УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ БУНКЕРОВ Российский патент 1995 года по МПК B65G65/30 

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в устройствах автоматической загрузки бункеров и подобных контейнеров сыпучим материалом, преимущественно углем на тепловых электростанциях.

Известно устройство для управления загрузкой бункеров, содержащее датчики нижнего и рабочего уровней, установленные в каждом бункере, приоритетные блоки, число которых равно числу бункеров, включающие в себя каждый последовательно соединенные элементы ИЛИ и И, подключенные входами к соответствующим датчикам уровней и через элемент НЕ к выходу общего для всех приоритетных блоков элемента И, входы которого соединены с датчиками нижнего уровня, а выходы с входами блоков управления, связанных с исполнительными элементами, и блок установления очередности загрузки [1]
Недостатком этого устройства является неравномерность заполнения бункеров, обусловленная тем, что предыдущие бункеры имеют преимущество перед последующими и могут иметь место возвраты загрузки к ранее заполненным (то есть предыдущие) бункерам несмотря на то, что последующие ни разу не заполнялись.

В случае превышения расхода материала из бункеров над его поступлением неравномерность загрузки вызывает быстрое опустошение последних бункеров.

Известен автомат загрузки бункеров сырого угля на электростанциях с энергоблоками 300 и 500 мВт, содержащий узел контроля бункеров, узел пустых бункеров, узел заполненных бункеров, узел формирования времени загрузки, узел управления, узел управления приводами, узел окончания загрузки [2]
Недостатком автомата является отсутствие учета времени ожидания загрузки каждого бункера, что при превышении расхода из бункеров над приходом приводит к опустошению некоторых бункеров.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления загрузкой бункеров, содержащее датчик нижнего и рабочей уровней, установленные в каждом бункере, приоритетные блоки, число которых равно числу бункеров, включающие в себя каждый последовательно соединенные элементы ИЛИ и И, подключенные входами к соответствующим датчикам уровней и через элемент НЕ к выходу общего для всех приоритетных блоков элемента И, входы которого соединены с датчиками нижнего уровня, а выходами к входам блоков управления, связанных с исполнительными элементами, и блок установления очередности загрузки бункеров, выполненный на элементах И, выход и один из входов каждого из которых соединены соответственно с входом одного из приоритетных блоков и выходом элемента И последнего, и на цепочках из последнего соединенных элементов И и НЕ, выход каждой из которых соединен с другим входом одного из элементов И этого блока, а входы с выходами элементов И приоритетных блоков последующих бункеров [3]
Недостатком этого устройства является отсутствие учета времени ожидания загрузки каждого бункера, что приводит к опустошению некоторых из них вследствие строгой последовательности загрузки бункеров. Так если, например, требуют загрузки первой и второй бункеры, уровень в которых опустился ниже минимально допустимого уровня, то автомат в первую очередь подает команду на загрузку первого бункера несмотря на то, что этот уровень в бункере появился после появления нижнего уровня во втором бункере. Второй бункер вынужден ожидать окончания загрузки первого бункера.

В результате этого при определенных условиях имеет место полное опустошение второго бункера.

Цель изобретения повышение надежности за счет предотвращения опустошения бункеров.

Цель достигается тем, что в устройство для управления загрузкой бункеров, содержащее датчики нижнего и рабочего уровней, установленные в каждом бункере, приоритетные блоки, число которых равно числу бункеров, каждый из которых содержит два элемента ИЛИ, выходы которых подключены к элементу И, а первые входы элементов ИЛИ подключены к выходам соответствующих датчиков, общие для всех приоритетных блоков элементы И и НЕ, соединенные последовательно, входы общего элемента И соединены с выходами датчиков нижнего уровня, а выход общего элемента НЕ подключен к второму входу одного из элементов ИЛИ каждого приоритетного блока, блок установления очередности загрузки бункеров, выполненный на трех элементах И, двух элементах НЕ, выход элемента И последнего приоритетного блока подключен через первый элемент НЕ к первому входу первого элемента И блока установления очередности загрузки бункеров и непосредственно к первому входу второго элемента И блока установления очередности загрузки бункеров, выход которого через второй элемент НЕ подключен к первому входу третьего элемента И блока установления очередности загрузки бункеров, выход которого подключен соответственно к третьему и второму входам элементов ИЛИ первого приоритетного блока, выход элемента И которого подключен к второму входу третьего элемента И блока установления очередности загрузки бункеров, выход элемента И промежуточного приоритетного блока подключен к вторым входам первого и второго элементов И блока установления очередности загрузки бункеров, выход первого элемента И блока установления очередности загрузки бункеров подключен соответственно к третьему и второму входам элемента ИЛИ промежуточного приоритетного блока, элементы НЕ по числу бункеров соединены с соответствующим исполнительным механизмом, выход первого элемента НЕ подключен к входу каждого последующего элемента НЕ через элемент ИЛИ, введен блок отсчета времени с выходами, соответствующими номерам бункеров, и дополнительные элементы НЕ, ИЛИ-НЕ и ИЛИ, при этом выходы датчиков нижнего уровня подключены к входам блока отсчета времени, первый выход которого подключен к первому входу первого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного элемента ИЛИ, промежуточный выход блока отсчета времени подключен к второму входу первого дополнительного элемента ИЛИ и к первому входу промежуточного дополнительного элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом промежуточного дополнительного элемента ИЛИ, а последний выход соединен с третьим входом первого дополнительного элемента ИЛИ, вторым входом промежуточного дополнительного элемента ИЛИ и с первым входом последнего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом соответствующего элемента ИЛИ, выходы дополнительных элементов ИЛИ подключены соответственно к входам первого элемента НЕ и соответствующего элемента ИЛИ, выходы элементов И каждого приоритетного блока через соответствующий дополнительный элемент НЕ подсоединены к второму входу соответствующего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ, причем блок отсчета времени выполнен на дифференциальных цепочках, элементах ИЛИ, И, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, генераторах импульсов, счетчиках, дешифраторах, ключах и коммутаторах, при этом выходы дифференциальных цепочек подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетным входам коммутаторов, входы дифференциальных цепочек объединены с первыми входами элементов ИЛИ и входами элемента И-НЕ и являются входами блока отсчета времени, выход элемента И-НЕ через элемент задержки подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, а третий вход соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход второго генератора импульсов соединен с вторыми входами элементов ИЛИ, выходы которых через последовательно соединенные счетчики, дешифраторы и ключи подключены к первым входам других элементов И, вторые входы которых подключены к выходам первого коммутатора, выход которого соединен с входом второго коммутатора, выходы последнего подключены к управляющим входам ключей, при этом выход первого элемента И подключен к входу первого коммутатора, выходы других элементов И объединены с входами элемента ИЛИ-НЕ и являются выходами блока отсчета времени.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства для управления загрузкой бункеров; на фиг. 2 блочная схема введенного блока отсчета времени; на фиг. 3 функциональная схема устройства управления при использовании блока отсчета времени.

В каждом бункере I, II, III установлены датчики 1-6 уровней, в том числе датчики 1, 3, 5 рабочего уровня и датчики 2, 4, 6 нижнего уровня. Выходы датчиков подключены к входам соответственно логических элементов ИЛИ 7-11, которые совместно с элементами И 12-15 и элементов НЕ 16 входят в состав приоритетных блоков, позволяющих загружать в первую очередь бункеры, в которых отсутствует нижний уровень.

Устройство содержит также элементы И 17-19 и элементы НЕ 20 и 21, входящие в состав блока установления очередности загрузки бункеров. Выходы элементов И 17, 18 соединены с входами элементов ИЛИ 7-10, образуя положительную обратную связь. Выходы элементов И 12-14 соединены с входами элементов НЕ 22-24, выходы элементов НЕ 22-24 соединены с входами элементов ИЛИ-НЕ 25-27, вторые входы элементов ИЛИ-НЕ 25-27 соединены с выходами блока 28 отсчета времени, входы которого соединены с выходами датчиков 2, 4, 6 нижнего уровня
Выходы элементов ИЛИ-НЕ 25, 26 соединены с входами элементов ИЛИ 29, 30. Второй вход элемента ИЛИ 29 соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 26, третий вход элемента ИЛИ 29 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 30 и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 27.

Выходы элементов ИЛИ 29, 30, ИЛИ-НЕ 27 соединены с входами элементов НЕ 31. ИЛИ 32 и 33 соответственно. Элементы 29, 31, 32, 33, 34, 35 имеют на выходах усилители мощности (не показаны).

Выходы элементов ИЛИ 32 и 33 соединены с входами элементов НЕ 34 и 35, включающими двигатели 36-38 для перевода исполнительных механизмов в положение "Загрузка". Первые входы двигателей соединены с выходами элементов ИЛИ 29, 32 и 33. Элемент НЕ 31, элементы ИЛИ 32 и НЕ 34 и элементы ИЛИ 33 и НЕ 35 входят в состав блоков управления соответственно двигателей 36-38 исполнительных механизмов. Пример реализации блока 28 отсчета времени приведен на фиг. 2. Блок может быть выполнен на следующих функциональных элементах; 39-41 дифференцирующие цепи, на выходе которых импульсы появляются лишь при поступлении на их входы положительных перепадов напряжений; 42 элемент ИЛИ; 43 элемент И-НЕ; 44 генератор импульсов первый (G1); 45 элемент И, 46 генератор импульсов второй (G2); 47-49 элементы ИЛИ-НЕ; 50-52 счетчики импульсов двоичные; 53-55 дешифраторы; 56-58 ключи; 59-61 элементы И; 62, 63 коммутаторы; 64 элемент ИЛИ-НЕ; 65 элемент задержки.

Входы дифцепей 39-41 соединены с выходами датчиков 2, 4, 6 нижнего уровня (входы а, б, в), выходы дифцепей объединены элементом ИЛИ 42. Выход последнего подключен к входам коммутаторов 62 и 63. Выходы датчиков 2, 4, 6 соединены также с входами элемента И-НЕ 43. Выход этого элемента подключен к входу элемента 65 задержки, а его выход к одному из входов элемента И 45. Второй вход этого элемента соединен с выходом генератора импульсов первого. Третий вход элемента И 45 подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ 64. Выход элемента И 45 соединен с другим входом коммутатора 62. Параллельно входам элемента И-НЕ 43 подключены одни из входов элементов ИЛИ-НЕ 47-49. Вторые входы этих элементов объединены и соединены с выходом генератора 46 импульсов второго. Выходы элементов ИЛИ-НЕ 47, 48, 49 подключены к входам счетчиков 50-52 импульсов соответственно. Входы дешифраторов 53, 54, 55 соединены с входами счетчиков 50, 51, 52, а выходы с входами ключей 56, 57, 58 соответственно. Выходы ключей подключены к одним из входов элементов И 59, 60, 61. Вторые входы этих элементов соединены с выходами коммутатора 62. Выходы элементов И 59, 60, 61 подключены к входам элементов ИЛИ-НЕ 25, 26, 27 (фиг. 3) и объединены также элементом ИЛИ-НЕ 64. Второй вход коммутатора 63 подключен к одному из выходов коммутатора 62, а выходы коммутатора 63 соединены с управляющими входами ключей 56, 57, 58.

Блок отсчета времени влияет на работу устройства, если больше одного бункера оказывается с уровнем ниже минимально допустимого и необходимо выбрать для загрузки бункер, у которого время ожидания загрузки наибольшее, чтобы не допустить полного опустошения бункера.

Если оказывается только один бункер с уровнем ниже минимально допустимого, то только на одном его выходе потенциал равен логической единице, действие которой совпадает с действием приоритетных блоков, поэтому работа устройства осуществляется по принципу, изложенному в прототипе.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Допустим, что в бункерах I и II уровень опустился ниже датчика нижнего значения уровня, причем в бункере I раньше, чем в бункере II. При этом на выходах датчиков 2 и 4, а также входах в и б блока 28 (фиг. 3) ноль. Ноль и на нижних входах элементов ИЛИ-НЕ 47 и 48 (фиг. 2), в этом случае импульсы генератора 46, поступающие на верхние входы элементов ИЛИ-НЕ 47 и 48, проходят через них. В результате на входы счетчиков 50 и 51 импульсов поступают импульсы, вырабатываемые генератором 46. Счетчики 50 и 51 подсчитывают поступающие на их входы импульсы. Так как по принятому условию в бункере I нижний уровень исчез раньше, чем в бункере II, элемент ИЛИ-НЕ 47 начнет пропускать импульсы генератора раньше, чем элемент ИЛИ-НЕ 48. Поэтому насчитанное счетчиком 50 число будет больше, чем число в счетчике 51. В связи с этим на соответствующих выходах дешифраторов 53 и 54 имеются потенциалы у дешифратора 53 на более старшем разряде, чем у дешифратора 54. Кроме того сразу же при исчезновении нижнего уровня в любом бункере на соответствующем входе элемента И-НЕ 43 появляется ноль, а на выходе элемента единица. Эта единица, проходя через элемент 65 задержки, поступает на верхний вход элемента И 45. Так как в первоначальном состоянии на входах элемента ИЛИ-НЕ 64 нули, на его выходе единица, которая подается на нижний вход элемента И 45. Таким образом на верхних и нижних элементах И 45 единицы. Поэтому при поступлении на его средний вход импульса с генератора 44 на выходе элемента И 45 появляется импульс, который поступает на счетный вход коммутатора 62. Благодаря задержке, осуществляемой элементом 65 задержки, импульсы генератора 44 начинают подсчитываться позже, чем счетчик ОМ 50. В результате задержки на вход последнего поступит 3-5 импульсов до момента начала работы коммутатора 62. Этим обеспечивается достоверное определение наименее загруженного бункера. Коммутатор 63 считает импульсы, поступающие с коммутатора 62 после завершения последним каждого цикла. Поэтому до завершения цикла работы коммутатора 62 коммутатор 63 остается в исходном состоянии, при котором коммутатором 63 открыты ключи, соединенные со старшими разрядами дешифраторов 53-55. Первый же импульс, поступающий на вход коммутатора 62, приводит к появлению на верхнем выходе коммутатора 62 единицы, которая при наличии единицы в старшем разряде дешифратора 53 открывает элемент И 59. На выходе последнего появляется единица, которая поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 64, приводит к формированию на его выходе нуля. Этот сигнал, воздействуя на нижний вход элемента И 45, закрывает последний, в результате коммутатор 62 останавливается. На выходе е блока 28 единица, которая, поступая на верхний вход элемента ИЛИ-НЕ 25 (фиг. 3), образует на выходе этого элемента и элемента ИЛИ 29 ноль. На выходе элемента НЕ 31 единица, и двигатель 36 вращается в сторону, когда плужок опускается. Начинается загрузка бункера I. Счетчики 50 и 51 при этом продолжают свою работу. При заполнении первого бункера до нижнего уровня на входе в блока 28 появляется единица, которая формируется дифцепью 39 в короткий положительный импульс. Этот импульс, поступая на сбросовые входы коммутаторов 62, 63, сбрасывает (возвращает) их в исходное состояние. Единица на нижнем входе элемента ИЛИ-НЕ 47 закрывает последний, в результате чего прекращается поступление импульсов на счетчик 50 и он сбрасывается в исходное состояние. Счетчик 51 продолжает работу. Первый же счетный импульс, поступающий на правый вход коммутатора 62, после воздействия сбросового импульса приводит к появлению на верхнем входе элемента И 59 единицы. Так как на счетчике 50 число равно нулю, на всех разрядах коммутатора 63 (кроме нулевого) будет ноль. На выходе ключей 56 ноль и на выходе элемента И 59 ноль. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 64 единица, и коммутатор 62 продолжает свою работу. На среднем его выходе появляется единица, которая открывает элемент И 60, если на его нижнем входе с ключей 57 поступает единица. Если же она не поступает, то единица появляется затем на нижнем выходе коммутатора 62. Затем она появляется на счетном (правом) входе коммутатора 63, т.е. после завершения первого цикла работы коммутатора 62. Первый же счетный импульс вызывает появление единицы на следующем выходе коммутатора 63, который воздействует на ключи 56-58, подсоединенные к меньшим разрядам дешифраторов 53-55. Коммутатор 62 начинает очередной цикл, при котором появляется единица сначала на верхнем уровне. Но так как счетчик 50 находится в исходном состоянии, то на выходе ключей 56 постоянно ноль. Если при втором цикле работы коммутатора 62 оказывается открыт один из ключей 57, то на выходе элемента И 60 появляется единица, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 64 ноль и коммутатор 62 останавливается. На выходе д блока 28 единица, на выходе элемента ИЛИ 29 (фиг. 3) единица, на выходе элемента НЕ 31 ноль, что исключает опускание плужка с двигателем 36. На выходе элементов ИЛИ-НЕ 26, ИЛИ 30, 33 ноль, на выходе элемента НЕ 34 единице, и плужок над вторым бункером опускается, начинается его загрузка. При загрузке бункера до нижнего уровня на входе дифцепи 40 появляется короткий импульс, который, проходя через элемент ИЛИ 42, сбрасывает коммутаторы 62 и 63 в исходное состояние. Так как на всех входах элемента И-НЕ 43 единицы, на его выходе ноль, на выходе элемента И 45 ноль, коммутаторы не работают. На выходе элементов ИЛИ-НЕ 47, 49 ноль, счетчики 50-52 не считают, и они находятся в исходном состоянии. На выходах г, д, е блока 28 нули, и блок не оказывает влияния на работу устройства управления. То есть при наличии нижнего уровня во всех бункерах алгоритм работы устройства управления такой же, как и в прототипе.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит в каждом бункере I, II, III датчики 1-6 уровней, в том числе 1-3,5 рабочего уровня и 2,4,6 нижнего уровня, элементы ИЛИ 7-11, элементы И 12-15, элемент НЕ 16. Эти элементы входят в состав приоритетных блоков, позволяющих загружать в первую очередь бункеры, в которых отсутствует нижний уровень. Устройство содержит также элементы И 17-19 и НЕ 20 и 21, образующие блок установления очередности загрузки бункеров, элементы НЕ 22-24, ИЛИ НЕ 25-27, блок 28 отсчета времени, элементы ИЛИ 29,30, эементы НЕ 31-35 и двигатели 36 38. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ БУНКЕРОВ, содержащее датчики нижнего и рабочего уровней, установленные в каждом бункере, приоритетные блоки, число которых равно числу бункеров, каждый из которых содержит два элемента ИЛИ, выходы которых подключены к элементу И, а первые входы к выходам соответствующих датчиков, общие для всех приоритетных блоков элементы И и НЕ, соединенные последовательно, входы общего элемента И соединены с выходами датчиков нижнего уровня, а выход подключен к второму входу одного из элементов ИЛИ каждого приоритетного блока, блок установления очередности загрузки бункеров, выполненный на трех элементах И, двух элементах НЕ, выходы элемента И последнего приоритетного блока подключены через первый элемент НЕ к первому входу первого элемента И и непосредственно к первому входу второго элемента И блока установления очередности загрузки бункеров, выход которого через второй элемент НЕ подключен к первому входу третьего элемента И блока установления очередности загрузки бункеров, выход которого подключен соответственно к третьему и второму входам элемента ИЛИ первого приоритетного блока, выход элемента И которого подключен к второму входу третьего элемента И блока установления очередности загрузки бункеров, выход элемента И промежуточного приоритетного блока подключен к вторым входам первого и второго элементов И блока установления очередности загрузки бункеров, выход первого элемента И которого подключен соответственно к третьему и второму входам элемента ИЛИ промежуточного приоритетного блока, элементы НЕ по числу бункеров соединены с соответствующим исполнительным механизмом, выход первого элемента НЕ подключен к входу каждого последующего элемента НЕ через элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения опустошения бункеров, в него введен блок отсчета времени с выходами, соответствующими номерам бункеров, и дополнительные элементы НЕ, ИЛИ НЕ и ИЛИ, при этом выходы датчиков нижнего уровня подключены к входам блока отсчета времени, первый выход которого подключен к первому входу первого дополнительного элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного элемента ИЛИ, промежуточный выход блока отсчета времени подключен к второму входу первого дополнительного элемента ИЛИ и к первому входу промежуточного дополнительного элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом промежуточного дополнительного элемента ИЛИ, а последний выход соединен с третьим входом первого дополнительного элемента ИЛИ, вторым входом промежуточного дополнительного элемента ИЛИ и с первым входом последнего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом соответствующего элемента ИЛИ, выходы дополнительных элементов ИЛИ подключены соответственно к входам первого элемента НЕ и соответствующего элемента ИЛИ, выходы элементов И каждого приоритетного блока через соответствующий дополнительный элемент НЕ подсоединены к второму входу соответствующего дополнительного элемента ИЛИ-НЕ. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок отсчета времени выполнен на дифференциальных цепочках, элементах ИЛИ, И, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, генераторах импульсов, счетчиках-дешифраторах, ключах и коммутаторах, при этом выходы дифференциальных цепочек подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетным входам коммутаторов, входы дифференциальных цепочек объединены с первыми входами элементов ИЛИ и входами элемента И-НЕ и являются входами блока отсчета времени, выход элемента И-НЕ через элемент задержки подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, а третий вход с выходом элемента ИЛИ-НЕ, выход второго генератора импульсов соединен с вторыми входами элементов ИЛИ, выходы которых через последовательно соединенные счетчики, дешифраторы и ключи подключены к первым входам других элементов И, вторые входы которых подключены к выходам первого коммутатора, выход которого соединен с входом второго коммутатора, выходы последнего подключены к управляющим входам ключей, при этом выход первого элемента И подключен к входу первого коммутатора, выходы других элементов И объединены с входами элемента ИЛИ-НЕ и являются выходами блока отсчета времени.