Contrôle automatique du processus de chargement de la balance

Contrôle automatique du processus de chargement de la balance

1. Vue d' ensemble
Certains produits emballés dans des sacs, des bouteilles, des canettes, etc.doivent d'abord être remplis et ensuite pesés sur une balance de contrôle pour s'assurer que le poids net des marchandises à l'intérieur de l'emballage est conforme au poids indiqué sur l'emballageToutefois, en raison de changements dans les caractéristiques mécaniques de la machine de remplissage, de changements dans les propriétés des matériaux et d'autres raisonsle poids des marchandises remplies dans chaque colis peut varierLe remplissage excessif affecte les bénéfices de l'entreprise, tandis que le remplissage insuffisant peut entraîner des plaintes des clients et nuire à la réputation de l'entreprise.

Si les marchandises sont sous forme liquide, en poudre ou en petits granulés lors du remplissage de l'emballage, 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- Contrôle automatique du chargement sur la balance
Lorsque la machine de chargement est sous contrôle automatique basé sur des signaux de rétroaction, les données de détection de la balance de contrôle sont comparées à la valeur de poids cible prédéfinie des marchandises.Un signal de rétroaction est ensuite envoyé au contrôleur, et la charge de la machine de chargement est réglée par l'actionneur,en réduisant ainsi l'erreur de poids des marchandises et la variation de la charge des marchandises causée par la dérive de la charge de la machine de chargement (comme indiqué sur la figure 1)Comme il faut un certain temps pour que les marchandises chargées par la machine de chargement atteignent la balance,l'affichage de pesage doit être retardé avant de pouvoir effectuer le calcul de contrôle pour le prochain ajustement de la charge de la machine de chargement..

Figure 1 Diagramme schématique du principe de commande automatique pour le chargement de la balance

Figure 1 Diagramme schématique du principe de contrôle automatique pour le chargement sur la balance Télécharger image originale

2.1 Types de contrôle de chargement de base
Il existe deux types de contrôle de chargement qui peuvent être utilisés sur une balance de contrôle:

Contrôle de la charge continue:Ce système de commande continue peut générer un signal de commande dont la puissance est proportionnelle à la différence entre le poids de chaque emballage et le poids cible fixé par l'utilisateur.Il s'agit d'un système de régulation avec un temps de réponse extrêmement rapide.

Contrôle du chargement moyen: le contrôle du chargement moyen nécessite d'établir d'abord une "durée", qui peut être déterminée par le nombre de colis qui passent dans ce délai.lorsque le débit est de 120 pièces/min, si 20 paquets sont déterminés pour passer, alors la "durée" est de 10 secondes. Le système de commande calcule le poids moyen des 20 paquets dans la durée de 10 secondes,compare la différence entre cette valeur et le poids cible défini par l'utilisateur, et génère un signal de correction pour régler le volume de remplissage des têtes de remplissage.

2.2 Types de signaux de contrôle de rétroaction pour la machine de charge
Il existe trois types de signaux de contrôle de rétroaction envoyés à la machine de charge:

Modulation analogique: signaux de commande analogiques, tels que les signaux de commande de la boucle de tension ou de courant.

Fréquence d'impulsion: le signal de commande est une série d'impulsions de sortie basées sur la direction et l'amplitude de l'écart de poids.

Durée de l'impulsion: le signal de commande est une seule impulsion dont la durée varie en fonction de la direction et de l'ampleur de l'écart de poids.

2.3 Système de contrôle de la rétroaction de la balance de pesage à double vérification pour le chargement
Lorsque la précision de l'emballage est élevée et que la variation du poids de la tare de l'emballage de la marchandise doit être prise en compte,un système de contrôle de la rétroaction de la balance de pesage à double vérification pour le chargement peut être adopté, comme indiqué à la figure 2Dans ce système, le poids de la bouteille vide est détecté par l'échelle de pesage 1 et le signal est transmis à l'affichage de pesage de l'échelle de pesage 2 pour détecter le poids net de chargement.Les données de détection du poids net de chargement sont transmises au chargeur sous forme de signal de rétroaction, permettant ainsi de contrôler en temps réel le poids net de chargement.

Figure 2 Diagramme schématique du principe de contrôle automatique pour le double contrôle et la réévaluation de la quantité de chargement

Figure 2 Diagramme schématique du principe de contrôle automatique pour la double vérification et la réévaluation de la quantité de chargement Télécharger image originale

3 Procédure de contrôle automatique standard
Au cours du processus de commande automatique de rétroaction de la machine de chargement, la balance et la machine de chargement communiquent en permanence.le volume de chargement de la machine de chargement est ajusté avant qu'il n'ait une incidence négative significative sur la production afin de garantir que l'impact de l'écart puisse être corrigé;Les étapes suivantes sont des étapes du processus où la balance de pesage envoie des signaux de rétroaction à la machine de chargement et effectue un contrôle automatique [90]:

Étape 1 - Déviation dans la machine de chargement

L'étape 1 montre que l'échelle de pesage détecte une déviation de la quantité de charge de la machine de chargement dans le sens décroissant (comme le montre la figure 3).l'écart dans la quantité de chargement augmentera, et les marchandises peuvent être sous-pondérées (les marchandises sous-pondérées sont marquées par une croix).

Étape 2 - Envoyer un signal de retour à la machine de chargement

L'étape 2 montre que le signal de rétroaction de la balance est envoyé à la machine de chargement pour ajuster la quantité de chargement (comme indiqué sur la figure 4).il y a un temps de retard pendant lequel la balance de pesage ne guide plus la machine de chargement pour effectuer des ajustements.

Figure 3 Déviation de la machine de chargement

Figure 3 Déviation de la machine de chargement Télécharger l'image originale

Figure 4 La balancière envoie un signal de retour à la machine de chargement.

Figure 4 Signal de rétroaction envoyé de la balance à la machine de chargement Télécharger l'image originale

Étape 3 - Après le délai, la machine de chargement modifie le volume de chargement.

L'étape 3 montre que le temps de retard est égal au temps qu'il faut pour que la marchandise atteigne la balance de pesage après que la machine de chargement ait changé la quantité de chargement (comme indiqué sur la figure 5).,la machine de chargement a modifié la quantité de chargement et le poids des marchandises redevient normal (les marchandises normales sont marquées par une marque de contrôle).

La figure 5 montre que la machine de chargement modifie le volume de chargement après le temps de retard.

Figure 5 La machine de chargement modifie le volume de chargement après le temps de retard.

Étape 4 - Correction des écarts de charge

L'étape 4 montre que l'écart de la quantité de charge de la machine de chargement dans le sens de la réduction est corrigé par contrôle de rétroaction (comme indiqué sur la figure 6).

Figure 6 Corriger les écarts de charge

Figure 6 Correction de la déviation de charge Télécharger l'image originale

Lorsque la vitesse de transport de la chaîne de production reste constante, si la distance entre la machine de remplissage et la balancière augmente,Plus de colis seront situés entre la machine de remplissage et la balanceDans une situation idéale, le temps de décalage sera donc plus long.la balance de contrôle doit être installée le plus près possible de la machine de remplissage pour répondre le plus directement et rapidement possible aux changements de poids de remplissage.

Le contrôle par rétroaction vise à démontrer que le volume de charge du chargeur peut être ajusté au fil du temps.Il peut être obtenu par approximation successive (voir figure 7)..

Graphique 7 Graphique de tendance du contrôle des retours

Figure 7 Graphique de tendance du contrôle des rétroactions Télécharger l'image originale

4. Exemples d'applications de contrôle de rétroaction
4.1 Remplissage au lait
La norme nationale pour l'emballage de lait liquide de 500 g d'une certaine société du groupe est de 508 g avec l'emballage, et l'indice de contrôle du processus de production est de 510 g.le poids moyen de remplissage était de 515.231g, avec une plage de fluctuation de 17,5g. Le procédé d'origine n'avait pas d'équipement de pesage, et la machine de remplissage était un produit Tetra Pak.Le volume de remplissage a été réglé manuellement par un bouton manuel et un fil de traction pour contrôler le volume de remplissage du dispositif mécaniqueUn essai de contrôle automatique a été effectué à l'aide de la balance CWM750 de Bizerba en Allemagne.et les données de la courbe de distribution du poids obtenues étaient proches de la distribution normale idéale, avec un écart type d'environ 1 g. Au cours de l'essai de commande automatique, le poids cible a été fixé à 510,3 g, la valeur limite supérieure TO1 à 512,6 g,et la valeur limite inférieure TU1 a été fixée à 508 gAprès avoir effectué l'essai de contrôle automatique du volume de remplissage de la machine de remplissage sur la base du signal de rétroaction de la balance,le réglage automatique du volume de remplissage a été réalisé par le moteur pas à pas entraînant la vis de plomb et réglant le levier (comme indiqué à la figure 8)Les résultats des essais ont montré que le poids moyen de remplissage est tombé à 510,299 g et que l'amplitude de fluctuation est tombée à 8 g. En moyenne, 4 g de lait ont été économisés par sac,entraînant des avantages économiques considérables.

Figure 8 Diagramme schématique du système de contrôle de rétroaction pour le remplissage de lait liquide

Figure 8 Diagramme schématique du système de contrôle de rétroaction pour le remplissage de lait liquide

1- Balance à peser
2- Affichage du poids
3- Signaux avec des pulsations différentes basées sur l'écart de poids
4- Système de commande PLC + HMI
5- Moteur pas à pas
6- Bande de raccordement
7- Levier de réglage du volume de remplissage
8- La machine à emballer Tetra Pak

4.2 Remplissage du dentifrice
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).

La plage de pesage du dentifrice est de 10 g à 250 g, la longueur et la largeur maximales étant respectivement de 220 mm et 40 mm. Le débit est de 120 pièces par minute et la précision est de 0,1 g.En ajoutant une balance à la ligne de remplissage du dentifrice, non seulement les limites de poids supérieures et inférieures peuvent être contrôlées, mais une option de contrôle de rétroaction peut également être ajoutée pour contrôler le volume de remplissage du dentifrice,en réduisant ainsi de manière significative la proportion de produits de qualité inférieure. La plage limite supérieure du réglage de rétroaction est comprise entre la limite supérieure de l'écart admissible de la valeur standard et la limite supérieure de rejet;la plage limite inférieure du contrôle de rétroaction est comprise entre la limite inférieure de l'écart admissible de la valeur type et la limite inférieure de rejet (comme indiqué à la figure 10)Sur la base de la valeur moyenne réelle du poids des dernières données de la file d'attente d'échantillonnage, la largeur d'impulsion de la valeur d'ajustement de l'erreur de rétroaction est obtenue.

Figure 9 Balanceuse à double canal sur la chaîne de production de remplissage de dentifrice

Figure 9 Balanceuse à double canal sur la chaîne de production de remplissage de dentifrice Télécharger l'image originale

Figure 1-0 Plage de réglage du contrôle de rétroaction

Figure 10 Distance d'ajustement du contrôle de rétroaction Télécharger l'image originale

La sortie de rétroaction de la limite supérieure et inférieure adopte une sortie d'impulsion de relais, qui est connectée à l'entrée du commutateur de la machine de remplissage pour contrôler le servo-moteur et changer la hauteur de commande,en ajustant ainsi le volume de remplissage du dentifricePar exemple, lorsque la valeur d'échantillonnage du poids du dentifrice est détectée à la baisse, l'échelle de pesage envoie un signal de réglage à la machine de remplissage pour augmenter le volume de remplissage du dentifrice..Au cours du processus de réglage du volume de remplissage du dentifrice par la machine de remplissage, la balance de pesage n'envoie aucun signal de réglage.Une fois que le dentifrice rempli par la machine de remplissage après réglage passe par la balance de pesage, on constate que la tendance à la baisse de la valeur d'échantillonnage du poids du dentifrice a été corrigée.la balance peut envoyer à nouveau un signal de réglage à la machine de remplissageAvant l'ajout du contrôle de rétroaction, Procter & Gamble a contrôlé le volume de remplissage en surchargeant chaque tube de dentifrice de 2 g pour éviter le sous-poids causé par des erreurs du système de remplissage.D'une capacité de production de 120 tubes par minute, la production annuelle est d'environ 120 millions de tubes et chaque tube pèse 100 g. Si le surremplement peut être réduit à 1 g, 120 tonnes de volume de remplissage de dentifrice peuvent être économisées chaque année,ce qui signifie un 1 supplémentaireOn peut remplir.2 millions de tubes de dentifrice. calculé à un coût de 2 yuans par tube, la réduction annuelle des pertes est de 2,4 millions de yuans.Le prix du marché d'une balance à grande vitesse et de grande précision est inférieur à 400Le coût de l'investissement peut être récupéré dans les deux mois.

4.3 Coupe en tranches de pâte de bagel
Les gens adorent les bagels produits par la British Bagel Factory. Ce sont des collations économiques et faciles à manger qui conviennent aux modes de vie trépidants des gens.L'usine est désireuse de produire des bagels qui répondent aux normes du client., il est donc préférable que les bagels soient légèrement en surpoids plutôt qu'en sous-poids, ce qui pourrait affecter la satisfaction du client.et les bagels trop légers ou trop lourds ont une forme circulaire peu attrayantePar conséquent, il est nécessaire de contrôler le processus de tranchage de la pâte, mais le défi est complexe car la pâte a tendance à se dilater en volume pendant la tranchage,réduire sa densité et donc le poids de la pâte tranchéeBien que la trancheuse puisse couper des morceaux de pâte de presque le même volume, les morceaux de pâte coupés au début d'un lot sont toujours plus lourds que ceux coupés à la fin du lot.

L'entreprise de Mettler-Toledo fournit aux fabricants une solution pour les poids-étalons: il y a une machine de découpe sous la trémie qui stocke la pâte,qui coupe la pâte en morceaux de taille et de forme similaires, puis les distribue sur quatre lignes de production, chacune produisant 75 bagels par minute, avec un débit total de 300 pcs/min.La balancière à haute vitesse multicanal de la série XS est intégrée dans la ligne de production, et l'opérateur peut surveiller et contrôler les quatre lignes de production par l'intermédiaire d'une interface utilisateur à écran tactile de l'écran de pesage.Les données de la pesatrice de contrôle à grande vitesse peuvent communiquer avec la machine de découpe en temps réel et ajuster le poids de la pâte coupéeSi la balancière détecte un signal de surpoids de la pâte, elle réduit le poids de la pâte coupée par la machine de découpe, et si elle détecte un signal de sous-poids, elle réduit le poids de la pâte coupée par la machine de découpe.cela augmentera le poids de la pâte coupée. Les informations de rétroaction de la balance sont envoyées à la machine à découper la pâte,afin que la machine de découpe de pâte ne soit pas affectée par la fermentation et maintienne toujours la consistance du poids de la pâte coupée.Le nouveau système permet de réduire le surchargement, de réduire les produits de qualité inférieure et d'améliorer l'efficacité.répondant et dépassant les exigences strictes de nettoyage et d'hygiène de la certification américaineIl est également conforme à la stricte norme IP-69K pour le rinçage à haute pression et à haute température.

4.4 Emballage sur plateau de tranches de viande bovine
Dans le nord-ouest des États-Unis, les clients utilisent des machines de transformation pour trancher le bœuf, puis la machine d'emballage place les tranches sur des plateaux en mousse.Les plateaux sont ensuite envoyés à la machine d'emballage extérieur pour emballageLe poids des tranches de bœuf dans chaque plateau varie de 1,00 lb à 1,05 lb. Si le poids du plateau est qualifié, il sera étiqueté et emballé pour l'expédition.Il ne sera pas étiquetéLe personnel doit ouvrir manuellement l'emballage retiré, jeter les plateaux en mousse et retourner les tranches de bœuf.En raison de problèmes de configuration des équipements, la distance entre la machine d'emballage des tranches de bœuf et la machine d'étiquetage du poids et du prix est assez grande, environ 100 plateaux entre elles.Il est difficile d'établir une boucle de rétroaction entre les deux machines sur une si grande distance, ce qui entraîne un taux de rejet de plateau de plus de 20%!

Pour réduire le temps nécessaire au retraitement, le client a fixé le poids des tranches de bœuf dans le plateau à plus de 1,05 lb, ce qui a augmenté la quantité de surchargement du plateau.Dans les cas où le temps d'emballage était serréDans ce cas, le client augmenterait même la limite supérieure du poids à 1,10 lb pour réduire le nombre d'emballages à éliminer.le nombre de marchandises surchargées a considérablement augmenté, ce qui entraîne des pertes pour le client en raison du gaspillage d'emballages, de la consommation excessive de main-d'œuvre, du retraitement des emballages en surpoids et du surchargement des marchandises.Ils cherchent constamment de meilleures solutions..

Le client a installé une balancière VBS des États-Unis directement derrière la machine d'emballage de tranches de bœuf.Comparé à la distance initiale de 100 palettes entre la machine d'emballage des tranches de bœuf et la machine d'étiquetage du poids-prix, la distance après l'installation du pèse-chèque n'était que de 7 palettes. En fournissant un retour d'information sur l'évolution du poids de l'emballage, le poids des tranches de bœuf sur chaque palettes pouvait être rapidement ajusté.Cela a permis au client d'éliminer rapidement les palettes qui étaient en surpoids avant l'emballage, réduisant considérablement le nombre de colis présentant des non-conformités de poids.

Après l'installation de la balancière, moins de 2% des palettes ont dépassé la plage de poids, ce qui a permis au client d'économiser 67 000 dollars par an!Cela n'inclut pas les coûts de main-d'œuvre pour le retrait des marchandises de l'emballageEn outre, ils ont ajusté la plage de poids des tranches de bœuf dans les palettes à 1,00 lb à 1,04 lb, réduisant ainsi le surchargement de 28%.Cette différence de poids apparemment mineure a conduit à un revenu annuel de 102 $.,000Ce client a réalisé un chiffre d'affaires annuel total de près de 170 000 $ (hors coûts de main-d'œuvre), récupérant l'investissement dans la balance en quelques semaines.

5 Conclusion
Le contrôle automatique du processus de chargement de la balance de pesage garantit non seulement que le poids net des marchandises est conforme aux exigences,mais aussi réduit la surcharge des marchandises autant que possible pour maximiser les avantages de l'entrepriseEt diverses mesures prises en fonction des conditions réelles du site de production peuvent permettre aux utilisateurs d'atteindre cet objectif.