称重式灌装设备计量在线SPC控制系统技术方案

一种称重式灌装设备计量在线SPC控制系统，包括包装容器（5）、向包装容器（5）灌装产品的灌装头组件（2）、获取包装容器（5）的重量的称重传感器（1）、感应包装容器（5）的光电管（3）、获取包装容器（5）的皮重和净重的称重仪表（4），该系统还包括：实时在线采集产品皮重和净重的数据采集卡（8）；接收数据采集卡（8）采集的数据，并对产品皮重、产品净重、产品平均皮重、产品平均净重或计量系统能力指数进行分析的工控机（9）；控制灌装头组件（2）的过程控制PLC（6）。本实用新型专利技术能够实时输出分析结果，从而操作人员可依据结果采取干预措施，实现生产过程的稳定可控，降低计量过程风险。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

称重式灌装设备计量在线SPC控制系统
本技术涉及自动采集与分析
，更具体地，涉及一种称重式灌装设备 计量在线SPC (统计过程控制)控制系统。
技术介绍
称重式灌装设备广泛应用于石油化工、食品饮料、医药等多
，与我们的生 活息息相关，作为商品，其净重与我们消费者的利益紧密相连。图1为现有技术中针对称重式灌装机的计量系统结构示意图，该计量系统包括: 称重传感器1、灌装头组件2、光电管3、称重仪表4、包装容器5以及过程控制PLC 6 (可编 程逻辑控制器)。称重传感器I的支架组件上部平台放置有相应的包装容器5，灌装头组件 2在控制状态下定量将产品注入包装容器5。称重仪表4与称重传感器I和过程控制PLC 6 相连接，实时获取包装的产品的重量变化，并将信号转化为便于识别的重量数据值。当重量 值达到设定值时，称重仪表4发送开关信号到过程控制PLC 6，PLC 6据此发出控制灌装头 关阀指令，灌装头控制阀关闭，停止注入产品。该计量系统工作过程如下I)首先确定包装产品的皮重，光电管3固定在设备机架上称重传感器组件I后侧 面，称重传感器组件I的上部平台放置相应的包装容器5，传感器即可感知包装物重量。光 电管3监测到包装容器5到位后，向过程控制PLC 6发送信号。过程控制PLC6接收到信号 后向称重仪表4发送指令，称重仪表4清零去皮并存储包装物皮重，放置包装物皮重的状态 即被定义为新的零点。2)开始灌装过程，过程控制PLC 6向灌装头组件2的控制阀发送启动指令进行灌 装操作。称重传感器I实时感知被产品重量加注物料的重量变化。称重仪表4获取称重传 感器I检出的重量变化信号，转换成产品重量值，与设定值进行比较。当重量达到设定值 时，向PLC 6发送信号，PLC 6根据接收到的相应信号，向灌装头组件2的控制阀发出停止 灌装指令，灌装头组件2的控制阀关闭，称重仪表4存储实际灌装净重，灌装过程完成。国家计量技术规范《定量包装商品净重计量检验规则》JJF1070-2005对产品计 量提出了严格的要求，批量定量包装商品的平均实际净重应大于或等于其标注净重，尤其 是抽样批次平均净重不允许出现负偏差。在上述现有技术的计量系统中，在确定定量包装 产品的重量时，由于过程控制PLC 6中只能检测当前进行灌装产品的重量达到设定值的信 号，不能记录实际的产品重量数值，无法实现闭环控制。因此对该灌装设备的计量过程能力的分析，只能通过按照一定的规则线下抽样的 方式获取部分产品的重量，之后再对抽检数据进行计算分析，从而确定定量包装产品的净 重与目标符合性，费时费力，获取的信息又相对有限。对于出现异常的产品，不能及时发现， 更不能及时采取措施，发现计量风险，产品可能已经流入市场，且随着产能的提高，抽检频 度不变，无形中加大了过程分析风险，如果增大抽检频度，无疑会大量增加人工成本，且分 析过程存在较大的滞后性。另外，现有技术采用的抽检方法，通过灌装前抽检一定数量包装物皮重计算平均 皮重，抽取称量产品的含皮毛重，计算获取产品实际净重，进而控制定量包装产品的净重， 受抽检方法的限制，不能保证每件产品实际净重均能满足要求，存在较大风险，尤其是当生 产速度较高时，控制更为困难，同时由于抽检过程中，皮重通过平均值确定，也会导致数据 失真，从而存在较大的计量风险。而且，对于多头包装设备，难于区分每个灌装头的计量情况，从而分别进行分析调 节，给系统整体状态可控增加了难度，也给计量精度的提高造成了困难。综上所述，在当前机械大生产的背景下，定量包装产品的生产规模已经非常庞大， 而且生产速度也非常快，在既保证生产效率不降低，又要满足计量技术规范的相应要求，同 时也不增加计量损失的情况下，灌装设备的计量过程能力显得尤为重要，对实时监视分析 灌装设备计量过程的系统或方法的需求，越来越迫在眉睫。
技术实现思路
针对上述问题，一种称重式灌装设备计量在线SPC控制系统，包括包装容器、向所 述包装容器灌装产品的灌装头组件、获取包装容器的重量的称重传感器、感应包装容器的 光电管、获取包装容器的皮重和净重的称重仪表，，所述控制系统还包括实时在线采集产 品的皮重和净重的数据采集卡，其通过通讯线连接到每一个称重仪表；接收数据采集卡采 集的数据，并对产品皮重、产品净重、产品平均皮重、产品平均净重或计量系统能力指数进 行分析的工控机；控制灌装头组件的过程控制PLC，其通过通讯线连接到工控机。更进一步，所述控制系统还包括在所述工控机确定产品净重、产品平均净重或计 量系统能力指数在设定规范外时，发出警报的报警设备，报警设备连接到工控机。更进一步，所述工控机还包括在所述工控机确定产品皮重、产品净重、产品平均 皮重、产品平均净重或计量系统能力指数在设定规范外时，修改称重仪表的灌装参数的干 预单元，所述干预单元连接到过程控制PLC。更进一步，所述数据采集卡通过串口、并口、红外、蓝牙、网口、GSM、GPRS、3G中的任 一种方式与称重式灌装设备的每个灌装单元的计量仪表相连。所述的称重式灌装设备计量在线SPC控制系统，通过建立与设备每个称重仪表的 通讯，随着设备运行，实时、动态地获取每件产品的计量数据，并增加每件产品的其他过程 辅助信息，建立丰富的数据库，实时地对数据进行在线动态SPC分析与分析，实现了在线连 续监控，具有检测结果与被检测对象运行状态的同步性、检测过程实时性和连续性。在数据完整采集记录存储的情况下，除了在线动态分析，还可对数据进行动态分 析，按各种搜索条件进行组合分析，为管理工作提供借鉴。尤其是记录的是产品的净重，直 接消除了包装物皮重对计量结果的影响，同时可以对包装物质量进行监控分析，为包装物 质量控制提供支持，更可以将数据导出进行各种查询分析。另外，本技术还可以进行语音及颜色报警.出现问题即可及时采取干预措 施，必要时可自动修改过程操作参数，将可能产生的风险消灭在萌芽状态。另外，本技术可自动对过程进行自动干预，操作人员亦可依据结果采取干预 措施，保证了干预的实时性。实现生产过程的稳定可控，降低计量过程风险，同时可以实现 数据的100%覆盖和可追溯，尤其是消除了人工抽检去皮为皮重平均值的风险，应用前景大为可观。附图说明图1为现有技术中针对称重式灌装机的计量系统的结构示意图；图2为本技术提供的称重式灌装设备计量过程能力在线SPC分析系统的结构 示意图；图3为本技术提供的称重式灌装设备计量过程能力在线SPC分析方法的流程 图；图4为本技术提供的称称重式灌装设备计量在线SPC控制系统的结构示意 图。具体实施方式本技术提供一种称重式灌装设备计量过程能力在线SPC分析系统，其结构如 图2所示。所述系统包括采集称重式灌装设备的数据用的数据采集卡，存储数据的数据库， 对数据进行分析的数据分析分析单元。其中，数据采集卡与待分析的称重式灌装设备相连，具体地，与称重式灌装设备的 每个灌装单元(例如灌装头)的计量仪表相连。数据采集卡与计量仪表的连接方式可以是 串口(RS232)、并口(RS485)、红外、蓝牙、网口、GSM、GPRS、3G等，具体视计量仪表的通讯口 和硬件结构而定。数据采集卡在称重式灌装设备的持续运行过程中，对每个灌装单元的计 量仪表的获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种称重式灌装设备计量在线SPC控制系统，其特征在于，包括包装容器（5）、向所述包装容器（5）灌装产品的灌装头组件（2）、获取包装容器（5）的重量的称重传感器（1）、感应包装容器（5）的光电管（3）、获取包装容器（5）的皮重和净重的称重仪表（4），其特征在于，所述控制系统还包括：实时在线采集产品皮重和净重的数据采集卡（8），其通过通讯线（7）连接到每一个称重仪表（4）；接收数据采集卡（8）采集的数据，并对产品皮重、产品净重、产品平均皮重、产品平均净重或计量系统能力指数进行分析的工控机（9）；控制灌装头组件（2）的过程控制PLC（6），其通过通讯线（7）连接到工控机（9）。

【技术特征摘要】
1.一种称重式灌装设备计量在线SPC控制系统，其特征在于，包括包装容器(5)、向所述包装容器(5 )灌装产品的灌装头组件(2 )、获取包装容器(5 )的重量的称重传感器(I)、感应包装容器(5)的光电管(3)、获取包装容器(5)的皮重和净重的称重仪表(4)，其特征在于，所述控制系统还包括实时在线采集产品皮重和净重的数据采集卡(8)，其通过通讯线(7)连接到每一个称重仪表(4)；接收数据采集卡(8)采集的数据，并对产品皮重、产品净重、产品平均皮重、产品平均净重或计量系统能力指数进行分析的工控机(9)；控制灌装头组件(2)的过程控制PLC (6)，其通过通讯线(7)连接到工控机(9)。2.根据权利要求1所述的称重式灌装设备计量在线SPC控制系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵江，付晓先，张连英，魏堃，胡建男，王东晖，郑光，王占甫，张广实，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：实用新型
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