دستگاه‌های توزین نواری ، دقت اندازه‌گیری را با استحکام (دوام) بالا در هم می‌آمیزند

افزایش دقت توزین و تضمین پایداری تولید در NOPA با استفاده از Weighfeeder های مقاوم:

شرکت NOPA A/S، مستقر در دانمارک و بزرگترین تولیدکننده محصولات شوینده برچسب خصوصی در اروپای شمالی، با یک چالش حیاتی در فرآیند تولید پودر شستشو مواجه بود: حفظ دقت اندازه‌گیری دقیق مواد اولیه برای پاسخگویی به خواسته‌های مشتریان و الزامات قانونی سختگیرانه در مورد فهرست مواد تشکیل‌دهنده.

چالش کلیدی:

تولید پودر شستشو نیازمند دوزه‌بندی بسیار دقیقی از مواد شوینده است. NOPA به یک Weighfeeder صنعتی سنگین (Heavy-Duty) نیاز داشت که بتواند جریان مداوم مواد را با ظرفیت بین ۵۰۰ کیلوگرم تا ۶ تن در ساعت (با تقاضای معمول ۲ تا ۳ تن در ساعت) مدیریت کند. توقف‌های ناشی از خرابی تسمه نقاله، فرآیندی زمان‌بر بود.

راه‌حل و نتیجه:

NOPA با ارتقاء Weighfeeder های قدیمی خود، توانست:

1. دقت دوزه‌بندی مواد اولیه را تضمین کند تا محتوای محصول نهایی همیشه مطابق با برچسب بسته‌بندی باشد.
2. قابلیت اطمینان را افزایش دهد؛ سوییچ‌های ایمنی تعبیه شده در سیستم، در صورت پارگی تسمه، تولید را به‌طور خودکار متوقف می‌کنند و با کاهش نیاز به تعمیرات زمان‌بر، زمان توقف (Downtime) را به حداقل می‌رسانند.

نتیجه نهایی: NOPA اکنون از دقت اندازه‌گیری و دوام تجهیزات بهره می‌برد تا با اطمینان کامل به تولید ادامه دهد.

SIWAREX FTC — سیستم توزین فرکانس بالا (High-Speed Weighing Module)

۱. معرفی تخصصی

SIWAREX FTC یکی از ماژول‌های توزین پرسرعت زیمنس است که به طور مستقیم روی S7-300 یا S7-1500 (نسخه‌های جدید با ET200SP/ET200MP) نصب می‌شود و به عنوان یک ماژول داخلی PLC عمل می‌کند. این ماژول با نرخ اندازه‌گیری بسیار بالا و دقت زیاد برای فرآیندهایی مثل پرکن‌های سرعت بالا، توزین نوار نقاله، بسته‌بندی سریع، و سیستم‌های ترازو صنعتی طراحی شده است. اتصال مستقیم به Cell Load (لودسل) تا چهار کانال، بدون نیاز به ترانسمیتر جداگانه، باعث کاهش نویز و افزایش دقت اندازه‌گیری می‌شود.

۲. عملکرد و ویژگی‌ها 

SIWAREX FTC قادر است سیگنال آنالوگ حساس لودسل را با فیلترهای دیجیتال چندمرحله‌ای پردازش کند و پایداری وزن را حتی در شرایط ارتعاشی تضمین کند. الگوریتم‌های داخلی FTC شامل Adaptive Filter, Averaging, و Vibration Suppression امکان استفاده در دستگاه‌هایی با لرزش بالا مانند پرکن‌های مایع تحت فشار، سیستم‌های بسته‌بندی روتاری، و نوار نقاله‌های سرعت بالا را فراهم می‌کنند. وجود حالت داخلی Totalizer و Batch Controller این ماژول را از سطح یک کارت اندازه‌گیری ساده بالاتر برده و آن را به یک کنترلر مستقل برای مدیریت Batch تبدیل می‌کند.
در بسیاری از پروژه‌های پرکن نوشیدنی، روغن، مواد شیمیایی و صنایع غذایی، FTC به دلیل زمان پاسخ بسیار سریع (ms < 5) قادر است در هر سیکل فرمان قطع شیر یا دریچه را با حداقل خطا صادر کند. این امر سبب می‌شود میزان Overfill یا Underfill به حداقل ممکن برسد و در نتیجه هزینه مواد اولیه کاهش یابد. این ماژول همچنین از Fail-safe Mode، Diagnostics پیشرفته از طریق TIA Portal، و Calibration داخلی با استاندارد OIML R51 پشتیبانی می‌کند که برای سیستم‌های توزین تجاری الزامی است.
ارتباط مستقیم با PLC باعث می‌شود گلوگاه ارتباطی بین ترانسمیتر و کنترلر حذف شود و توزین به صورت Real-Time در برنامه منطقی اجرا گردد. این مزیت برای فرایندهایی که نیاز به پاسخ بسیار سریع دارند، مانند Cut-off Flow Control در سیستم‌های بلت‌اسکیل یا پرکن‌های مایع، اهمیت حیاتی دارد.

۳. امکانات کلیدی SIWAREX FTC

• پشتیبانی از 4 لودسل (4/6-wire)

• دقت Class III مطابق OIML

• زمان نمونه‌برداری بسیار سریع (ms 1–5)

• قابلیت Batching داخلی

• فیلترهای لرزش و نویز پیشرفته

• توتالایزر Flow داخلی

• پارامترگذاری کامل در TIA Portal

• Self Diagnostics پیشرفته (کابل لودسل، خطای بریده، Offset drift)

• امکان اتصال به HMI برای Calibrate/Zero/Span

SITRANS WW200 — وزن‌بردار نوار نقاله Belt Scale Weighfeeder

۱. معرفی فنی

SITRANS WW200 یک سیستم Weighfeeder / Belt Weighing است که برای اندازه‌گیری و کنترل میزان عبور مواد جامد (پودری، گرانولی، معدنی و غذایی) از روی نوار نقاله طراحی شده است. این تجهیز شامل Load Cellها، Rollers، Frame، Speed Sensor و امکان اتصال به کنترلرهایی مانند SIWAREX FTC یا SIWAREX WL260 برای محاسبه دقیق Flow می‌باشد. این سیستم برای صنایع:

• سیمان

• معدن

• فولاد

• خوراک دام

• صنایع غذایی

• صنایع شیمیایی

• کشاورزی
  به عنوان یک تجهیز حیاتی در اندازه‌گیری لحظه‌ای (Real-Time) نرخ مواد استفاده می‌شود.

۲. تحلیل تخصصی 

SITRANS WW200 به عنوان یک سیستم Belt Weighing دقیق، با استفاده از Load Cellهای نصب‌شده در شاسی و سنسور اندازه‌گیری سرعت، قادر است Mass Flow را به صورت لحظه‌ای محاسبه کند. عملکرد دقیق WW200 ناشی از طراحی مکانیکی پایدار، رولرهای با اصطکاک پایین و ساختار ضد پیچش (Anti-Torsion) است که اثرات جانبی مانند ضربات نوار، انحراف Belt یا لرزش محیطی را به حداقل می‌رساند.
در صنایع سیمان و معدن، دقت اندازه‌گیری جریان جامدات اهمیت زیادی دارد زیرا کوچک‌ترین خطا در نرخ Feed می‌تواند کیفیت محصول نهایی (Clinker, Raw Meal, Additives) را تغییر دهد. WW200 قادر است با FTC ترکیب شده و در حالت Closed-Loop Control میزان Feed را تنظیم کند. این کنترل حلقه بسته از طریق تنظیم سرعت نوار یا دریچه ورودی مواد انجام می‌شود.
وجود ساختار ماژولار باعث می‌شود WW200 برای نوارهای بسیار پهن یا بارهای سنگین نیز قابل استفاده باشد. همچنین با استفاده از FTC می‌توان قابلیت‌هایی مانند Totalizer, Continuous Flow Control, Overload Detection, و Zero Tracking را فعال نمود.
این قابلیت‌ها باعث می‌شود WW200 نه تنها یک وزن‌بردار ساده بلکه یک ابزار کلیدی در تضمین کیفیت، کاهش ضایعات و کنترل دقیق فرایندهای تولید باشد.

۳. نقش WW200 در یک سیستم صنعتی واقعی

• اندازه‌گیری لحظه‌ای نرخ عبور مواد (t/h یا kg/min)

• کنترل سرعت نوار برای تنظیم دبی Feed

• جلوگیری از پر شدن بیش از حد آسیاب‌ها و میکسرها

• پایش مواد ورودی به فرآیند Batch

• دقت بالا حتی در محیط‌های dusty

• امکان مانیتورینگ کامل در TIA Portal

ارتباط SIWAREX FTC و SITRANS WW200 در یک پروژه صنعتی

ترکیب WW200 و FTC یک سیستم کنترل جریان مواد کامل را ایجاد می‌کند:

دستگاه Weighfeeder: توصیف جامع مکانیکی، اجزا و سیستم‌های کنترلی زیمنس

معرفی دستگاه Weighfeeder

دستگاه Weighfeeder یک سیستم اندازه‌گیری و کنترل جریان مواد فله‌ای (bulk materials) است که برای ارائه نرخ جریان جرم دقیق در صنایع مختلف مانند سیمان، معدن، مواد غذایی، شیمیایی و بازیافت استفاده می‌شود. این دستگاه با ترکیب وزن‌دهی دینامیک و کنترل سرعت، دقت بالایی در اندازه‌گیری و تنظیم جریان مواد فراهم می‌کند. شرکت زیمنس مدل‌هایی مانند SITRANS WW100 (برای ظرفیت کم) و SITRANS WW200 (برای ظرفیت متوسط) را ارائه می‌دهد که با دقت ±0.25% تا ±0.5% کار می‌کنند و قابلیت ادغام با سیستم‌های اتوماسیون پیشرفته را دارند. این دستگاه‌ها با طراحی کانتی‌لور (cantilevered) برای نگهداری آسان و کاهش downtime طراحی شده‌اند. در عملیات، مواد از طریق دروازه برشی (shear gate) بر روی نوار نقاله قرار می‌گیرند، وزن آن‌ها اندازه‌گیری شده و سرعت نوار برای حفظ نرخ جریان مطلوب تنظیم می‌شود. Weighfeederهای زیمنس با استانداردهای FDA برای کاربردهای غذایی سازگار هستند و می‌توانند در محیط‌های خورنده یا خطرناک استفاده شوند.

اجزای مکانیکی دستگاه Weighfeeder

اجزای مکانیکی Weighfeeder زیمنس شامل فریم، نوار نقاله، پل وزن (weighbridge)، سلول‌های بار (load cells)، پولی‌ها (pulleys)، سیستم تنشنینگ (tensioning)، سیستم تمیزکاری (cleaning) و دروازه برشی است. فریم از فولاد ضدزنگ (304 یا 316) یا فولاد ملایم ساخته شده و طراحی کانتی‌لور آن اجازه تعویض سریع نوار بدون نیاز به ابزارهای پیچیده را می‌دهد. نوار نقاله از پلی‌استر با پوشش پلی‌اورتان ضداستاتیک تشکیل شده که با اتصال انگشتی بی‌پایان (endless finger splice) برای ثبات وزن‌دهی طراحی شده است. این نوار با استانداردهای FDA و Halal سازگار است و گزینه‌هایی مانند نوار سیلیکونی برای دماهای بالا (تا 177 درجه سانتی‌گراد) دارد. پل وزن یک پلتفرم دقیق ماشین‌کاری‌شده است که مستقیماً به سلول‌های بار متصل می‌شود و طراحی مستقیم بار (direct load) آن drift صفر را کاهش داده و حساسیت را افزایش می‌دهد. سلول‌های بار از نوع پلتفرم تک‌نقطه‌ای (single-point) هستند، با ظرفیت‌های 6 تا 50 کیلوگرم، ساخته‌شده از فولاد ضدزنگ یا آلیاژ نیکل‌پوشیده، با دقت غیرخطی ±0.02% و حفاظت IP66 یا IP68. پولی‌ها با قطر 115 تا 152 میلی‌متر، تاج‌دار و پوشیده با نئوپرن برای traction حداکثری هستند و بلبرینگ‌های آن‌ها از نوع فلنج‌مونت یا pillow block. سیستم تنشنینگ شامل idler ضدزنگ وزنه‌دار یا ماژول تلسکوپی پیچ‌دار با سفر 25 تا 150 میلی‌متر است. سیستم تمیزکاری با تیغه‌های UHMW با تنشن فنری در پولی سر و plow در پولی دم، و برس اختیاری نایلونی برای تمیزکاری خودکار. دروازه برشی مکانیکی قابل تنظیم، عمق بستر مواد را بر اساس اندازه ذرات کنترل می‌کند و گزینه‌هایی مانند inlet اسب‌نعل، skirtboards (با پوشش پلیش یا کاور) و پرده پلاستیکی برای کنترل گردوغبار دارد.

در تحلیل حرفه‌ای اجزای مکانیکی، باید گفت که طراحی Weighfeeder زیمنس بر پایه اصول مهندسی دقیق برای دستیابی به دقت بالا در محیط‌های صنعتی چالش‌برانگیز است. پل وزن با اتصال مستقیم به سلول‌های بار، از تعلیق مکانیکی واسطه‌ای اجتناب می‌کند که این امر نه تنها drift صفر را به حداقل می‌رساند، بلکه رزولوشن را افزایش داده و نتایج تکرارپذیر (±0.1%) فراهم می‌کند. نوار نقاله با پوشش ضداستاتیک و سازگار با مواد غذایی، از تجمع الکتریسیته ساکن جلوگیری کرده و در صنایع حساس مانند غذا و دارو ایمنی را تضمین می‌کند. سیستم تنشنینگ وزنه‌دار، تنشن ثابت را حفظ کرده و از لغزش نوار جلوگیری می‌نماید، که در جریان‌های حجمی بالا (تا 120 مترمکعب در ساعت) حیاتی است. پولی‌های تاج‌دار با lagging نئوپرن، traction را بهینه کرده و عمر نوار را افزایش می‌دهند، در حالی که سیستم تمیزکاری خودکار با تیغه‌های UHMW، buildup مواد را کاهش داده و دقت اندازه‌گیری را حفظ می‌کند. دروازه برشی با تنظیم مکانیکی، پروفایل مواد را سفارشی‌سازی کرده و از flooding یا جریان نامنظم جلوگیری می‌نماید، که در کاربردهایی مانند سیمان یا مواد شیمیایی پودری ضروری است. فریم کانتی‌لور با مواد مقاوم به خوردگی، نگهداری را آسان کرده و هزینه‌های عملیاتی را تا 20% کاهش می‌دهد. علاوه بر این، گزینه‌های بسته‌بندی (enclosed) با درب‌های پلی‌کربنات، حفاظت در برابر گردوغبار را فراهم می‌کند و با استانداردهای ATEX برای محیط‌های خطرناک سازگار است. این اجزا در مجموع، Weighfeeder را به یک سیستم robust تبدیل کرده که قابلیت کار در دماهای -40 تا +65 درجه سانتی‌گراد را دارد و با کاهش ضایعات مواد، به اهداف پایداری کمک می‌کند. این تحلیل نشان می‌دهد که اجزای مکانیکی زیمنس نه تنها برای عملکرد پایه، بلکه برای ادغام با سیستم‌های دیجیتال طراحی شده‌اند و در صنایع فرآیندمحور، بهره‌وری را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.

سیستم‌های کنترلی مورد نیاز از برند زیمنس

سیستم‌های کنترلی Weighfeeder زیمنس شامل سنسور سرعت، اینتگریتور (integrator)، درایوهای موتور و رابط‌های ارتباطی است. سنسور سرعت از نوع انکودر اپتیکال شفت‌مونت است با رزولوشن 1000 یا 2500 پالس در دور، خروجی RS422 و حفاظت IP64 تا IP67، که سیگنال سرعت نوار را به اینتگریتور ارسال می‌کند. اینتگریتور (مانند SIWAREX FTC) سیگنال‌های وزن و سرعت را پردازش کرده، نرخ جریان را محاسبه می‌نماید و با کنترلر PID داخلی، سرعت نوار را برای تصحیح تنظیم می‌کند. درایوهای موتور شامل SIMOTICS سرووموتور با درایو SINAMICS S120 (برای WW100 و WW200) یا موتور AC استاندارد با درایو SINAMICS G120 است، با توان 0.09 تا 1 اسب‌بخار، ولتاژهای 200-480 ولت و راندمان IE3 برای کاربردهای غذایی. این درایوها از طریق PROFIBUS DP یا PROFINET با PLCهای زیمنس مانند S7-1500 ادغام می‌شوند. رابط‌های ورودی/خروجی شامل خروجی‌های آنالوگ برای نرخ، بار و سرعت، ورودی PID و پورت‌های RS-232 برای کنترل محلی. پنل اپراتور پایه (BOP) برای تنظیمات محلی و 4 ورودی/خروجی دیجیتال برای استارت/استاپ و مودهای دستی/اتوماتیک استفاده می‌شود. همچنین، کارت حافظه میکرو برای ذخیره نرم‌افزار و پارامترها (مانند P0003 برای مود اکسپرت) وجود دارد.

از دیدگاه تحلیلی، سیستم‌های کنترلی زیمنس در Weighfeeder یک اکوسیستم یکپارچه برای کنترل واقعی‌زمان و ادغام با Industry 4.0 فراهم می‌کنند. سنسور سرعت با پالس‌های دقیق، داده‌های سرعت را با خطای کمتر از 0.01% ارسال می‌کند که در ترکیب با سلول‌های بار، نرخ جریان را با دقت ±0.25% محاسبه می‌نماید. اینتگریتور با الگوریتم PID، انحرافات را سریعاً تصحیح کرده و نرخ جریان را در محدوده 10-100% سرعت طراحی حفظ می‌کند، که در فرآیندهایی مانند blending مواد حیاتی است. درایوهای SINAMICS S120 با کنترل سروو، پاسخ‌دهی سریع (کمتر از 1 میلی‌ثانیه) را امکان‌پذیر می‌سازند و با گزینه‌های IP66 برای محیط‌های مرطوب مناسب هستند. ادغام با PROFIBUS یا PROFINET، ارتباط seamless با PLCهای S7 را فراهم کرده و داده‌ها را برای نظارت ابری ارسال می‌کند. پنل BOP و ورودی‌های دیجیتال، عملیات محلی را آسان کرده و ایمنی را با ویژگی‌هایی مانند STO (Safe Torque Off) افزایش می‌دهند. علاوه بر این، سیستم با ابزارهای کالیبراسیون مانند زنجیره تست یا وزنه‌های hanger، دقت را حفظ کرده و downtime را کاهش می‌دهد. در کاربردهای غذایی، موتورهای IE3 با پوشش FDA، بهداشت را تضمین می‌کنند. این سیستم‌ها نه تنها کنترل پایه را ارائه می‌دهند، بلکه با قابلیت‌های تشخیصی پیشرفته (مانند نظارت بر بار موتور)، نگهداری پیش‌بینی‌کننده را امکان‌پذیر می‌سازند و هزینه‌های کلی را تا 30% کم می‌کنند. در نهایت، این تحلیل تأکید می‌کند که سیستم‌های کنترلی زیمنس Weighfeeder را به یک ابزار هوشمند تبدیل کرده که با استانداردهای ISO و EU سازگار است و در صنایع رقابتی، مزیت قابل توجهی ایجاد می‌کند.

ادغام و عملیات دستگاه

ادغام Weighfeeder زیمنس شامل اتصال سلول‌های بار و سنسور سرعت به اینتگریتور، و ادغام درایوها با PLC است. عملیات با پروفایلینگ مواد توسط دروازه برشی شروع می‌شود، سپس وزن روی پل اندازه‌گیری شده، سرعت نوار تشخیص داده می‌شود و اینتگریتور نرخ جریان را محاسبه کرده و سرعت را تنظیم می‌کند. کالیبراسیون با زنجیره تست یا وزنه‌ها انجام می‌شود و نگهداری شامل چک هفتگی buildup و lubrication بلبرینگ‌ها است. در کیس‌های واقعی، مانند کارخانه‌های سیمان، این سیستم دقت blending را افزایش داده و ضایعات را کاهش می‌دهد