Устройство управления весовым порционным дозатором Советский патент 1992 года по МПК G05D7/00 

Изобретение относится к области автоматического управления, в частности, к устройствам уп эавления весодозирующей техникой, преимущественно в системах управления дозированием различных веществ, предназначенных для дальнейшего смешивания, например, при приготовлении композиции в производствах синтетических моющих среде гс (CMC).

Известно устройство управления весовым порционным дозатором, содержащее датчик веса, преобразователь, задатчик пер л-руза, компаратор напряжения, три цифровых компаратора, сумматор, пять элементов памяти, три ключа, коррекции нуля, задатчики грубого и точного веса, нуля и зоны нуля, элементы задержки и ИЛИ.

Известно ; устройство обеспечивает высокую точность дозирования, однако надежность работы устройства недостаточна из-за отсутствия допускового контроля величины измерительного сигнала и уставок на взвешивание

Из известных наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство управления, весовым порционным дозатором, содержащее датчик веса, преобразователь, зздатчики перегруза, грубого и точного веса, нуля, зоны нуля и допуска, а также датчик перегруза, цифроаналоговый преоб-, разователь (ЦДП), компаратор напряжения, три цифровых компаратора, два сумматора, пять элементов памяти, три ключа, блок коррекции нуля, элементы задержки и сравнения и два элемента ИЛИ. Известное устройство обеспечивает высокую надежность работы за счет контроля допустимой величины загружаемого в дозатор материала как по весу, так и по объему а также допускового контроля диапазона из менения сигнала текущего веса и исправности цепей задатчиков на взвешивание Однако производительность известного устройстоа недостаточна по следующей причине

(Л

С

™ Ы

00

IOO

Величина уставки на взвешивание известным устройством ограничивается следующим соотношением:

Ммакс НПД- ДН- А М,(1)

где Ммакс - максимальное значение уставки, устанавливаемое на задатчике точного веса;

НПД - величина наибольшего предела дозирования, устанавливаемая на задатчике перегруза ;

АН- допустимая величина сдвига нуля, устанавливаемая на задатчике зоны

ДМ - допуск на величину дозы, устанавливаемый на задатчике допуска,

При работе на верхнем пределе диапазона взвешивания (т.е. с максимальной производительностью) предельное значение величины уставки на взвешивание составляет

мпред нпд. ДН;од

так как с учетом (1)

мпред ммаЛ{3)

то известным устройством осуществляется избыточное ограничение уставки (при работе на верхнем пределе диапазона взвешивания) в пределах НПД-АН- ДМ Mi НПД-Д Н.(4)

где Mi - величина уставки дозатора.

Вышеизложенное снижает (ограничивает) производительность известного устройства, особенно при работе с произвольной или оперативно изменяемой рецептурой.

Целью изобретения является повышение производительности дозирования за счет расширения допустимого диапазона взвешивания при работе с предельными навесками.

Поставленная цель достигается дополнительным введением в известное устройство третьего сумматора, второго элемента сравнения и мультиплексора, разрядные выходы которого подключены к разрядным выходам ЦАП, а первые разрядные входы - к соответствующим разрядным выходам второго сумматора и соответствующим разрядным входам второго элемента сравнения, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, вторые разрядные входы которого соединены с разрядными входами первого элемента сравнения и разрядными выходами третьего сумматора, первые и вторые разрядные входы которого подключены к соответствующим разрядным входам второго сумматора, а вторые разрядные входы второго элемента сравнения соединены с соответствующими разрядными выходами задатчика перегруза,

На чертеже приведена блок-схема устройства.

УстройстЁО управления весовым порционным дозатором содержит датчик 1 веса, преобразователь 2, задатчик 3 перегруза, компаратор 4 напряжения, сумматор 5, элемент б памяти, ключи 7 и 8, блок 9 коррекция

нуля, ключ 10, задатчики 11 грубого веса и 12 зоны нуля, цифровой компаратор 13, задатчик 14 нуля веса, цифровые компараторы 15 и 16, задатчик 17 точного веса, элементы 18 задержки, 19 памяти, ИЛИ 20,

элементы 21, 22, 23 памяти, задатчик 24 допуска, датчик 25 перегруза, элемент 26 сравнения, сумматор 27, цифроаналоговый преобразователь 28, элемент ИЛИ 29, сумматор 30, элемент 31 сравнения и мультиплексор32.

Устройство работает-следующим образом

В исходном состоянии (при включении питания) все элементы 6,19.21,22,23 памяти устанавливаются в нулевое состояние по цепи сброс по питанию (условно не показана). На входе Пуск устройства присутствует сигнал логического О, а на входе Разгрузка - логической 1 (включен режим разгрузки дозатора, т.е. открыт донный клапан весового бункера). Последним сигналом выключается блок 9 коррекции нуля, на выходах которого формируются нулевые сигналы Все ключи, 8 и 10вьи лючены, а на выходах элементов 13,15,16 и 18 устанавливаются сигналы логического О.

На выходах соответствующих задатчи- ков формируются сигналы, соответствующие следующим значением:

3 - наибольший предел дозирования (НПД);

11 - задание на грубую дозировку; 12-допустимый сдвиг нуля веса( А Н); 14 - численное значение нуля веса;

17-общее задание (уставка) на взвешивание (Mi);

24 - допуск на величину дозы (А М). В результате на выходе соответствующих блоков устанавливаются следующие

сигналы:

l)27 Mi + AM+ А Н(5)

изо Mi + А Н(6)

Указанные сигналы подаются на соот- ветствующие входы мультиплексора 32 выходной сигнал которого используется для контроля допустимого диапазона изменения сигнала текущего веса.

Управление указанным мультиплексором осуществляется элементом 31 сравнения, который проверяет условие:

Mi+ A M+ Д (7)

При выполнении последнего условия на выходе элемента 31 формируется сигнал логической 1, переключающий сигнал со входа 1 мультиплексора 32, соответствующий выражению (5), на выход указанного мультиплексора.

Если условие (7) не выполняется, то на выходе элемента 31 сравнения формируется сигнал логического О, коммутирующий на выход мультиплексора 32 сигналы с его нулевого входа соответствующий выражению (6).

Сигнал уставки на взвешивание (Mi), формируемый на выходе задатчика 17 точного веса, суммируется на выходе суммато- ра 27 с величиной допуска (А М) и величиной допустимой зоны нуля ( Д Н) и подается на соответствующие входы мультиплексора 32 и элемента 31 сравнения, на другой вход которого с выхода задатчика 3 перегруза П9ступ ает величина НПД, Если величина уставки лежит в допустимой зоне (с учетом допуска), т.е. выполняется соотношение (7), соответствующее условию

Mi Ммакс.(8)

то на выходе элемента 31 сравнения формируется сигнал логической 1, поступающей на управляющий вход мультиплексора 32, на вы ход которого коммутируется сигнал канала 1, соответствующий величине.

U32 U27 Mi + А М + Д Н(9)

Указанный сигнал, установленный на выходе сумматора 27, соответствует величине допустимой зоны изменения сигнала текущего веса и подается на вход ЦАП 28 для преобразования в аналоговую форму (для контроля величины сигнала текущего веса).

Если условие (7) не выполняется, то на выходе элемента 31 сравнения формируется сигнал логического О, а величина допустимой зоны изменения сигнала текущего веса на выходе мультиплексора 32 соответствует значению

U32 + A H,(10)

установленному на выходе сумматора 30, а устройство работает в зоне предельных навесок (с максимальной производительностью). Одновременно последний сигнал подается на вход элемента 26 для сравнения с величиной НПД (с выхода задатчика 3).

Если выполняется соотношение

Mi+ Д Н НПД,(11)

то на выходе элемента 26 сравнения формируется сигнал логического О, а устройство

работает на верхнем пределе диапазона взвешивания. «

Если условие (11) не выполняется, то на выходе элемента 26 устанавливается сигнал

5 логической 1, т.е. формируется сигнал Ошибка, свидетельствующий о неверной установке задания на взвешивание или его допуска (или неисправности соответствующих задатчиков), который через элемент

0 ИЛИ 20 формирует на выходе сигнал Стоп (запрет на включение загрузки). После устранения неисправности и выполнения соотношения (11) сигналы Ошибка и Стоп автоматически снимаются.

5 При запуске дозатора в работу режим разгрузки выключается (закрывается донный клапан весового бункера) и снимается запрет на включение блока 9.

Сигнал Пуск дозатора поступает на

0 управляющий вход ключа 7, который соединяет через сумматор 5 выход преобразователя 2 с одним из входов компаратора 13, другим своим входом связанного с задатчи- ком 12 зоны нуля. Если сигнал фактическо5 го нуля веса находится вне пределов допустимой зоны, срабатывает компаратор

13,и сигнал логической 1 запоминается элементом 19 памяти, который формирует на выходе аварийный сигнал Нет нуля,

0 выключающий элемент 18 задержки, и через элемент ИЛИ 20 - сигнал Стоп (запрет на включение загрузки). Если сигнал фактического нуля веса находится в пределах допустимой зоны, то сигналы Нет нуля и

5 Стоп не формируются и элемент 18 задержки не выключается.

После окончания сигнала Пуск дозатора закрывается ключ 7, а на выходе элемента 18 задержки формируется сигнал

0 логической 1, который запоминается элементом 6. В результате сигнал логической 1 с выхода элемента 6 поступает на управляющий вход ключа 8, который соединяет выход преобразователя 2 через сумматор 5

5 со входом блока 9. Этот блок запоминает величину фактического нуля и изменяет ее до величины нуля, заданной задатчиком

14.При этом срабатывает компаратор 15, сигнал логической 1 с его выхода запоми0 нается элементом 21, который формирует на выходе сигнал нуль. Под действием этого сигнала сбрасывается элемент 6, который закрывает ключ 8, а блок 9 формирует на своем другом выходе сигнал разности меж5 ду фактическим и заданным нулем веса, который поступает на вход сумматора о для алгебраического суммирования с сигналом измерения от преобразователя 2.

Сигнал Нуль с выхода элемента 21 памяти поступаетЧакже в цепь включения исполнительного механизма загрузки (не показан) и на управляющий вход ключа 10, который открывается и соединяет выход сумматора 5 с одним из входов компаратора 16, другими своими входами связанного с за- датчиками 11 грубого и 17 точного веса.

При наборе грубого веса на первом выходе компаратора Сформируется сигнал логической 1, который запоминается элементом 22, а на выходе его появляется сигнал грубый вес, переключающий исполнительный механизм загрузки дозатора в режим досыпки (доливки),

При наборе точного веса на втором выходе компаратора Сформируется сигнал логической 1, который запоминается элементом 23, а на выходе его появляется сигнал Точный вес, отключающий исполнительный механизм загрузки и устанавливающий в исходное состояние элементы 21 и 22 памяти. В результате закрывается ключ 10 и отключает выход сумматора 5 от входа компаратора 16

При включении режима разгрузки происходит сброс памяти нуля веса в блоке 9 и сброс элемента 23 памяти, устройство переходит в исходное состояние. С приходом очередного импульса Пуск цикл работы устройства управления весовым порционным дозатором повторяется.

При превышении сигналом текущего веса максимально допустимой (для данной дозировки) величины срабатывает компаратор 4 и через элемент ИЛИ 29 формирует аварийный сигнал Перегруз а через элемент ИЛИ 20 - сигнал Стоп аварийного отключения исполнительных механизмов загрузки

При достижении загружаемым в весовой бункер дозатора материалом предельного уровня срабатывает датчик 25 перегруза и через элемент ИЛИ 29 также формирует аварийные сигналы Перегруз и Стоп.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить производительность дозирования за счет расширения допустимого диапазона взвешивания путем устранения избыточного ограничения величины уставки на взвешивание при работе с предельными навесками. А это, в свою очередь, позволяет повысить эффективность использования предлагаемого устройства в системах управления дозированием различных веществ, например, при приготовлении композиции в производствах CMC, особенно при работе с произвольной или оперативно изменяемой рецептурой.

Формула изобретения

Устройство управления весовым порционным дозатором содержащее датчик веса

подключенный выходом к входу преобразователя, три ключа, информационные входы которых соединены с выходом сумматора, подключенного первыми разрядными входами к соответствующим разрядным выходам преобразователя, первый цифровой компаратор, подключенный первым счетным входом к выходу первого ключа, а выходом - к входу первого элемента памяти,

0 второй цифровой компаратор, подключенный первым счетным входом к выходу второго ключа, а первым выходом - к первому входу второго элемента памяти, третий цифровой компаратор, связанный первыми раз5 рядными входами с соответствующими выходами задатчика нуля веса, а выходом - с первым входом третьего элемента памяти, подключенного выходом к управляющему входу второго ключа и первому входу

0 четвертого элемента памяти, соединенного выходом с управляющим входом третьего ключа, а также элемент задержки, задатчик грубого веса и задатчик точного веса, подключенный разрядными выходами к со5 ответствующим вторым разрядным входам второго цифрового компаратора, при этом выходами Грубый вес и Нуль являются выходы соответственно второго и третьего элементов памяти, а также компаратор на0 пряжения, подключенный первым входом к выходу преобразователя, задатчик перегруза, первый элемент ИЛИ, подключенный первым входом к выходу первого элемента памяти, а выходом - к первому

5 входу элемента задержки, связанного выходом с вторым входим четвертого элемента памяти, а вторым входом - с управляющим входом первого ключа, задатчик зоны нуля, подключенный разрядными выходами к

0 соответствующим вторым разрядным входам первого цифрового компаратора, пятый элемент памяти подключенный первым входом к второму выходу второго цифрового компаратора, а выходом - к вторым входам

5 второго и третьего элементов памяти, и блок коррекции нуля, связанный первым входом с выходом третьего ключа, вторым входом - с вторым входом пятого элемента памяти, выходом - с вторым входом третье0 го цифрового компаратора, а разрядными выходами - с соответствующими вторыми разрядными входами сумматора, причем разрядные выходы задатчика грубого веса соединены с соответствующими третьими

5 разрядными входами второго цифрового компаратора, входами Пуск и Разгрузка устройства являются вторые входы соответственно элемента задержки и пятого элемента памяти, а выходами Нет нуля, Стоп и Точный вес устройства являются

выходы соответственно первого элемента памяти, первого элемента ИЛИ и пятого элемента памяти, а также содержащее задат- чик допуска, датчик перегруза, первый элемент сравнения, второй сумматор, циф- роаналоговый преобразователь vb второй элемент ИЛИ, включенный между выходом компаратора напряжения и вторым входом первого элемента ИЛИ, третий дополнительный вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, первые разрядные входы которого подключены к соответствующим разрядным выходам задатчика перегруза, выход цифроаналого- вого преобразователя соединен с вторым входом компаратора напряжения, разрядные выходы задатчика зоны нуля подключены к первым разрядным входам сумматора, вторые разрядные входы которого подключены к соответствующим раз- рядным выходам задатчика допуска, а третьи разрядные входы - к соответствующим разрядным выходам задатчика точного веса, причем выход датчика перегруза соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом

Перегруз устройства, выходом Ошибка которого является выход первого элемента сравнения, отличающееся тем, что с целью повышения производительности ди- зирования, в устройство введены третий сумматор, второй элемент сравнения и мультиплексор, разрядные выходы которого подключены к разрядным входам цифроа- налогового преобразователя, а первые разрядные входы - к соответствующим разрядным выходам второго сумматора и соответствующим разрядным входам второго элемента сравнения, выход которого под- к лючен к управляющему входу мультиплексора, вторые разрядные входы которого соединены с разрядными входами первого элемента сравнения и разрядными выходами третьего сумматора, первые и вторые разрядные входы которого подключены к соответствующим разрядным входам второго сумматора, а вторые разрядные входы второго элемента сравнения соединены с соответствующими разрядными вь. ходами задатчика перегруза и разрядными входами первого элемента сравнения

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к устройствам управления весодозирующей техникой, преимущественно в системах управления дозированием различных веществ, предназначенных для дальнейшего смешивания, например при приготовлении композиции в производствах синтетических моющих средств. Устройство обеспечивает повышение производительности дозирования за счет расширения допустимого диапазона взвешивания при работе с предельными навесками путем дополнительного введения третьего сумматора, второго элемента сравнения и мультиплексора. 1 ил.

дк Перегруз