, die durch die Füllmaschine nach der Einstellung gefüllt durch die Waage geht, kann festgestellt werden, dass die Abwärtstrendentwicklung des Probenwerts des Zahnpastagewichts korrigiert wurde.die Waage kann wieder ein Einstellsignal an die Füllmaschine sendenBevor die Rückkopplungssteuerung hinzugefügt wurde, kontrollierte Procter & Gamble das Füllvolumen, indem sie jede Zähnepasta-Röhre um 2 g überfüllte, um das Untergewicht durch Füllsystemfehler zu vermeiden.mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 120 Röhren pro MinuteDie jährliche Produktion beträgt etwa 120 Millionen Röhren und jede Röhre wiegt 100 g. Wenn die Überfüllung auf 1 g reduziert werden kann, können jährlich 120 Tonnen Zahnpasta eingespart werden.Das bedeutet ein zusätzlichesBei einer Kostenberechnung von 2 Yuan pro Röhre beträgt die jährliche Verlustminderung 2,4 Millionen Yuan.Der Marktpreis einer Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionswaage liegt unter 400Die Investitionskosten können innerhalb von zwei Monaten zurückgewonnen werden.

4.3 Bagel-Teig in Scheiben schneiden
Die von der British Bagel Factory hergestellten Bagels sind sehr beliebt, denn sie sind kostengünstig und leicht zu essen.Die Fabrik ist bestrebt, Bagels zu produzieren, die den Anforderungen der Kunden entsprechen., so dass die Bagels eher leicht übergewichtig als untergewichtig sein sollten, was die Kundenzufriedenheit beeinträchtigen könnte.und Bagels, die zu leicht oder zu schwer sind, haben eine unattraktiv kreisförmige FormEs ist daher notwendig, den Teigschnitt zu steuern, aber die Herausforderung ist komplex, da der Teig während des Schnitts tendenziell an Volumen zunimmt.Verringerung der Dichte und damit des Gewichts des geschnittenen TeigesObwohl der Schneidmaschine Teigstücke von fast gleichem Volumen geschnitten werden können, sind die zu Beginn einer Charge geschnittenen Teigstücke immer noch schwerer als die am Ende der Charge geschnittenen.

Das Hochgeschwindigkeitsunternehmen von Mettler-Toledo bietet den Herstellern eine Lösung für Prüfgewichte: Unter dem Träger befindet sich eine Schneidmaschine, die Teigder den Teig in ähnliche Stücke schneidet, und verteilt sie anschließend auf vier Produktionslinien, die jeweils 75 Bagels pro Minute produzieren und eine Gesamtleistung von 300 Stück pro Minute erreichen.Die mehrkanälige Hochgeschwindigkeits-Scheckschläger der Serie XS ist in die Produktionslinie integriert, und der Bediener kann die vier Produktionslinien über eine Touchscreen-Benutzeroberfläche des Waagendeals überwachen und steuern.Die Daten des Hochgeschwindigkeits-Checkweigers können in Echtzeit mit der Schneidmaschine kommunizieren und das Gewicht des geschnittenen Teigs anpassenWenn der Prüfschwerer ein Signal für Übergewicht des Teiges erkennt, wird er das Gewicht des geschnittenen Teiges durch die Schneidmaschine verringern, und wenn er ein Signal für Untergewicht erkennt, wird er das Gewicht des geschnittenen Teiges durch die Schneidmaschine verringern.Es wird das Gewicht des geschnittenen Teiges erhöhen. Die Rückkopplungsinformationen des Prüfschwergewichts werden an die Teigmaschine gesendet,so dass die Teigmaschine nicht von der Gärung betroffen ist und immer die Konsistenz des Gewichts des geschnittenen Teiges beibehält.Das neue System kann Überfüllungen reduzieren, minderwertige Produkte reduzieren und die Effizienz verbessern.die strengen Reinigungs- und Hygieneanforderungen der amerikanischen Zertifizierung erfüllen und übertreffenEs entspricht auch dem strengen IP-69K-Standard für Hochdruck- und Hochtemperaturspülungen.

4.4 Verpackung in Behälter für Rindfleischstücke
Kunden in der pazifischen Nordwestregion der Vereinigten Staaten schneiden das Rindfleisch mit Maschinen auf, und dann legt die Verpackungsmaschine die Rindfleischschnitte auf Schaumstoffschalen.Die Trays werden dann zur Verpackung an die Außenverpackungsmaschine geschickt.Das Gewicht der Rindfleischschnitte in jedem Tablett liegt zwischen 1,00 und 1,05 Pfund. Wenn das Gewicht des Tablettes qualifiziert ist, wird es für den Versand gekennzeichnet und verpackt.Es wird nicht gekennzeichnet seinDas Personal muss die entnommene Verpackung manuell öffnen, die Schaumstoff-Plastik-Tablets wegwerfen und die Rindfleischschnitte zurückgeben.Aufgrund von Ausrüstungskonfigurationsproblemen, ist der Abstand zwischen der Beef-Slice-Verpackungsmaschine und der Maschine für Gewichts- und Preiskennzeichnungen recht groß, etwa 100 Tabellen dazwischen.Es ist schwierig, eine Rückkopplungsschleife zwischen den beiden Maschinen über eine so große Entfernung herzustellen, was zu einer Ablehnungsrate von mehr als 20% führt!

Um die Zeit für die Nachbearbeitung zu verkürzen, stellte der Kunde das Gewicht der Rindfleischschnitte im Tablett auf über 1,05 Pfund fest, was die Überfüllmenge des Tablets erhöhte.In Fällen, in denen die Verpackungszeit knapp warDer Verbraucher würde sogar die Höchstmenge des Gewichts auf 1,10 Pfund erhöhen, um eine Verringerung der Anzahl der zu entwerfenden Verpackungen zu gewährleisten.die Zahl der überfüllten Waren ist deutlich gestiegen, wodurch der Kunde aufgrund von Verpackungsverschwendung, übermäßigem Arbeitskräfteverbrauch, Umarbeitung übergewichtiger Verpackungen und Überfüllung von Waren Verluste erleidet.Sie haben ständig nach besseren Lösungen gesucht..

Der Kunde installierte direkt hinter der Beef-Slice-Verpackungsmaschine ein VBS-Checkweiger aus den Vereinigten Staaten.Verglichen mit der ursprünglichen Entfernung von 100 Paletten zwischen der Beef-Slice-Verpackungsmaschine und der Gewichts-Preis-Etikettenmaschine, war die Entfernung nach der Installation des Prüfgewichts nur 7 Paletten.Durch die Rückmeldung über die Gewichtsentwicklung der Verpackung konnte das Gewicht der Rindfleischschnitte auf jeder Palette schnell angepasst werden.Dadurch konnte der Kunde die übergewichtigen Paletten vor der Verpackung rasch entfernen, wodurch die Anzahl der Verpackungen mit Gewichtsmangel erheblich verringert wird.

Nach der Installation des Schaltgewichts überschritten weniger als 2% der Paletten das Gewichtsintervall, und das Umschlagvolumen sank um 95%!Dies schließt nicht die Arbeitskosten für das Entfernen der Waren aus der Verpackung ein.Außerdem wurden die Gewichtsspanne der Rindfleischschnitte in den Paletten auf 1,00 Pfund bis 1,04 Pfund angepasst, wodurch die Überfüllung um 28% reduziert wurde.Dieser scheinbar geringe Gewichtsunterschied führte zu einem Jahresumsatz von 102 Dollar,000Dieser Kunde erzielte einen jährlichen Gesamtumsatz von fast 170.000 Dollar (ohne Arbeitskosten), indem er die Investition in das Prüfgewicht innerhalb weniger Wochen zurückgewann.

5 Schlussfolgerung
Die automatische Steuerung des Ladevorgangs der Waage stellt nicht nur sicher, dass das Nettogewicht der Waren den Anforderungen entspricht,aber auch die Überlastung der Waren so weit wie möglich minimiert, um die Vorteile des Unternehmens zu maximierenDie verschiedenen Maßnahmen, die entsprechend den tatsächlichen Bedingungen der Produktionsstätte ergriffen werden, können es den Nutzern ermöglichen, dieses Ziel zu erreichen.