Способ автоматического управления процессом сушки при активном вентилировании сена Советский патент 1991 года по МПК F26B25/22 

Изобретение относится к области сушки сена активным вентилированием и может быть использовано в сельском хозяйстве при проектировании систем автоматизированного управления сушкой сена

Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение точности 2 управления о

На фиг„1 изображена установка для осуществления процесса сушки сена методом активного вентилирования на фиг„2 - структурная схема3 устройства автоматического управле- ния процессом сушки при активном вентилировании сена; на фиг.З - структурная схема блока управления,1 на фиг.4 - схема блока сравнения;3 на фиг„5 - блок-схема алгоритма аналого-цифрового преобразования в блоке сравнения; на фиг.6 - блок-схема алгоритма управления процессом сутки в целом на фиг„7 - график зависи- д мости равновесной влажности сена W от относительной влажности воздуха $

Установка для сушки сена активным вентилированием содержит устройство 1 управления9 связанное с вентиля- 4 тором 2 и датчиком 3 относительной влажности окружающего воздуха, воздухораспределительную установку 4 в виде канала, на которой скирдуется сено 5.5

Устройство 1 автоматического управления содержит блок 6 управления с группой выходов 7 и 8, блок 9 сравнения с входом 10 и выходом 11, регистр-защелку 12 с группой выходов 13, постоянное запоминающее устройство 14, выходное согласующее устройство 15 с группой выходов 16 и ревер- сивный магнитный пускатель 17.

Для реализации алгоритма управления процессом сушки блок 6 управления связан группой выходов 7 С регистром-защелкой 12, которая через группу выходов 13 обеспечивает инициализацию постоянного запоминающего устройства 14, связанного через группу выходов 7 с блоком управления .

Другая группа выходов 8 блока 6 управления подключена к выходному согласующему устройству 15, которое через группу выходов 16 обеспечивает управление реверсивным магнитным пускателем 17, включающим двигатель.

Блок 6 управления содержит .арифметико-логическое устройство (АЛУ) 18 с группой выходов-входов 19, аккумулятор 20, регистр 21 промежуточного хранения, регистр 22 команд с выходом 23, дешифратор 24 команд с выходом 25 встроенное оперативное запоминающее устройство 26 данных (ОЗУ) с входом 27, регистр 28 адреса, генератор 29 тактовых импульсов с выхо- дом 30, таймер-счетчик 31, буфер- фиксатор 32 канала ввод-вывода, буфер-фиксатор 33 канала .иных и счетчик 34 команд.

Входы-выходы 19 блока 6 управления служат информационной шиной обмена данными между АЛУ 18, аккумуля- i тором 20, регистром 21 промежуточного хранения, регистром 22 команд, регистром 28 адреса, встроенным ОЗУ 26 - данных, буфером-фиксатором 32 канала ввода-вывода, буфером-фиксатором 33 канала данных, таймером-счетчиком 31 и счетчиком 34 команд. Причем выход 23 регистра 22 команд соединен с дешифратором 24 команд, вход 27 встроенного ОЗУ 26 соединен с регистр ром 28 адреса ОЗУ, выход 30 генерато5.165

pa тактовых импульсов соединен с таймером-счетчиком 3 1 .

Для реализации данного технического решения могут быть использованы известные технические средства.

Для реализации способа автоматического управления процессом сушки при активном вентилировании сена необходимо выполнение следующих опера- ций: измерение относительной влажности окружающего воздуха, сравнение ее с уставкой граничной влажности, записанной оператором в ОЗУ 26, принятие решения в зависимости от резуль- татов сравнения, автоматическое изменение уставки через определенное время вентилирования, подсчет суммарного времени вентилирования и вынужденного простоя вентилятора, под- ключение в зависимости от метеорологических условий калориферов для подогрева воздуха и т.д.

Для того, чтобы учесть необходимое уменьшение уставки граничной влаж- ности воздуха в процессе сушки обусловленное снижением равновесной влажности сена, пользуются известной гра фической зависимостью указанных параметров (фиг . 7) , которую можно опи- сать с помощью эмпирической формулы, имеющей вид

W -0, + 1,65Cf- 58.

Средняя и максимальная относитель- ная ошибка формулы для (V 60-85% не превышает 6,5%.

Используя эту зависимость, можно определить, какую относительную влажность должен иметь воздух для обеспечения процесса поглощения влаги из высушиваемого сена и одновременно мож но определить, до какой равновесной

влажности W может быть досушено

сено при данной граничной влажности воздуха ,

Например, при уставке граничной влажности, равной соответственно 85, 80, 70 и 65, сено может быть досуше- но до равновесной влажности 30, 25 18,5 и 17%.

Пусть, например, первоначальная уставка граничной влажности выбрана равной 85%.

Если реальная влажность окружающего воздуха ниже этой уставки, то сено непрерывно вентилируется на протяжении 40-50 ч, а затем происходит

5 ,-,

5

,

0

автоматическое изменение уставки граничной влажности на следующее значение, например 80%, и опять продолжается непрерывное вентилирование при реальной влажности ниже 80%, и т.д. до конца сушки через 190-200 ч общего вентилирования.

Если погодные условия стали вдруг неблагоприятными и реальная влажность воздуха превышает значение усгавки.то непрерывное вентилирование прекращается, но во избежание самонагрева сена периодически осуществляется принудительный продув сена в течение часа.Причем по мере уменьшения уставки граничной влажности, т.е. по мере высыхания сена и снижения опасности его самонагрева интервал между продувками увеличивается от 3-4 ч при до 14-16 ч 65%.

При длительных неблагоприятных погодных услопиях и, соответственно, длительном вынужденном простое вентилятора оператор может при наличии калориферов досушить сено до кондиции подогретым воздухом.

В устройстве 1 управления сигнал от датчика 3 поступает на вход блока 9 сравнения, представляющий собой компаратор (фиг ,4). На другой вход 10 компаратора поступает сигнал от блока 6 управления- Выход 11 компаратора соединен с блоком управления.

С помощью компаратора можно реализовать аналого-цифровое преобразование сигнала, поступающего от датчика влажности, т.е. измерить величину этого сигнала, воспользовавшись методом широтно-импульсной модуляции (или методом рабочего цикла), основанного на том, что если на контур RC подавать повторяющиеся кратковременные импульсп напряжения, то конденсатор арядится до какого-то среднего напряжении, так как постоянная времени RC контура достаточно велика по сравнению с периодом импульса подзарядки .

В данном случае сигнал от датчика влажности через R -C поступает на вход Тсомпаратора, Конделсатор С при этом заряжается до величины входного сигнала. Компаратор сравнивает величины напряжений на конденсаторах С и С .. Если напряжение на С t меньше, чем на С-, то на выходе 11 компаратора появляется сигнал низкого уровня, обработав который, блок ЈП-

равнения вьщает сигнал высокого уровня, поступающий на вход 10, который подзаряжает конденсатор С .

Если, наоборот, напряжение на С, больше чем на С, то на входе 10 компаратора будет сигнал низкого уровня и конденсатор С будет разряжаться .

Таким образом, при этом методе напряжение на конденсаторе С все : время сравнивается и приближается к величине напряжения на конденсаторе т.е. Uc и Uex. При этом методе величину сигнала можно най- |ти довольно точно, измеряя время заряда и разряда конденсатора Cf:

(U ч - U0) T

Г, +

-и

где U

и,

напряжение высокого уровня ( логическая 1)| напряжение низкого уровня (логический О); Т ц - время разряда конденсатора

С 9

TЈ - время заряда конденсатора С,.

Время Т и Т измеряется с помощью двух счетчиков в блоке управления, один из которых считает Т, , а дру

той сумму Т ,, + Т я.

(фиг.5).

В зависимости от относительной влажности окружающего воздуха, измеряемой датчиком 3 устройство 1 уп- равленкя вырабатывает команду на включение двигателя вентилятора 2, который продувает через воздухораспрделительный канал 4 сено 5.

Устройство 1 управления работает следующим образом. Каждая операция „ которую выполняет блок управления, идентифицируется единственным байтом информации, называемым кодом команды или кодом операции. Выборка ко манды осуществляется следующим образом. Первоначально адрес, хранящийся в счетчике 34 команд, передается по выходу через регистр-защелку в потоянное запоминающее устройство, из которого адресованный байт команды возвращается в устройство управления запоминающее его в регистре 22 команд. Код команды, записанный в регистре команд, поступает по выходу 2 в дешифратор команд, где дешифруется и преобразуется в выходные сигналы, которые управляют функциями АЛУ 18, АЛУ выполняет арифметические

0

5

0

5

0

35

0 45 505

и логические операции с двоичными числами: принимает 8-разрядные слова данных от одного или двух источников и генерирует 8-разрядный результат под управлением сигналов дешифратора 24 команд. АЛУ 18 может выполнять- функции сложения с переносом или без него, операции И, ШШ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инкрементирование (декременти- рование содержимого регистров), циклический сдвиг влево, вправо. Если команда двухбайтовая, то первый байт выбранный из памяти, помещается в регистр 22 команд, а следующий байт - в регистр 21 промежуточного хранения . После дешифрации команды начинается фаза выполнения команды.

Кроме того, АЛУ 18 выполняет арифметические и логические операции с двоичными числами, в нем же вырабатываются биты признаков, которые отражают условия, возникающие в процессе арифметических операций. В за-- висимости от состояния бита признака реализуются переходы при выполнении программы,, Обычно один из операндов, с которыми работает АЛУ, содержится в аккумуляторе 20 При выполнении операций аккумулятор является регистром-источником-- данных (содер- жит операнд) или регистром-приемником (содержит результат). Данные какала ввода-вывода и канала данных обычно проходят через аккумулятор. Резидентная память для оперативного запоминания данных организовывается из нескольких 8-разрядных регистров и используется для хранения часто требуемых промежуточных результатов. Генератор 29 тактовых импульсов, соединенный по выходу 30 с таймером-счетчиком 31, в совокупности обеспечивают инициализацию работы устройства управления, подсчет внешних событий и получение точных временных интервалов.

Таким образом, при способе автоматического управления процессом сушки при активном, вентилировании сена сравнивают текущее значение относительной влажности атмосферного воздуха с ее заданным граничным значением (уставкой), при получении положительного результата сравнения подачу воздуха осуществляют периодически (во. избежание саморазогрева сена), а при отрицательном результате подачу воздуха ведут постоянно. Суммарное вре-

мя подачи воздуха составляет 190- 200 ч, причем в период постоянной по-. дачи воздуха равномерно меняют заданное граничное значение его отнрси- | тельной влажности (на 5% через каж- дые 45-50 ч суммарной подачи воздуха) до достижения им значения равновесной конечной влажности сена. При .этом в период периодической подачи воздуха после каждого происшедшего изменения граничного значения его относительной влажности увеличивают время отключения вентилятора (т.е. продувку сена для исключения его саморазогрева ведут реже),

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом сушки при активном вентилировании сена путем измерения относительной влажности атмосферного воздуха, сравнения полученного значения влажности с ее заданным граничным

значением и по результату сравнения осуществляют включение вентилятора отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения точности управления, при получении положительного результата сравнения подачу воздуха осуществляют периодически, при отрицательном результате подачу воздуха ведут постоянно и общее суммарное время подачи воздуха равно 190-200 ч, причем в период постоянной подачи воздуха равномерно меняют заданное граничное значение его относительной влажности до достижения им значения равновесной

конечной влажности сена, а в период

периодической подачи увеличивают гвремя отключения вентилятора.

Изобретение относится к автоматизации процессов сушки при активном вентилировании сена может быть использовано в сельском хозяйстве и позволяет .интенсифицировать процесс сушки и повысить точность управления. Для этого в устройстве управления 1 сравнивают текущее значение относительной влажности атмосферного г воздуха измеряемое датчиком 3 с граничным заданным значением. Причем, если результат сравнения положительный то подачу воздуха ведут периодически (для предотвращения саморазогрева сена). Если результат сравнения отрицательный то подачу возду(Л

ч

фуг.2

(

ЩигЗ

/Начало преобразования Vподпрограммы

Очистить счетчик

Загрузить счетчик общего времени Т + Т2 для обнаружения переполнения - счетчика

Компаратор 1

Да

Подать положительное напряжение

Инкрементировать счетчик

Инкрементировать счетчик

Нет

Преобразование окончено. Возврат к основной программе

)

Нет

Uc,Ub

Подать отрицательное напряжение

Задержка для уравнивания времени

Фиг. 5

Измерение текущей влажности Воздуха

Отключение 1 Вентилятора J

TfOObtf.uftnaffKtf граничной ълажноищнак- tt/мально вопустиноео времени останова, увеличение бремени уставки следующего та/юзом

I

I

давнего/

Мет

вклнкение Вентилятора

AQ

Да

Нет

Конец процесса сушки

Фиг. 6

ад

1 J0

Г

1

Ю

60 л 70М30 f ,

Относительная влажность Воздуха tpЈ%J

Фиг. 7