SWB605 PowerMount. Vergelijking van PowerMount. met analoge weegmodules

Transcriptie

1 Vergelijking van PowerMount met analoge weegmodules De nieuwe PowerMount weegmodules van METTLER TOLEDO controleren continu de prestatie van loadcellen en ontdekken afwijkingen voordat deze gevolgen hebben voor de productiviteit. Hierdoor behouden producenten controle over hun processen en worden fouten voorkomen voordat ze geld kosten. Zonder de continue controle die POWERCELL biedt, kunnen fouten zoals loadceloverbelasting, slechte communicatie tussen modules, fouten door symmetrieverlies en temperaturen die buiten het tolerantiebereik vallen, lange tijd onopgemerkt blijven. En als ze dan uiteindelijk opgemerkt worden, komt dat doordat de batches niet aan de specificaties voldoen of de productkwaliteit niet goed genoeg is. Dit veroorzaakt hoge kosten en is schadelijk voor het merkimago. De PowerMount TM POWERCELL -loadcellen en ingebouwde microprocessors waarschuwen de operators niet alleen bij een verslechterde prestatie, maar passen het weegsignaal ook aan om te compenseren voor veranderingen in de omgeving. Hierdoor leveren Power- Mount weegmodules nauwkeurige weegresultaten, ongeacht de temperatuur, lineariteit of hysterese. Mocht een loadcel ooit defect raken, dan is het dankzij het ontwerp van de PowerMount heel eenvoudig om individuele loadcellen te vervangen. De standaard goedkeuringen van de PowerMount loadcellen zijn OIML, C3, NTEP 5K, OIML C6 en NTEP 10K. Inhoudsopgave 1 Soorten weegmodules 2 Verschillen in prestatie 3 Verschillen in kalibratie 4 Verschillen in diagnostiek en onderhoud 5 Conclusies

2 1 Soorten weegmodules Weegmodules zijn instrumenten die worden bevestigd aan tanks, plateaus, transportbanden, hoppers, vaten of elk ander voorwerp dat als weegschaal dienst doet. Er bestaan twee soorten weegmodules: systemen met analoge loadcellen en systemen met digitale POWERCELL loadcellen. POWERCELL loadcellen bevatten de A/D conversie-elektronica en leveren een digitaal CAN-bus signaal. Meetfouten veroorzaakt door temperatuur, creep, niet-lineariteit, hysterese, enz. worden in de POWERCELL digitaal gecompenseerd en garanderen een betere nauwkeurigheid en kleinere toleranties. Met een goed begrip van de verschillende functionaliteiten kunt u een systeem kiezen dat nauwkeurig en betrouwbaar is en een goede investering garandeert. Digitaal signaal Microprocessor Figuur 1 Een weegmodule met POWERCELL Analoge systeemarchitectuur Een analoog weegmodulesysteem vereist gewoonlijk de volgende apparatuur: Weegmodules met analoge loadcellen, compleet met kabels Junction box Home-runkabels naar de terminal In een analoog systeem beïnvloeden de kabels en junction box de zeer lage signaalniveaus. Elke wijziging of vervanging van onderdelen vereist daarom de volledige herkalibratie van het systeem. Bovendien wordt de prestatie beïnvloed, aangezien het kleine analoge signaal te lijden heeft van RFI/EMI. Analoge weegmodule 1 Analoge weegmodule 3 Junction box Analoge weegmodule 2 Analoge weegmodule 4 Gecombineerde analoge spanningssignalen 780,00 Analoge terminal 2 METTLER TOLEDO - White paper - SWB605 PowerMount

3 POWERCELL systeemarchitectuur Een POWERCELL weegmodulesysteem bestaat daarentegen uit het volgende: Weegmodules met POWERCELL loadcellen Aparte kabels, aangesloten via connectors Eindweerstand voor de laatste loadcel van het netwerk Y-kabel Digitaal signaal met adres Geen junction box en dus ook geen negatieve invloed op de prestatie en betrouwbaarheid die met junction boxes gepaard gaat. Minder evident is het feit dat de weeginformatie digitaal wordt geleverd en dat de kabels dus helemaal geen invloed hebben op de systeemprestatie. Hierdoor kunnen te allen tijde wijzigingen worden doorgevoerd of kabels worden vervangen zonder aan uptime te verliezen. Digitale weegmodule 1 Digitale weegmodule 2 Digitale weegmodule 3 Digitale weegmodule 4 Eindweerstand 780,00 Digitale terminal 2 Verschillen in prestatie Signaalinhoud 3 METTLER TOLEDO - White paper - SWB605 PowerMount Analoge systemen leveren alleen het gecombineerde signaal van alle loadcellen. Hierdoor is het onmogelijk om de prestatie van individuele loadcellen te monitoren vanuit een centrale unit, zoals de terminal. Heel vaak worden loadceldefecten in een dergelijk systeem niet opgemerkt, met alle ernstige gevolgen van dien. Het POWERCELL netwerk verwerkt de weegdata van elke aparte loadcel. Hierdoor kan de terminal elke individuele loadcel controleren, en beoordelen of de loadcel en het systeem goed presteren. Signaalsterkte De analoge signaalsterkte is erg klein. Elke incrementele stap op het terminaldisplay vertrouwt op de detectie van een signaalwijziging van de loadcellen van ca. 5 miljoenste van een Volt (5 µv). Dergelijke kleine signalen kunnen heel eenvoudig worden verstoord door mobiele telefoons, nabijheid tot elektrische motoren, vocht, enz. POWERCELL gebruikt CAN-bus voor de datatransmissie. Dit is een uiterst robuust digitaal signaal van +/- 5 V dat veel in de automobielindustrie wordt gebruikt. Systeemsnelheid Bij een analoog systeem wordt de snelheid alleen bepaald door de terminal. Bovendien is bij POWERCELL de CAN-bus updatesnelheid mogelijk een beperkende factor. Voor de meeste POWERCELL systemen is de updatesnelheid 40 Hz, wat betekent dat de terminal de beperkende factor blijft.

4 Kabelruis Zoals eerder vermeld hebben analoge kabels een aanzienlijke impact op de systeemprestatie. De kabellengte, dwarsdoorsnede, kwaliteit, afscherming 4- of 6-draads, enz. spelen allemaal een rol. Soms heeft een specifieke verbuiging van de kabel een grote impact op de prestatie. Dit betekent jammer genoeg dat een analoog systeem als één systeem gekalibreerd moet worden. Op elke verandering moet een kalibratie volgen, en dat vergt vaak enorme moeite, vooral bij grotere tankweegsystemen. De prestatie van het POWERCELL systeem is totaal onafhankelijk van de kabels. De kabels kunnen dus vervangen worden zonder enige gevolgen voor de kalibratie. Defecte kabels worden binnen enkele minuten vervangen. EMI-immuniteit EMI-immuniteit is het vermogen van een systeem om beïnvloeding door externe elektromagnetische velden te weerstaan die worden veroorzaakt door bijv. mobiele telefoons, hoogspanningskabels, enz. Analoge systemen zijn vanwege hun lage signaalkracht uiterst gevoelig voor installatiemethodes en werkomgevingen. Een gegarandeerde EMI-immuniteit vereist een volledige systeemtest, en dat is ook onpraktisch. POWERCELL loadcellen garanderen echter een moderne 10 V/m veldkracht systeemimmuniteit omdat alle onderdelen aangestuurd worden en het digitale signaal veel robuuster is. 4 METTLER TOLEDO - White paper - SWB605 PowerMount

5 Nauwkeurigheid Een belangrijk verschil tussen analoge en POWER- CELL loadcellen is de methode waarmee de fouten van een loadcel gecompenseerd worden. Onderstaande tabel biedt een overzicht van de voornaamste oorzaken van fouten en geeft aan welke eenvoudig voor de productie met analoge of POWERCELL loadcellen gecompenseerd kunnen worden. Vergelijking van de mogelijke productiecompensaties met analoge en POWERCELL loadcellen Parameter Analoge loadcel POWERCELL loadcel Nul temperatuureffect ja ja Bereik temperatuureffect ja ja Lineariteit nee ja Hysterese nee ja Creep nee ja Nul retour (na 30 minuten) nee ja Creep TC nee ja Temperatuureffecten op A/D nee ja Analoge loadcellen gebruiken passieve onderdelen voor de compensatie van temperatuureffecten en kalibratieafstelling. Passieve onderdelen zijn beschikbaar in een beperkt waardebereik, wat dus ook de nauwkeurigheid van alle compensaties beperkt. Praktisch gezien leidt dit tot grote tolerantievariaties, waardoor analoge loadcellen kunnen verschillen en dus niet onderling verwisselbaar zijn. POWERCELL gebruikt echter de ingebouwde microprocessor en geavanceerde sensors en algoritmen om de prestatiefouten te compenseren. Alle grote oorzaken van fouten worden automatisch gecompenseerd. We willen twee praktische gevolgen daarvan vermelden. Allereerst is een hogere nauwkeurigheid mogelijk, zelfs tot het unieke OIML klasse C e prestatieniveau, dat driemaal hoger is dan standaard. Ten tweede zijn de uitvoersignalen van de POWERCELL loadcellen veel beter met elkaar uitgelijnd zodat ze praktisch 100% verwisselbaar zijn. Dit is erg belangrijk als defecte loadcellen worden vervangen, omdat het systeem niet opnieuw gekalibreerd hoeft te worden. 3 Verschillen in kalibratie CalFree vs CalFree Plus CalFree kalibratie van grotere systemen zonder gewichten is een echte innovatie, die vooral interessant is wanneer het gebruik van testgewichten problematisch is. In principe wordt de fabriekskalibratie van de loadcellen handmatig naar het definitieve systeem overgedragen. Analoge loadcelsystemen lijden onder de onzekere invloed van kabels, junction boxes en storingen van de cellen onderling en dit heeft gevolgen voor de overdrachtsnauwkeurigheid. Bovendien vertrouwt de kalibratie op de nauwkeurige berekeningen van de technicus en is het haast niet mogelijk een CalFree kalibratie te controleren. In het ergste geval wordt een volstrekt onjuiste kalibratie niet opgemerkt. POWERCELL CalFree Plus elimineert veel mogelijke oorzaken van fouten. De kabels, junction boxes en storingen hebben geen enkele invloed op de werking en er zijn geen berekeningen van technici nodig. Dit betekent dat de betrouwbaarheid van de kalibratie met POWERCELL en CalFree Plus aanzienlijk beter is. 5 METTLER TOLEDO - White paper - SWB605 PowerMount

6 4 Verschillen in diagnostiek en onderhoud Wat gebeurt er als een signaal van een analoge weegmodule onjuist is, bijv. door degradatie? Als de fout aanzienlijk is, kan hij door de operator worden opgemerkt, zodat de oorzaak opgespoord kan worden. Maar dit veronderstelt wel dat de operator ervaren is en dat de weegmodule totaal niet meer functioneert. Anders heeft de operator geen idee dat de weegschaal onnauwkeurig functioneert. De gevolgen hiervan kunnen ernstig zijn, als de apparatuur belangrijk is voor de kwaliteit van het eindproduct. In een PowerMount weegmodulesysteem is elke loadcel uitgerust met een sensor die de prestatie van de cel controleert. Als zich een probleem voordoet wordt een bericht naar de terminal gestuurd met informatie over de specifieke cel en het specifieke probleem. De weegschaal blijft normaal functioneren en de loadcel kan tijdens gepland onderhoud worden vervangen. Door de integriteit van elke loadcel te controleren, komen geen verborgen problemen meer voor, die uiteindelijk tot onverwachte systeemdefecten kunnen leiden. 5 Conclusies Een PowerMount weegmodulesysteem voorkomt de verborgen defecten die ernstige gevolgen kunnen hebben voor de kwaliteit van het eindproduct, met alle kosten van dien. Ook kunnen reparaties worden uitgevoerd voordat zich een storing voordoet. De apparatuur is snel weer inzetbaar, omdat het systeem na het onderhoud niet opnieuw gekalibreerd hoeft te worden. In deze tabel staan alle voordelen weergegeven. POWERCELL Functies Voorspellend onderhoud Digitale signalen en kabels met connectors Microprocessorcompensatie Duidelijk digitaal signaal CalFree Plus Voordelen Geen onopgemerkte storingen meer, waardoor kosten bespaart worden. Uitvoering van reparaties voordat de apparatuur defect raakt. Eenvoudige vervanging van kabels zonder herkalibratie Uitermate nauwkeurig tot OIML klasse C 10000e. Dankzij de kleine toleranties is het niet nodig het systeem opnieuw te kalibreren nadat een loadcel is vervangen Gegarandeerde EMI-immuniteit tot 10 V/m Nauwkeurige overdracht van de kalibratie van de loadcel naar het systeem. Mettler-Toledo B.V. Industrial Postbus 6006, 4000 HA TIEL Nederland Tel +31 (0) Fax Meer informatie Technische wijzigingen voorbehouden 02/2014 Mettler-Toledo AG