העיקרון והבעיות הנפוצות של שקילה רב-ראשית בייצור תעשייתי

מחבר: Smartweigh– משקולת רב-ראשית

עם שיפור תקנות הבקרה לאימות מטרולוגי רציף ומדויק עבור חומרי גלם, במיוחד חומרי גלם מוצקים, בכל תהליך הייצור התעשייתי, ובשנות ה-90, נוצר סוג חדש של ציוד אימות מטרולוגי שיכול להתחשב בתקנות. - משקל רב-ראשי (Loss-in-weight באנגלית). משקל רב-ראשי מבוסס על שינוי המשקל הנקי של חומר הגלם על גוף המשקל כדי לבצע מדידה ואימות רציפים ומדויקים של חומרי הגלם. הופעתה של משקל רב-ראשי החליפה בהדרגה את משקל החגורה האלקטרוני המקורי, משקל הספירלה ואפילו משקל הצבירה, כמדידה משודרגת חדשה. שיטת האימות נמצאת בשימוש נרחב יותר ויותר בתחומי המטלורגיה, הכרייה, מפעלים כימיים ואנרגיית סיבים כימיים. משקל רב-ראשי אחד (כפי שמוצג באיור 1) איור 1 עבור משקל רב-ראשי של Mettler·Toledo מורכב מפלטפורמת שקילה (חיישן קבוע על בסיס פלטפורמת השקילה), מנוע הזנה בתדר משתנה (אשר יכול בנוסף להניע את בורג ההובלה ואת הערבוב האופקי), מיכל הזנה, ערבוב אנכי ומוליכות חשמלית. הוא מורכב מחיבור רך ומכשיר בקרת שקילה רב-ראשי (IND560CF).

כדי להשלים את פעולת המדידה והאימות הרציפה, יש לצייד את השטח גם במיכל גדול, שסתום שער אוטומטי לחלוטין (התפקיד הוא למלא באופן רציף את סילו ההזנה של המשקל הרב-ראשי), וציוד קליטה (התפקיד הוא לקבל באופן רציף את ההזנה של המשקל הרב-ראשי), וכו'. 2 תרשים בלוקים של פעולה 3 עיקרון משטח שקילה, מיכל הזנה וכל המכונות והציוד הפועלים על משטח השקילה משמשים כגוף המשקל כולו, והחיישן משדר באופן רציף את שינוי המשקל נטו על גוף המשקל למכשיר הבקרה של המשקל הרב-ראשי (מכשיר הבקרה הוא חלק הפתרון המרכזי של המשקל הרב-ראשי, כל פונקציות המניפולציה והפתרון מבוצעות על ידו), מכשיר הבקרה מחשב את מקדם האלסטיות של המשקל נטו של גוף המשקל ליחידת זמן כזרימה כוללת מיידית ספציפית בהתאם לאות הנתונים, ולאחר מכן משווה אותה לזרימה הכוללת שנקבעה. היעד הכולל הוא יחסית מפותח. לאחר ביצוע חישוב ה-PID, אות נתוני הזרימה הנוכחית של 4-50mA מופק כדי לשנות את תדר המוצא של המתנע הרך של מנוע ההזנה, ולאחר מכן יחס המהירות של המנוע משתנה כדי להפוך את כמות ההזנה הספציפית קרובה ככל האפשר לסט הכולל. הזרימה הכוללת היעד, על מנת להשיג את מטרת ההזנה המדויקת. על מנת להשלים את ההזנה הרציפה של המשקל הרב-ראשי ואת דיוק אימות המדידה, יש לצייד את החלק העליון של סילו ההזנה במיכל גדול שיכול להזין את החומר ברציפות ובשסתום שער אוטומטי לחלוטין לשליטה על ההזנה.

במכשיר הבקרה, הגדירו ערך גבול עליון למילוי מחדש (Refill_Stop) וערך גבול תחתון למילוי מחדש (Refill_Star). כאשר מכשיר הבקרה שוקל את המשקל הנקי על המשקל עד להגעה לערך הגבול התחתון של מילוי מחדש, יישלח ערך גבול פתוח למילוי מחדש. אות הנתונים של שסתום השער גורם לשסתום השער להיפתח, חומר הגלם של המיכל הגדול יוכנס למיכל ההזנה בהתאם לחיבור המוליך הרך, והמשקל הנקי על גוף המשקל יגדל. כאשר מגיעים לערך הגבול, יישלח אות נתונים לסגירת שסתום השער כדי לסגור את שסתום השער. בתהליך זה, מנוע ההזנה פועל, במילים אחרות, ההזנה רציפה. עבור חומרי גלם אלה עם זרימה דלה, קלים יחסית ורזים יחסית, תוך זמן קצר לאחר סגירת שסתום השער, חלק מהמשקל הנקי לא יתווסף לגוף המשקל. בשלב זה, אם המאזן הרב-ראשי מפותח בהתאם לאות הנתונים המועבר על ידי החיישן, אם בקרת ה-PID מצליחה, מכיוון ששינוי המשקל הנקי המורגש על ידי החיישן יופחת בטווח זמן זה, מה שיגרום לאות הנתונים לאבד את המסגרת ולמנוע את הפעולה, כך שזמן ההאכלה (Timer2) מוגדר גם במכשיר הבקרה, שהוא כדי לסגור את שסתום השער שזה עתה התחיל לתזמון.

בתחילת החידוש, צפוי שזמן ההאכלה יסתיים. במהלך תקופה זו, מנוע ההאכלה ישמור על התדירות לפני ההאכלה ולא ישתנה. במילים אחרות, המאזני מרובי הראשים נמצאים בתדירות קבועה לאורך כל התהליך. פעולה - מניפולציה סטטית של נתונים. כאשר זמן ההאכלה מסתיים, המאזני מרובי הראשים משחזרים אוטומטית את הבקרה בזמן אמת, כלומר, שולטים במנוע ההאכלה בהתאם לאות הנתונים המועבר על ידי החיישן. כל תהליך הפעולה של המאזני מרובי הראשים חוזר על עצמו בדרך זו.

על מנת להבטיח את הלינאריות של המשקל הרב-ראשי, בנוסף לפרמטרים העיקריים שהוזכרו לעיל, ישנם גם הפרמטרים העיקריים הבאים במכשיר הבקרה: SetP (ערך P של מקדם פרופורציונלי); SetI (ערך זמן אינטגרציה I); SetD (זמן דיפרנציאלי), Caltime (זמן דגימת הזרימה הכוללת הנוכחי); Calcount (תדר דגימת הזרימה הכוללת הנוכחי); Target-F (יעד ניטור זרימה); Limit-E (טווח סבילות ניטור זרימה); Hig_Weight (ערך רמת חומר גבוהה)); Low_Weight (ערך רמת חומר נמוך); Load-Max (ערך מוגדר בתדר); Load-Min (ערך מינימלי בתדר); SampleFlux1 (ערך זרימה כוללת של כיול דינמי 1); SampleFlux2 (ערך זרימה כוללת של כיול דינמי 2); SampleFlux3 (ערך זרימה כוללת של כיול דינמי 3); WorkMode (בחירת מצב עבודה); BatchSelect (בחירת תפקיד מספר אצווה (ניתוח כמותי)); FluxFactor (פרמטרים עיקריים של התאמת זרימה כוללת); ProportionFactor (פרמטרים עיקריים של התאמת יחס חומרי גלם). 4 הבעיה הנפוצה בעת תכנון משקל רב-ראשי היא שיפור הלינאריות שלו. יש לקחת בחשבון את ההיבטים הבאים בעת תכנון הפתרון: 1) בחירת תדר יישום מתאים, ועדיף לשמור על תדר היישום ב-35 הרץ ~ 40 הרץ. כאשר הוא נמוך, אמינות תוכנת המערכת ירודה; 2) בחירת טווח המדידה של החיישן מתאימה, והוא משמש ב-60% ~ 70% מטווח המדידה, וטווח המרת אות הנתונים רחב, דבר המועיל לשיפור הלינאריות; 3) סכמת תכנון המערכת המכנית חייבת להבטיח זרימת חומרי גלם טובה, בנוסף להבטיח שזמן ההזנה קצר, ושההזנה לא צריכה להיות תכופה מדי. באופן כללי, נדרשת הזנה של 5 דקות ~ 10 דקות; 4) התקן ההולכה של המתקנים התומכים צריך להבטיח פעולה יציבה וצורה ליניארית טובה. 5 בעיות נפוצות בתהליך ההתקנה והיישום של משקל רב-ראשי: על מנת להבטיח את דיוק המשקל הרב-ראשי, יש לשים לב לנקודות המרכזיות הבאות במהלך ההתקנה והיישום: 1) יש לקבע את משטח השקילה היטב, והחיישן חייב להיות אלסטי. רכיבים עיוותים ורעידות חיצוניות ישפיעו עליהם. ניסיון היישום מראה שהדבר הטאבו ביותר של משקל רב-ראשי בתהליך היישום הוא סכנת הרעידות של הסביבה הטבעית; 2) אסור שתהיה נזילות ציקלון בסביבה הטבעית, מכיוון שהיא... כדי לשפר את דיוק השקילה, החיישן הנבחר הוא חכם מאוד, כך שכל תנועה תשפיע על החיישן; 3) החיבורים המוליכים הרכים העליונים והתחתונים צריכים להיות קלים ורכים כדי למנוע מהציוד התחתון והתחתון להשפיע על המשקל הרב-ראשי ולגרום לפגיעה.

חומר הגלם האידיאלי ביותר המשמש בשלב זה הוא חלק, רך ומשיי; 4) ככל שמרחק החיבור בין המיכל הגדול לסילו ההזנה קטן יותר, כך ייטב, במיוחד עבור חומרים אלה בעלי הידבקות חזקה יחסית, כאשר המיכל הגדול לסילו ההזנה. ככל שמרווח החיבורים במרכז המיכל גדול יותר, כך חומר הגלם נדבק לעובי הדופן גדול יותר. כאשר חומר הגלם נדבק לרמה מסוימת של עובי הדופן, ברגע שהוא נופל, תהיה לו השפעה גדולה מאוד על המשקל הרב-ראשי; 5) נסו להימנע ממגע עם חומרים חיצוניים. המטרה היא להפחית טוב יותר את הפגיעה של כוח אינטראקציה חיצוני לגוף המשקל; 6) קצב ההזנה צריך להיות מהיר, לכן יש לוודא שכל תהליך ההזנה פתוח בצורה חלקה. עבור חומרי גלם עם זרימת דם לקויה, על מנת להימנע מגשרים ברכבת, הפתרון הטוב ביותר הוא להוסיף ערבוב מכני למיכל הגדול. הטאבו הגדול ביותר הוא שבירת קשת הציקלון, אך לא ניתן להפעיל את הערבוב כל הזמן. האידיאלי ביותר הוא ערבוב ותהליך ההזנה כולו עקבי, כלומר, זהה לשסתום שער ההזנה; 7) יש להתאים את ערך הגבול התחתון של חומר ההזנה לערך הגבול העליון של חומר ההזנה. הצפיפות הנראית לעין בסילו זהה בעיקרון. ניתן להשיג זאת על ידי התבוננות מדוקדקת במעבר התדר של המתנע הרך. כאשר הצפיפות הנראית לעין של חומרי הגלם בסילו זהה בעיקרון, רוב מעבר התדר של המתנע הרך אינו גדול.

ערך הגבול התחתון של ההזנה וערך הגבול העליון של ההזנה מתאימים לשיפור הליניאריות של תהליך ההזנה כולו. כפי שצוין קודם לכן, המאזניים הרב-ראשיים נמצאים בפעולת נתונים סטטית במהלך תהליך ההזנה. אם ניתן לשמור על ההזנה, בסיס התדירות של המתנעים הרכים הקדמיים, האחוריים, השמאליים והימניים לא ישתנה, ודיוק המדידה של תהליך ההזנה כולו מובטח במידה רבה. בנוסף, בתנאי של הבטחה שהצפיפות הנראית לעין זהה בעצם, נסו להימנע מתדירות ההזנה, כלומר, נסו להוסיף עוד חומר בכל פעם. שני אלה סותרים ויש לקחת אותם בחשבון.

זהו גם הבסיס להבטחת דיוק תהליך ההאכלה כולו; 8) הגדרת זמן ההאכלה צריכה להיות מתאימה. ההנחיה להגדרה היא לוודא שכל חומרי הגלם כבר נפלו על גוף המשקל, וככל שזמן ההתייצבות קצר יותר, כך הוא טוב יותר. כבר נאמר כי המשקל הרב-ראשי נמצא במניפולציה סטטית של נתונים במהלך זמן ההאכלה, כך שככל שפחות זמן, כך ייטב. ניתן להשיג זמן זה גם על ידי תצפית מדוקדקת. בשלב ההתאמה, ניתן להגדיר תחילה את הזמן ארוך יותר, ולצפות כמה זמן המשקל הכולל על המשקל לא יכול להשתנות (לא קל להגדיל) לאחר כל השלמת האכלה. נוטה להתייצב (המשקל הכולל על גוף המשקל יורד בהתמדה).

אז זה הזמן הנכון להזין את המרכיבים. 6 תוצאות המאמר מציג את עקרון המשקל הרב-ראשי בפירוט וכמה עניינים שיש לשים לב אליהם בכל תהליך התכנון והיישום, במיוחד נקודות מפתח אלו בכל תהליך היישום, שהן שיתוף ניסיון יקר ערך, ואני מצפה לשתף אותן עם כולם. בעזרת סיוע, ניתן ליישם את המשקל הרב-ראשי בצורה חזקה יותר. רק על ידי שימת לב לבעיית נקודת מפתח זו ניתן להבטיח את הלינאריות של המשקל הרב-ראשי, כך שניתן יהיה לייצר מוצרים העומדים בתקנים.

מחבר: Smartweigh– יצרני משקולות רב-ראשיות

מחבר: Smartweigh– משקל ליניארי

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזה ליניארית במשקל

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזה רב-ראשית

מחבר: Smartweigh– מגש דנסטר

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזה צדפה

מחבר: Smartweigh– משקל משולב

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזה דויפק

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזת שקיות מוכנה מראש

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזה סיבובית

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזה אנכית

מחבר: Smartweigh– מכונת אריזה VFFS