УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ, ПОДЛЕЖАЩИХ СМЕШИВАНИЮ Советский патент 1998 года по МПК G01G19/24 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для многокомпонентного дозирования, и может быть использовано, например, для дозирования компонентов шихты доменной плавки.

Целью изобретения является повышение точности дозирования за счет контроля поступления каждого из веществ при их одновременной загрузке.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит грузоприемный бункер 1, установленный на силоизмерительные датчики 2, блок 3 управления приводом второго питателя, блок 4 управления затвором второго питателя с релейным устройством 5, блок 6 управления затвором первого питателя с релейным устройством 7, второй блок 8 сравнения, четвертый сумматор 9, первый задатчик 10, второй задатчик 11, блок 12 измерения сигналов датчиков, блок 13 определения скорости загрузки, состоящий из первого блока 14 сравнения, нелинейного усилителя 15, интегратора 16 и блока 17 дифференцирования, блок 18 контроля процесса дозирования, состоящий из четвертого блока 19 сравнения, первого источника 20 постоянного сигнала, первого ключа 21, блока 22 усреднения и образования модуля, пятого блока 23 сравнения, второго источника 24 постоянного сигнала, первого сумматора 25, первого блока 26 умножения, третьего источника 27 постоянного сигнала, второго блока 28 умножения, четвертого источника 29 постоянного сигнала, второго ключа 30, шестого блока 31 сравнения, третьего 32 и четвертого 33 ключей, седьмого 34 и десятого 35 блоков сравнения, первого блока 36 деления, таймера 37, первого запоминающего блока 38, первого переключателя 39, третьего 40 и восьмого 41 блоков сравнения, шестого 42 и четвертого 43 запоминающих блоков, третьего блока 44 умножения, девятого блока 45 сравнения, пятого запоминающего блока 46, второго 47 и третьего 48 переключателей, первого 49 и четвертого 50 масштабирующих блоков, второго сумматора 51, второго запоминающего блока 52, второго 53 и третьего 54 масштабирующих блоков, третьего сумматора 55, третьего запоминающего блока 56, блок 57 управления расходом второго компонента смеси, состоящий из двенадцатого 58 и одиннадцатого 59 блоков сравнения, четвертого блока 60 умножения, второго 61 и четвертого 62 блоков деления, пятого сумматора 63, третьего блока 64 деления, седьмого запоминающего блока 65, шестого сумматора 66, блока 67 формирования знаковой функции, четырнадцатого 68 и тринадцатого 69 блоков сравнения, пятого блока 70 умножения, пятого 71 и шестого 72 источников постоянного сигнала и пятого ключа 73.

Выходы силоизмерительных датчиков 2 подключены к входу блока 12 измерения сигналов датчиков и к входу блока 13 определения скорости загрузки, в котором последовательно соединены между собой первый блок 14 сравнения, нелинейный усилитель 15, интегратор 16 и блок 17 дифференцирования, причем первый вход первого блока 14 сравнения является входом блока 13 определения скорости загрузки, а второй вход соединен с выходом интегратора 16. Блок 17 дифференцирования соединен с блоком 18 контроля процесса дозирования, причем выход блока дифференцирования подключен к первому входу четвертого блока 19 сравнения, к информационному входу четвертого запоминающего блока 43, к вторым, соединенным между собой входам восьмого 41 и девятого 45 блоков сравнения и к второму входу первого сумматора 25.

Входы блоков 6 и 4 управления затворами первого и второго питателей соединены между собой и подключены к выходу второго блока 8 сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока 12 измерения сигналов датчиков, а второй вход - с выходом четвертого сумматора 9, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого 10 и второго 11 задатчиков. Выходы релейных устройств 5 и 7 соединены между собой и подключены к управляющим входам таймера 37, к вторым входам второго 52 и третьего 56 запоминающих блоков, к первым соединенным между собой управляющим входам второго 47 и третьего 48 переключателей, вторые управляющие входы которых также соединены между собой.

Выход второго блока 8 сравнения соединен с вторым входом двенадцатого блока 58 сравнения, выход первого задатчика 10 подключен к второму входу одиннадцатого блока 59 сравнения. Выход первого источника 20 постоянного сигнала через последовательно соединенные первый 21 и второй 30 ключи подключен к информационному входу третьего 32 ключа, выход четвертого блока 19 сравнения через блок 22 усреднения и образования модуля подключен к первому входу пятого блока 23 сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго источника 24 постоянного сигнала, а выход подключен к управляющему входу первого 21 ключа. Первый вход первого блока 26 умножения соединен с выходом третьего источника 27 постоянного сигнала, второй вход - с выходом пятого блока 70 умножения, а выход - с первым входом первого сумматора 25. Выход первого сумматора соединен с первым входом второго блока 28 умножения, второй вход которого соединен с первыми входами седьмого 34 и десятого 35 блоков сравнения и подключен к выходу четвертого источника 29 постоянного сигнала. Выход второго блока 28 умножения соединен с первым входом шестого блока 31 сравнения, второй вход которого соединен с вторым входом двенадцатого блока 58 сравнения и подключен к выходу второго блока 8 сравнения, выход шестого блока 31 сравнения соединен с управляющим входом второго ключа 30. Второй вход четвертого блока 19 сравнения подключен к выходу шестого сумматора 66, второй вход седьмого блока 34 сравнения соединен с первым информационным входом первого переключателя 39, с вторым входом третьего блока 40 сравнения и первым входом четвертого блока 60 умножения и подключен к выходу таймера 37, выход таймера соединен с входом первого запоминающего блока 38. Выход седьмого блока 34 сравнения соединен с управляющим входом третьего ключа 32, выход первого запоминающего блока 38 соединен с вторым информационным входом первого переключателя 39, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого запоминающего блока 38 и подключен к выходу третьего ключа 32. Выход первого переключателя 39 соединен с первым входом третьего блока 40 сравнения, выход третьего ключа 32 соединен с вторым входом четвертого ключа 33, управляющий вход четвертого ключа 33 соединен с выходом десятого блока 35 сравнения, второй вход которого подключен к выходу третьего блока 40 сравнения. Управляющие входы пятого 73 ключа, четвертого 43, пятого 46, шестого 42 и седьмого 65 запоминающих блоков соединены с вторыми управляющими входами второго 47 и третьего 48 переключателей и подключены к выходу четвертого ключа 33. Первый информационный вход третьего переключателя 48 соединен с выходом шестого запоминающего блока 42, информационный вход которого подключен к выходу первого блока 36 деления, второй вход которого подключен к выходу пятого блока 70 умножения, соединенного вторым входом с вторым входом четырнадцатого блока 68 сравнения и подключенного к выходу шестого источника 72 постоянного сигнала. Второй вход третьего блока 44 умножения соединен с входом блока 3 управления приводом второго питателя и подключен к выходу пятого сумматора 63, второй вход которого соединен с выходом пятого 73 ключа. Выход пятого запоминающего блока 46 подключен к первому информационному входу второго 47 переключателя, второй информационный вход которого соединен с входом третьего масштабирующего блока 54 и подключен к выходу третьего 56 запоминающего блока, информационный вход которого соединен с выходом третьего 55 сумматора, подключенного вторым входом к выходу второго масштабирующего блока 53. Второй информационный вход третьего переключателя 48 соединен с входом четвертого масштабирующего блока 50 и подключен к выходу второго запоминающего блока 52, выход четвертого масштабирующего блока 50 соединен с первым входом второго сумматора 51, подключенного вторым входом к выходу первого масштабирующего блока 49. Выходы второго сумматора 51 и третьего масштабирующего блока 54 соединены соответственно с первыми входами второго запоминающего блока 52 и третьего сумматора 55, вход второго масштабирующего блока 53, второй вход четвертого блока 60 умножения и первые входы четвертого блока 62 деления и шестого сумматора 66 соединены между собой и подключены к выходу второго переключателя 47. Вход первого масштабирующего блока 49 соединен с вторым входом третьего блока 64 деления и подключен к выходу третьего переключателя 48. Второй вход шестого сумматора 66 соединен с выходом второго блока 61 деления, соединенного вторым входом с выходом четвертого блока 62 деления, подключенного вторым входом к выходу одиннадцатого блока 59 сравнения. Выход пятого источника 71 постоянного сигнала соединен с первым входом тринадцатого блока 69 сравнения, второй вход которого подключен к выходу третьего блока 64 деления.

В блоке контроля 18 процесса дозирования последовательно соединены между собой четвертый запоминающий блок 43, восьмой блок 41 сравнения, первый блок 36 деления, третий блок 44 умножения, девятый блок 45 сравнения и пятый запоминающий блок 46.

В блок 57 управления расходом второго компонента смеси последовательно соединены четвертый блок 60 умножения, одиннадцатый блок 59 сравнения, двенадцатый блок 58 сравнения, второй блок 61 деления, третий блок 64 деления, седьмой запоминающий блок 65 и пятый сумматор 63, а также последовательно соединены тринадцатый блок 69 сравнения, четырнадцатый блок 68 сравнения, блок 67 формирования знаковой функции, пятый блок 70 умножения и пятый ключ 73.

Устройство работает следующим образом. Каждый цикл дозирования начинается с одновременного открывания затворов, включения питателей и подачи в грузоприемный бункер 1 обоих компонентов смеси. При этом оперативное управление скоростью загрузки первого компонента не ведется. Его питатель работает в постоянном режиме. Посредством блока 3 управления приводом второго питателя можно оперативно менять режим работы этого питателя, обеспечивая требуемую скорость загрузки второго компонента смеси в грузоприемное устройство. Цикл дозирования заканчивается одновременным закрытием затворов, отключением питателей и прекращением загрузки обоих компонентов смеси.

Командой к завершению очередного i-го цикла дозирования служит достижение сигналом G(τ, i) (G - фактическая суммарная масса компонентов смеси в грузоприемном бункере; τ - величина интервала времени, прошедшего с начала очередного цикла дозирования компонентов), формируемым в блоке 12 измерения сигналов датчиков, поступающих с выхода силоизмерительных датчиков 2, величины, соответствующей заданному значению G^*(i). Сигнал G^*(i) формируется путем суммирования сигналов G*1

(i) и G*2(i) (G*1 и G*2 - заданная масса доз соответственно первого и второго компонентов смеси), поступающих с выходов соответственно первого 10 и второго 11 задатчиков на входы четвертого сумматора 9. Сигнал G^*(i) = G*1(i) + G*2(i) с выхода четвертого сумматора 9 подается на второй вход второго блока 8 сравнения, где из него вычитается сигнал G(τ, i), поступающий с выхода блока 12 измерения сигналов датчиков. Сигнал о полученной величине небаланса ΔG^k(τ, i) = G^*(i) - G(τ, i) с выхода второго блока 8 сравнения поступает на входы блоков 4 и 6 управления затворами питателей. При выполнении условия ΔG^k(τ, i) ≤ 0 отключаются питатели и закрываются затворы первого и второго питателей.

Поскольку в процессе дозирования осуществляется прямое измерение только суммарной массы G компонентов и решение об окончании цикла дозирования принимается по сигналу об этой величине, то возникает необходимость такого согласования скоростей дозирования первого и второго компонентов, чтобы к моменту τ_k окончания i-го цикла дозирования при выполнении условия G(τ_k, i) = G^*(i) были отдозированы заданные массы каждого из компонентов, т. е. G₁(τ_k, i) = G*1

(i) и G₂(τ_k, i) = G*2(i) (C₁ и C₂ - фактическая масса доз первого и второго компонентов смеси). Для решения этой задачи в состав устройства введен блок 57 управления расходом второго компонента смеси. В этом блоке формируется фактический сигнал управления скоростью дозирования второго компонента смеси I_г(τ, i), поступающий на вход блока 3 управления приводом второго питателя. При этом используются сигналы о следующих параметрах процесса дозирования: программная скорость дозирования первого компонента Vn1(i) на i-м цикле, соответствующем режиму работы первого питателя; величина интервала времени τ(i), прошедшего с момента начала i-го цикла; заданная масса первого компонента G*1(i); величина небаланса ΔG^k(τ, i) заданного G^*(i) и фактического G(τ, i) значений суммарной массы компонентов; программный коэффициент kn2(i) связи между величинами сигнала I₂(τ, i) и скоростью V₂ дозирования второго компонента смеси. По этим данным оцениваются величины отдозированных масс каждого из компонентов к моменту τ(i), рассчитывается требуемое (программное) значение скорости Vn2(τ, i) дозирования второго компонента и соответствующая ему величина сигнала Ip2(τ, i) рабочего управления приводом второго питателя, обеспечивающего к моменту времени τ_k окончания цикла при G(τ_k, i) = G^*(i) выполнение условий G₁(τ_k, i) = G*1(i) и G₂(τ_k, i) = G*2(i). Одновременно рассчитывается программное значение суммарной скорости дозирования компонентов смеси Vⁿ(τ, i).
Под действием различного рода возмущений, например изменений влажности и гранулометрического состава компонентов смеси, фактические значения параметров процесса дозирования могут существенно отклоняться от их запрограммированных значений. Поэтому устройством предусматривается возможность периодического оценивания фактических значений скорости V₁ дозирования первого компонента и коэффициента k₂ зависимости скорости V₂ дозирования второго компонента от величины сигнала I₂ управления скоростью дозирования второго компонента посредством экспериментальных (пробных) воздействий ΔIn2 по управляющему входу привода второго питателя. Для этого в блоке 57 управления расходом второго компонента предусматривается определение величины и знака пробного воздействия, его реализация путем добавления к рабочему управлению приводом второго питателя. Однако команда на реализацию пробного воздействия поступает из блока 18 контроля процесса дозирования.

В блоке 18 контроля процесса дозирования контролируется величина интервала времени τ(i), прошедшего с момента начала i-го цикла дозирования, осуществляется сравнение сигнала V(τ, i) (V_(τ,i)/ - фактическая суммарная скорость дозирования компонентов), поступающего с выхода блока 13 определения скорости загрузки, с сигналом Vⁿ(τ, i) (Vn(τ,i)

- запрограммированное значение скорости дозирования компонентов), поступающим из блока 57 управления расходом второго компонента. При появлении устойчивых отклонений V(τ, i) от Vⁿ(τ, i) и при наличии необходимого запаса времени для реализации пробного воздействия до окончания текущего i-го цикла дозирования в этом блоке формируется команда на нанесение пробного воздействия, реализуемая в блоке 57 управления расходом второго компонента. В блоке 18 контроля процесса дозирования контролируется фактическая длительность пробного воздействия и формируется команда на прекращение пробного воздействия. По результатам пробного воздействия здесь же рассчитываются оценки параметров и процесса на текущем цикле дозирования, экстраполируются оценки этих параметров для последующих циклов дозирования, формируются текущие программные значения параметров kⁿ(i) и Vn2(i), сигналы о которых подаются в блок 57 управления расходом второго компонента смеси.

На очередном цикле дозирования описанный цикл работы устройства для весового дозирования веществ, подлежащих смешиванию, повторяется.

Изобретение относится к устройствам для многокомпонентного дозирования. Цель изобретения - повышение точности дозирования за счет контроля поступления каждого из веществ при их одновременной загрузке. В бункер производится подача обоих компонентов смеси с задатчиков. Устройством предусматривается возможность периодического оценивания фактических значений скорости дозирования первого компонента и коэффициента зависимости скорости дозирования второго компонента от величины сигнала управления скоростью дозирования второго компонента посредством экспериментальных воздействий по управляющему входу привода второго питателя. Для этого в блоке управления расходом второго компонента предусматривается определение величины и знака пробного воздействия, его реализация путем добавления к рабочему управлению приводом второго питателя. Команда на реализацию пробного воздействия поступает из блока контроля процесса дозирования. 1 ил.

Устройство для весового дозирования веществ, подлежащих смешиванию, содержащее грузоприемный бункер, установленный на силоизмерительные датчики, подключенные к блоку измерения сигналов и блоку определения скорости загрузки, состоящего из последовательно соединенных первого блока сравнения, нелинейного усилителя, интегратора и блока дифференцирования, при этом второй вход первого блока сравнения соединен с выходом интегратора, блок управления приводом второго питателя, блоки управления затворами первого и второго питателей с релейными устройствами, первый и второй задатчики, второй блок сравнения, блок контроля процесса дозирования, состоящий из последовательно соединенных первого блока умножения и первого сумматора, последовательно соединенных таймера и первого запоминающего блока, последовательно соединенных первого переключателя и третьего блока сравнения, последовательно соединенных второго сумматора и второго запоминающего блока, четвертого, пятого, шестого и седьмого блоков сравнения, первого и второго ключей, второго и третьего переключателей, первого и второго масштабирующих блоков, третьего запоминающего блока и второго блока умножения, причем входы блоков управления затворами первого и второго питателей соединены между собой и подключены к выходу второго блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов, выходы релейных устройств соединены между собой и подключены к управляющим входам таймера и второго и третьего запоминающих блоков, выход блока дифференцирования подключен к первому входу четвертого блока сравнения, первые управляющие входы второго и третьего переключателей соединены между собой и подключены к выходам релейных устройств, вторые управляющие входы второго и третьего переключателей соединены между собой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дозирования за счет контроля поступления каждого вещества при их одновременной загрузке, в него введены четвертый сумматор, первый, второй, третий и четвертый источники постоянного сигнала, блок усреднения и образования модуля, четвертый масштабирующий блок, шестой запоминающий блок, последовательно соединенные третий и четвертый ключи, последовательно соединенные четвертый запоминающий блок, восьмой блок сравнения, первый блок деления, третий блок умножения, девятый блок сравнения и пятый запоминающий блок, последовательно соединенные третий масштабирующий блок и третий сумматор, блок управления расходом второго компонента смеси, состоящий из последовательно соединенных четвертого блока умножения, одиннадцатого блока сравнения, двенадцатого блока сравнения, второго блока деления, третьего блока деления, седьмого запоминающего блока и пятого сумматора, последовательно соединенных тринадцатого блока сравнения, четырнадцатого блока сравнения, блока формирования знаковой функции, пятого блока умножения и пятого ключа, четвертого блока деления, шестого сумматора, пятого и шестого источников постоянного сигнала, причем первый и второй входы четвертого сумматора соединены с выходами соответственно первого и второго задатчиков, выход четвертого сумматора подключен к второму входу второго блока сравнения, второй вход первого сумматора подключен к выходу блока дифференцирования, выход первого источника постоянного сигнала через последовательно соединенные первый и второй ключи подключен к информационному входу третьего ключа, выход четвертого блока сравнения через блок усреднения и образования модуля подключен к первому входу пятого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго источника постоянного сигнала, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, первый вход первого блока умножения соединен с выходом третьего источника постоянного сигнала, а второй вход первого блока умножения соединен с выходом пятого блока умножения, выход первого сумматора соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с первыми входами седьмого и десятого блоков сравнения и подключен к выходу четвертого источника постоянного сигнала, выход второго блока умножения соединен с первым входом шестого блока сравнения, второй вход которого соединен с вторым входом двенадцатого блока сравнения и подключен к выходу второго блока сравнения, выход шестого блока сравнения соединен с управляющим входом второго ключа, второй вход четвертого блока сравнения подключен к выходу шестого сумматора, второй вход седьмого блока сравнения соединен с первым информационным входом первого переключателя, с вторым входом третьего блока сравнения и первым входом четвертого блока умножения и подключен к выходу таймера, выход седьмого блока сравнения соединен с управляющим входом третьего ключа, выход первого запоминающего блока соединен с вторым информационным входом первого переключателя, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого запоминающего блока и подключен к выходу третьего ключа, управляющий вход четвертого ключа соединен с выходом десятого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу третьего блока сравнения, управляющие входы пятого ключа, четвертого, пятого, шестого и седьмого запоминающих блоков соединены с вторыми управляющими входами второго и третьего переключателей и подключены к выходу четвертого ключа, информационный вход четвертого запоминающего блока и вторые входы восьмого и девятого блоков сравнения соединены между собой и подключены к выходу блока дифференциатора, первый информационный вход третьего переключателя соединен с выходом шестого запоминающего блока, информационный вход которого подключен к выходу первого блока деления, второй вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, соединенного вторым выходом с вторым входом четырнадцатого блока сравнения и подключенного к выходу шестого источника постоянного сигнала, второй вход третьего блока умножения соединен с входом блока управления приводом второго питателя и подключен к выходу пятого сумматора, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа, выход пятого запоминающего блока подключен к первому информационному входу второго переключателя, второй информационный вход которого соединен с входом третьего масштабирующего блока и подключен к выходу третьего запоминающего блока, информационный вход которого соединен с выходом третьего сумматора, подключенного вторым входом к выходу второго масштабирующего блока, второй информационный вход третьего переключателя соединен с входом четвертого масштабирующего блока и подключен к выходу второго запоминающего блока, выход четвертого масштабирующего блока соединен с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к выходу первого масштабирующего блока, вход второго масштабирующего блока, второй вход четвертого блока умножения и первые входы четвертого блока деления и шестого сумматора соединены между собой и подключены к выходу второго переключателя, вход первого масштабирующего блока соединен с вторым входом третьего блока деления и подключен к выходу третьего переключателя, второй вход шестого сумматора соединен с выходом второго блока деления, соединенного вторым входом с выходом четвертого блока деления, подключенного вторым входом к выходу одиннадцатого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика, выход пятого источника постоянного сигнала соединен с первым входом тринадцатого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу третьего блока деления.