Control automático del proceso de carga de la balanza

Control automático del proceso de carga de la escala de pesaje

1. Descripción general
Algunos productos empaquetados en bolsas, botellas, latas, etc. deben llenarse primero y luego pesarse en un controlador de control para asegurarse de que el peso neto de los productos dentro del paquete sea consistente con el peso indicado en el paquete. Sin embargo, debido a los cambios en las características mecánicas de la máquina de llenado, los cambios en las propiedades de los materiales y otras razones, el peso de los productos que se llenan en cada paquete pueden variar, lo que resulta en un relleno excesivo o un reclamo. El exceso de relleno excesivo afecta las ganancias de la compañía, mientras que el reclamo es conducir a quejas de los clientes y dañar la reputación de la compañía.

Si los productos están en forma líquida, en polvo o granular pequeña durante el proceso de llenado del envasado, el proceso de llenado también se puede controlar automáticamente a través de los valores de medición en tiempo real de la escala de pesaje para garantizar que el peso de los productos marcados en el empaque sea preciso y no demasiado pesado.

2. Control automático de la carga en el checkweighter
Cuando la máquina de carga está bajo control automático en función de las señales de retroalimentación, los datos de detección del Checkweighter se comparan con el valor de peso objetivo preestablecido de los productos. Luego se envía una señal de retroalimentación al controlador, y la cantidad de carga de la máquina de carga se ajusta a través del actuador, reduciendo así el error de peso de los productos y la variación en la cantidad de carga de los productos causados ​​por la deriva de la cantidad de carga de la máquina de carga (como se muestra en la Figura 1). Dado que tarda un tiempo en que los productos cargados por la máquina de carga alcancen el revestimiento de control, la pantalla de pesaje debe retrasarse antes de hacer el cálculo de control para el siguiente ajuste de la cantidad de carga de la máquina de carga.

Figura 1 Diagrama esquemático del principio de control automático para la carga de la escala de pesaje

Figura 1 Diagrama esquemático del principio de control automático para cargar en la escala de pesaje Descargar imagen original

2.1 Tipos básicos de control de carga
Hay dos tipos básicos de control de carga que se pueden operar en un revoltidor de control. Ellos son:

Control de carga continua: este sistema de control continuo puede generar una señal de control cuya salida es proporcional a la diferencia entre el peso de cada paquete y el peso objetivo establecido por el usuario. Es un sistema de regulación con un tiempo de respuesta extremadamente rápido.

Control de carga promedio: el control de carga promedio requiere establecer primero una "duración", que puede determinarse por el número de paquetes que pasan dentro de ese tiempo. Por ejemplo, cuando el rendimiento es de 120 pcs/min, si se determinan que 20 paquetes pasan, entonces la "duración" es de 10 segundos. El sistema de control calcula el peso promedio de los 20 paquetes dentro de la duración de 10 segundos, compara la diferencia entre este valor y el peso objetivo establecido por el usuario, y genera una señal de corrección para ajustar el volumen de llenado de los cabezales de llenado. Este sistema se usa principalmente en máquinas de llenado con múltiples cabezas de llenado.

2.2 Tipos de señales de control de retroalimentación para la máquina de carga
Hay tres tipos de señales de control de retroalimentación enviadas a la máquina de carga:

Modulación analógica: señales de control analógico, como señales de control de voltaje o de circuito de corriente.

Frecuencia de pulso: la señal de control es una serie de pulsos de salida basados ​​en la dirección y la amplitud de la desviación de peso.

Duración del pulso: la señal de control es un solo pulso con una duración variable basada en la dirección y la magnitud de la desviación del peso.

2.3 Sistema de control de retroalimentación de escala de pesaje de doble verificación para cargar
Cuando se requiere una alta precisión del envasado y la variación de peso de TARE del envasado de productos básicos debe tenerse en cuenta, se puede adoptar un sistema de control de retroalimentación de escala de pesaje de doble verificación como se muestra en la Figura 2. En este sistema, el peso de la botella vacía se detecta mediante el peso de la escala 1, y la señal se transmite a la visualización de peso de la escala de pesaje 2 para la detección del peso de carga neta. Los datos de detección del peso de carga neta se ingresan como una señal de retroalimentación para el cargador, logrando así el control en tiempo real del peso de carga neta.

Figura 2 Diagrama esquemático del principio de control automático para la doble verificación y la reimera de la cantidad de carga

Figura 2 Diagrama esquemático del principio de control automático para la cantidad de carga de doble verificación y reavera Descargar imagen original

3 Proceso de control automático estándar
Durante el proceso de control automático de retroalimentación de la máquina de carga, la escala de pesaje y la máquina de carga se comunican constantemente. Si se detecta una desviación en el peso de los productos, el volumen de carga de la máquina de carga se ajusta antes de que tenga un impacto negativo significativo en la producción para garantizar que el impacto de la desviación pueda corregirse. Los siguientes son varios pasos en el proceso donde la escala de pesaje envía señales de retroalimentación a la máquina de carga y realiza un control automático [90]:

Paso 1: la desviación ocurre en la máquina de carga

El paso 1 muestra que la escala de pesaje detecta una desviación en la cantidad de carga de la máquina de carga en la dirección decreciente (como se muestra en la Figura 3). Si esta tendencia continúa, la desviación en la cantidad de carga aumentará y los bienes pueden tener bajo peso (los productos bajo peso están marcados con una cruz).

Paso 2: envíe una señal de retroalimentación a la máquina de carga

El paso 2 muestra que la señal de retroalimentación de la escala de pesaje se envía a la máquina de carga para ajustar la cantidad de carga (como se muestra en la Figura 4). Sin embargo, hay un tiempo de retraso durante el cual la escala de pesaje ya no guiará la máquina de carga para hacer ajustes.

Figura 3 Desviación de la máquina de carga

Figura 3 Desviación de la máquina de carga Descargar imagen original

Figura 4 El Checkweighter envía una señal de retroalimentación a la máquina de carga.

Figura 4 Señal de retroalimentación enviada desde la escala de pesaje a la máquina de carga Descargar imagen original

Paso 3: después del tiempo de retraso, la máquina de carga cambia el volumen de carga.

El paso 3 muestra que el tiempo de retraso es igual al tiempo que tarda los productos en alcanzar la escala de pesaje después de que la máquina de carga cambia la cantidad de carga (como se muestra en la Figura 5). Más allá del tiempo de retraso, la máquina de carga ha cambiado la cantidad de carga, y el peso de los productos vuelve a la normalidad (los productos normales están marcados con una marca de verificación).

La Figura 5 muestra que la máquina de carga cambia el volumen de carga después del tiempo de retraso.

Figura 5 La máquina de carga cambia el volumen de carga después del tiempo de retraso. Descargar imagen original

Paso 4 - Corrección de desviaciones de carga

El paso 4 muestra que la desviación de la cantidad de carga de la máquina de carga en la dirección de reducción se corrige mediante el control de retroalimentación (como se muestra en la Figura 6).

Figura 6 Corrección de la desviación de carga

Figura 6 Corrección de la desviación de carga Descargar imagen original

Cuando la velocidad de transmisión de la línea de producción permanece constante, si la distancia entre la máquina de llenado y el controlador aumenta, se ubicarán más paquetes entre la máquina de relleno y el revoltorio, y el tiempo de retraso mencionado se prolongará. Por lo tanto, en una situación ideal, el controlador de control debe instalarse lo más cerca posible de la máquina de llenado para responder más y rápidamente a los cambios en el peso de relleno.

El control de retroalimentación tiene como objetivo mostrar que el volumen de carga del cargador se puede ajustar con el tiempo. Si el ajuste no se puede hacer de una vez, se puede lograr mediante una aproximación sucesiva (como se muestra en la Figura 7).

Figura 7 Gráfico de tendencia de control de retroalimentación

Figura 7 TRENDA DE CONTROL DE COMENTAR TRENDO DE TRIFICA DE LA IMAGEN original

4. Ejemplos de aplicaciones de control de retroalimentación
4.1 relleno de leche
El estándar nacional para el envasado de leche líquida de 500 g de una determinada compañía grupal es de 508 g con envasado, y el índice de control del proceso de producción es de 510 g. Antes del uso de la escala de pesaje, el peso promedio de llenado fue de 515.231 g, con un rango de fluctuación de 17.5 g. El proceso original no tenía equipo de pesaje, y la máquina de llenado era un producto Tetra Pak. El volumen de llenado se ajustó manualmente mediante una perilla manual y tire del cable para controlar el volumen de llenado del dispositivo mecánico. Se realizó una prueba de control automática utilizando la escala de pesaje CWM750 de Bizerba Alemania. Primero, se probó la escala de pesaje y los datos de la curva de distribución de peso obtenida estaban cerca de la distribución normal ideal, con una desviación estándar de aproximadamente 1 g. Durante la prueba de control automático, el peso objetivo se estableció en 510.3 g, el valor límite de límite superior a 1 se estableció en 512.6 g y el valor de límite límite inferior TU1 se estableció en 508 g. Después de la prueba de control automático del volumen de llenado de la máquina de llenado en función de la señal de retroalimentación de la escala de pesaje, el ajuste automático del volumen de llenado se logró mediante el motor de paso que conducía el tornillo de plomo y ajustando la palanca (como se muestra en la Figura 8). Los resultados de la prueba mostraron que el peso de llenado promedio disminuyó a 510.299 g, y el rango de fluctuación disminuyó a 8 g. En promedio, se guardaron 4 g de leche por bolsa, lo que resultó en considerables beneficios económicos.

Figura 8 Diagrama esquemático del sistema de control de retroalimentación para el llenado de leche líquida

Figura 8 Diagrama esquemático del sistema de control de retroalimentación para el llenado de leche líquida Descargar imagen original

1- Escala de pesaje
2- Pantalla de peso
3- Señal con diferentes recuentos de pulsos basados ​​en la desviación del peso
4- Sistema de control PLC + HMI
5- motor paso a paso
6- Biela de conexión
7- Palanca de ajuste de volumen de llenado
8- Tetra Pak Packaging Machine

4.2 Relleno de pasta de dientes
Thermo Fisher Scientific instaló un controlador de doble canal en la línea de producción de llenado de pasta de dientes de Procter & Gamble en Guangzhou para detectar y controlar el peso de la pasta de dientes (como se muestra en la Figura 9).

El rango de pesaje de pasta de dientes es de 10 g a 250 g, con la longitud y el ancho máximo de 220 mm y 40 mm respectivamente. El rendimiento es de 120 piezas por minuto, y la precisión es de 0.1 g. Al agregar un dispositivo de control de control a la línea de llenado de pasta de dientes, no solo se puede controlar los límites de peso superior e inferior, sino que también se puede agregar una opción de control de retroalimentación para controlar el volumen de llenado de la pasta de dientes, reduciendo así significativamente la proporción de productos de calidad inferior. El rango de límite superior de la configuración de retroalimentación está entre el límite superior de la desviación permitida del valor estándar y el límite superior de rechazo; El rango de límite inferior del control de retroalimentación está entre el límite inferior de la desviación permitida del valor estándar y el límite inferior de rechazo (como se muestra en la Figura 10). Según el valor de peso promedio real de los últimos datos de la cola de muestreo, se obtiene el ancho del pulso del valor de ajuste de error de retroalimentación.

Figura 9 CHECKPEIGHTER DE DIAL CANAL EN LA LÍNE DE PRODUCCIÓN DE LLENDIDO DE PASTACIÓN

Figura 9 CHECKEIGHER DE DIAL CANAL EN EL PASTA DE PASTA DE PASTA DE PASTA DE LA PASTA DE PRODUCCIÓN Descargar imagen original

Figura 1-0 Rango de ajuste de control de retroalimentación

Figura 10 Rango de ajuste de control de retroalimentación Descargar imagen original

La salida de retroalimentación de límite superior e inferior adopta la salida de pulso de relé, que está conectada a la entrada del interruptor de la máquina de llenado para controlar el motor del servo y cambiar la tapa de control, ajustando así el volumen de llenado de pasta de dientes. Por ejemplo, cuando se detecta el valor de muestreo de peso de la pasta de dientes para deriva hacia abajo, la escala de pesaje envía una señal de ajuste a la máquina de llenado para aumentar el volumen de llenado de la pasta de dientes. Durante el proceso de la máquina de llenado que ajusta el volumen de llenado de la pasta de dientes, la escala de pesaje no envía ninguna señal de ajuste. Una vez que la pasta de dientes llena por la máquina de llenado después de que el ajuste pasa a través de la escala de pesaje, se puede observar que se ha corregido la tendencia a la deriva hacia abajo del valor de muestreo de peso de la pasta de dientes. Si el valor de muestreo de peso de la pasta de dientes aún no cumple con los requisitos de calidad, la escala de pesaje puede enviar una señal de ajuste a la máquina de llenado nuevamente. Antes de agregar el control de retroalimentación, Procter & Gamble controlaba el volumen de llenado al llenar sobre cada tubo de pasta de dientes en 2 g para evitar el bajo peso causado por los errores del sistema de llenado. Con una tasa de producción de 120 tubos por minuto, la producción anual es de aproximadamente 120 millones de tubos, y cada tubo pesa 100 g. Si el sobrecargador se puede reducir a 1G, 120 toneladas de volumen de llenado de pasta de dientes se pueden guardar anualmente, lo que significa que se pueden llenar 1,2 millones de tubos de pasta de dientes adicionales. Calculada a un costo de 2 yuanes por tubo, la reducción anual de pérdidas es de 2.4 millones de yuanes. El precio de mercado de una escala de pesaje de alta velocidad y alta precisión es inferior a 400,000 yuanes, y el costo de inversión se puede recuperar en dos meses.

4.3 Corte de masa de bagel
A la gente le encantan los bagels producidos por la fábrica de bagel británica. Estos son bocadillos económicos y fáciles de comer que se adaptan a los estilos de vida de ritmo rápido de las personas. La fábrica está ansiosa por producir bagels que cumplan con los estándares de los clientes, por lo que preferiría que los bagels tengan un poco de sobrepeso que el bajo peso, lo que podría afectar la satisfacción del cliente. Sin embargo, los bagels con sobrepeso afectan el margen de ganancia de la fábrica, y los bagels que son demasiado ligeros o demasiado pesados ​​tienen una forma circular poco atractiva. Por lo tanto, es necesario controlar el proceso de corte de masa, pero el desafío es complejo porque la masa tiende a expandirse en volumen durante el corte, reduciendo su densidad y, por lo tanto, el peso de la masa en rodajas. Aunque la cortadora puede cortar piezas de masa de casi el mismo volumen, las piezas de masa cortadas al comienzo de un lote aún son más pesadas que las cortadas al final del lote.

La compañía de alta velocidad de Mettler-Toledo proporciona una solución para los controladores de los fabricantes: hay una máquina de corte debajo de la tolva que almacena la masa, que corta la masa en piezas de tamaño y forma similares, y luego las distribuye a cuatro líneas de producción. Cada línea de producción ejecuta 75 bagels por minuto, con un rendimiento total de 300 piezas/min. La serie XS de alta velocidad multicanal Checkweigher está integrada en la línea de producción, y el operador puede monitorear y controlar las cuatro líneas de producción a través de una interfaz de usuario de pantalla táctil de la pantalla de pesaje. Los datos del revoltidor de alta velocidad pueden comunicarse con la máquina de corte en tiempo real y ajustar el peso de la masa cortada. Si el controlador de control detecta una señal con sobrepeso de la masa, reducirá el peso de la masa cortada por la máquina de corte, y si detecta una señal de bajo peso, aumentará el peso de la masa cortada. La información de retroalimentación del checkweighter se envía a la máquina de corte de masa, de modo que la máquina de corte de masa no se ve afectada por la fermentación y siempre mantiene la consistencia del peso de la masa cortada. El nuevo sistema puede reducir el sobrecargador, reducir los productos de calidad inferior y mejorar la eficiencia. El controlador multicanal de alta velocidad adopta una estructura de acero totalmente inoxidable, que cumple con los estrictos requisitos de limpieza e higiene de la certificación estadounidense. También cumple con el estricto estándar IP-69K para el enjuague de alta presión y alta temperatura.

4.4 Embalaje de bandeja de rebanada de carne de res
Los clientes en la región noroeste del Pacífico de los Estados Unidos usan maquinaria de procesamiento de carne para cortar la carne de res, y luego la máquina de embalaje coloca las rebanadas de carne en bandejas de plástico de espuma. Las bandejas se envían a la máquina de embalaje exterior para empaquetar. El peso de las rodajas de carne en cada bandeja varía de 1.00 lbs a 1.05 lbs. Si el peso de la bandeja se califica, se etiquetará y se cuadrará para su envío. Si el peso de la bandeja no está calificado, no se etiquetará y esta bandeja sin etiquetar se eliminará automáticamente. El personal debe abrir manualmente el embalaje eliminado, desechar las bandejas de plástico de espuma y devolver las rodajas de carne. Debido a problemas de configuración del equipo, la distancia entre la máquina de empaque de rebanadas de carne y la máquina de etiqueta de peso y precio es bastante grande, aproximadamente 100 bandejas en el medio. ¡Es difícil establecer un circuito de retroalimentación entre las dos máquinas a una distancia tan grande, lo que resulta en una tasa de rechazo de la bandeja de más del 20%!

Para reducir el tiempo necesario para el reelaboración, el cliente estableció el peso de las rodajas de carne en la bandeja de más de 1.05 lbs, lo que aumentó la cantidad sobrecargada de la bandeja. En los casos en que el tiempo de envasado era apretado, el cliente incluso elevaría el límite superior de la configuración de peso a 1.10 lbs para garantizar una reducción en el número de paquetes que se descartarán. Como resultado, el número de bienes sobrecargados aumentó significativamente, lo que provocó que el cliente sufriera pérdidas debido al desperdicio de envases, consumo excesivo de mano de obra, retrabajo de paquetes con sobrepeso y sobrecargado de bienes. Han estado buscando constantemente mejores soluciones.

El cliente instaló un VBS Checkweigher desde los Estados Unidos directamente detrás de la máquina de empaque de rebanadas de carne. En comparación con la distancia original de 100 paletas entre la máquina de envasado de la rebanada de carne y la máquina de etiqueta de precio de peso, la distancia después de instalar el revelador de cheques era de solo 7 paletas. Al proporcionar retroalimentación sobre la tendencia del peso del empaque, el peso de las rodajas de carne de res en cada paleta podría ajustarse rápidamente. Esto permitió al cliente eliminar rápidamente las paletas que tenían sobrepeso antes del empaque, reduciendo significativamente el número de paquetes con no conformidades de peso.

Después de instalar el revelador de control, menos del 2% de las paletas excedieron el rango de peso. ¡El volumen de retrabajo disminuyó en un 95%! ¡Como resultado, el cliente ahorró $ 67,000 anualmente! Esto no incluye los costos laborales para eliminar los bienes del empaque. Además, ajustaron el rango de peso de las rodajas de carne en las paletas a 1.00 lbs a 1.04 lbs, lo que reduce el sobrecargamiento en un 28%. El peso promedio de cada paleta fue de 1.014 lbs a 1.025 lbs. Esta diferencia de peso aparentemente menor condujo a un ingreso anual de $ 102,000. Este cliente logró un ingreso anual total de casi $ 170,000 (excluyendo los costos laborales), recuperando la inversión en el Checkweighter en unas pocas semanas.

5 conclusión
El control automático del proceso de carga de la escala de pesaje no solo garantiza que el peso neto de los productos cumpla con los requisitos, sino que también minimiza la sobrecarga de los productos tanto como sea posible para maximizar los beneficios de la empresa. Y varias medidas tomadas de acuerdo con las condiciones reales del sitio de producción pueden permitir a los usuarios lograr este objetivo.