良好的物料进料管理对生产率有积极影响,能够减少原材料浪费、缩短混合时间、减少成品返工,同时降低成品损失和客户不满意度。物料进料期间,原材料或成品从一个位置移动到另一个位置。物料进料用于执行和控制多种类型原材料或成品的移动,例如,液体、浆料、粉料、粒料、固体以及气体。物料进料管理用于连续的或批量和配料制造操作。在配料时,原材料或成品的速度控制在一个生产流程中多次进行。在批量控制时,不同原材料及数量的多次进料在每次批量中进行,每次批量都在一个生产流程中完成。在相同进料期间将这些物品同时输送到相同料斗或容器中可以作为一次混合操作。
1、什么是物料进料速度管理?
进料管理一般至少包括物料进料的六个阶段:
(1)确保开始物料前满足正确的条件;
(2)开始进料;
(3)测量变化速度,并且将变化速度与进料期间的速度设置值进行对比;
(4)控制进料装置的速度,以便保持速度设置值;
(5)到达重新装料设置值时,自动进行重新装料;
(6)报告进料数据(目标速度、总重、进料总重等)。
成功地管理物料进料需要考虑多种挑战,并且在现实世界中,工艺条件从一种进料物品到另一种进料物品时不是稳定的。流动速度因容器水平、物料浓度、流速、环境条件、物料性能以及泵机或进料装置条件而异。其次,分布的现场仪表与PLC(可编程控制器)或DCS(分散控制系统)之间的通讯时间一般不是一成不变的,所以一次读数循环与下一次读数循环之间的时间可能因多种原因则异。输送、更新或收集来自缓冲器的数据所需时间的变化,以及一次程序循环中必须处理的编程循环的变化,可能从一次循环到下一次循环变化。是否将实时重量与速度设置值进行比较,或者是否将输出用于控制阀门,电机,输送机或振动式给料装置,都涉及时间问题。最后,在减重进料期间,需要考虑重新装料循环。在重新进料期间必须保持物料总重及目标流量。需要注意的事项:进料速度越快,过程变化就越可能影响进料结果。但是,此类影响较小。如果没有设置进料控制,速度的百分比变化或者数毫秒的通讯延迟都会引起误差。
2、计量和控制技术稳定流速
此技术一般只用于液压或浆料用途,例如,吸料机。吸料机用于混合织物的不同染料。在此情况下,每种原材料容器被加压到稳定压力,以便减少重力的影响,并且保持稳定的流速,不管容器中液体的料位(高度)多高都是如此。控制器传送速度设置值,并且在此之后,只要压力保持稳定,流速就不会变化。但是,此解决方案比较昂贵,并且只适用于某些物料。
使设置值尽可能靠近测量重量
一种重量的设置值比较器(速度和重复性)对于控制成功的物料进料结果具有重要作用。将来自PLC或DCS的速度设置值比较输入到具体的衡器仪表中就能够进行更有决定性的比较,因为这会更接近过程的实际情况。利用来自当前流速的历史数据,并且将流速控制为接近设置值——这被称为“自适应多种速度进料控制”。直到最近,这才成为解决问题的最常用方法。过程流速通过重力进行限制,从而使流速的任何种变化都会降到最低程度,以便减少进料的潜在误差。速度设置值被传送到控制器,然后采用与当前速度的差异对流量进行调整,以便将流量调整为最佳值。此问题涉及安装另外容器的费用,用于隔离衡器的系统、阀门和/或水泵速度控制器,以便保持控制。其次,还有制造过程中的费用,并且在生产过程中,控制进料速度将影响并且延长批量循环时间。这会提高每个班次、每天、每月、每个季度及每年的生产线效率。
适应每次进料期间实时的流量变化
这种方法被称为“速度控制”。首先利用一种算法获得变化速度(ROC)，一种基于当前流量的数值。采用第二种算法预测当前流量需要的变化,这种变化根据进料期间检测的实时流量变化进行预测。将现场仪表移到PLC框架中，这种简化或综短“通讯链”,通讯链就是数据发送到PLC或DCS或者从PLC或DCS读取的路径。此技术提高确定性,并且有助于缩短集成时间。将现场仪表用于总控制和数据共享。PLC通过通讯进行控制。
采用有自动计算设置值输出的控制器。此技术提供最快的方法,用于将控制信号传送到实际的电机或阀门,PLC或DSC输入。这同样提高确定性,并且缩短集成时间。将现场仪表用于总体控制和数据共享。I/O和控制通过与PLC的通讯进行。
采用具有自动计算设置值输出的控制器，此技术提供最快方法,用于将控制信号输送到实际电机或阀门,PLC或DCS输入。这同样提高确定性,并且缩短集成时间。采用同样的方式共享资源,并且使称重系统达到任何的自动化水平。将另外的I/O用于PLC或DCS底板中。
采用具有内置自动的或手动的重新装料循环管理的控制器，此技术在本地控制器或插入模块中的PLC提供解决此问题的最佳方法。具体用途需要越多,就越可能需要采用多种技术,用于优化物料输送管理操作/结果。哈帝公司提供具有上述技术的多种组合仪表。与哈帝公司的加载点解决方案组合时,这些仪表提供不同性能、能力及成本的组合。
3、配料/减重
批量或连续在减重(LIW)操作时,衡器安装在物料卸料的容器。LIW进料用于配料及批量过程。用于减重用途的进料斗及进料器支撑在加载点上,用于对卸料到接收容器或流量的物料进行称重。进料器位于加装点或平台秤上,用于计算和控制卸料时的物料。哈帝公司称重系统将控制料位输送到不同的卸料门或电机控制器,用于控制来自进料器的物料的流速,同时计算原料的失重速度。此速度为速度校准设置期间得到的0%~%范围。达到已编程的重量时,哈帝公司控制器对进料斗或进料器进行自动装料。此系统还开始辅助操作、进料报警、状态及关闭显示器,以便适合许多用途。
4、仪表及控制配料的仪表包括重量和速度控制器。
它们可以采用独立系统,与主计算机或可编程控制器(PLC)进行连接。总净重可以用累加器性能进行追踪,累加器对已配料净重的总量进行追踪。条形图提供被配料或累计重量的可视化。
5、准确度
控制器的高分辨率、快速更新速度及适应能力准确度能够进行不同过程需要的准确速度控制。例如:如果按照某种速度将一百磅面粉加入工序中,衡器需要以十分之一磅的分度读出。衡器重量反馈使控制器计算ROC,并且控制物料进入袋子的速度。控制器还具有适应物料散装密度变化的能力。灵活配置允许使此控制器与用途匹配。
6、速度通过控制器的电机速度控制能力提高装料
通过PID及速度的连续检测对速度进行控制,以便确保输送的物料满足需要的流量。将速度作为另外一种流量比率的能力能够按照需要改变过程速度。
7、报警/公差
检查对各种报警进行连续检测,并且可以设置为通知操作员。例如,如果控制器连接进料器,并且在预定时间内没有检测到改变速度。如果进料器的进料水平出现较低物料量,就发出报警。控制器能够通知受到停止影响的上游和下游过程。如果物料超过或低于预置的速度公差范围,报警也可以设置为通知操作员。发出报警时,装料过程可以设置为停止,按照预置速度继续,或者按照目前速度继续。如果检测到对衡器的干扰,就将极限值设置为纠正量。这种设置也可以对产品散装密度的改变进行纠正。