Устройство управления вибрационным питателем для загрузки железнодорожных вагонов Советский патент 1993 года по МПК B65G27/24 B65G67/22 

Изобретение относится к вибротранспортной технике и может быть использовано для автоматизации транспортир-погрузочных операций, и в частности в вибрационных загрузочных устройствах в горной, металлургической, строительной и других отраслях промышленности.

Известно устройство, реализующее способ управления вибрационным загрузочным бункером. В нем основной целью является повышение надежности работы в точности управления, которая достигается тем, что измеряют высоту слоя материала на выработке и собственную частоту колебаний виоролотка с материалом, что позволяет noojie определения измеренных величин выполнить операцию произведения, а регулирования амплитуды колебаний вибродвигателя производят по величине рассогласования полученного произведения с заданным значением.

Недостатком устройства является то. что слой материала на вибролотке зависит от геометрии выпускного окна бункера и ширины лотка, а также от крупности горной массы. В рассматриваемом устройетве отсутствуют средства контроля горной массы в бункере питателя, а также средства величины дозы выдаваемой питателем за определенный промежуток времени. Это не позволяет использовать его в качестве устройства дозированной загрузки транспортных средств и вести учет и контроль отгруженной сыпучей массы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является (прототип) устройство управления вибрационным питателем для загрузки железнодорожных вагонов.

Недостатком указанного устройства является то. что оператор выполняющий отпуск заданной дозы при отгрузке сыпучего материала в вагон должен осуществлять виЁ

VI

ю ю

00

00

зуальный контроль за нахождением вагона в зоне работы вибропитэтеля и своевременно его выключать при выходе вагона из зоны работы, чтобы исключить просыпь горной массы на железнодорожное полотно. Ручное управление вибропитателем исключает его применение для дистанционного управления без применения дополнительных элементов и блоков, а также не позволяет использовать устройство в составе автоматизированных систем оперативно-диспетчерского контроля учета отгрузки горной массы. Наряду с указанными недостатками указанное устройство имеет ограниченные функциональные возможности заключающееся в том, что загрузка вагонов только односторонняя, а также оператор обязан вести учет доз отпускаемого материала.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности дозированной загрузки движущегося вагона при увеличении функциональных возможностей микропроцессорного устройства .управления вибрационным питателем не только за счет возможности двухсторонней загрузки вагонов, а и путем документальной регистрации текущего времени отпуска дозы и ее величины. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять отпуск дозы в автоматическом или ручном режиме, а также при управлении оператором выполнять отпуск дозы в вагоны находящиеся в составе поезда при движении их слева направо или наоборот. Введение в устройство управления микропроцессорного вычислительного уст- ройства позволяет выполнить алгоритм управления вибропитателем с учетом местонахождения вагона аппаратно-программным путем, что позволит повысить надежность аппаратной части устройства при расширении его функций за счет программной реализации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления вибрационным пи- тэтелеМ Для загрузки железнодорожных вагонов введены первый и второй фотоизлучател и, последовательно соединенные первый фотоприемник и первый элемент И-НЕ, выход которого подключен к S входу третьего RS-триггера, последовательно соединенные второй фотодатчик, второй элемент И-НЕ и четвертый RS-триг- гер, инверсный выход которого подключен ко второму входу первого элемента И-НЕ, а инверсный выход третьего RS-триггера подключён к второму входу второго элемента И-НЕ, микропроцессорный вычислительный блок с клавишным пультом управления, блоком печати и таймером, при этом первый, второй.третий,четвертый и пятый входы микропроцессорного вычислительного блока соединены с единичным выходом второго RS-тригера, R и S-входы которого соединены с выходом первого датчика уровня

материала, инверсным выходом первого RS-триггера, единичным выходом третьего RS-триггера, выходами первого и второго фотоприемников соответственно, а шестой и, седьмой входы микропроцессорного вы0 числительного блока являются входами сигналов ПУСК и СТОП, при этом первый. второй и третий выходы микропроцессорного вычислительного блока подключены к входам ПУСК и СТОП электропривода к

5 объединенным R-входам третьего и четвертого RS-триггеров соответственно, блок ввода данных, выходы которого подключены к соответствующим входам микропроцессорного вычислительного блока. Сравнитель0 ный анализ микропроцессорного устройства управления с прототипом показывает, что они отличаются наличием новых элементов - двух фотоизлучателей и двух фотоприемников, четырех элементов И-НЕ,

5 одного RS-триггера, микропроцессорного вычислительного блока с клавишным пультом управления, блока печати с таймером и блока ввода данных.

Сравнение заявляемого решения с дру0 гими техническими решениями данного класса показывает, что ранее перечисленные элементы в технике известны, однако их введение с указанными связями с остальными элементами микропроцессорного уст5 ройства управления вибрационным питателем проявляет новые свойства. Совокупность рассматриваемых элементов и связей проявляет свойства приводящие к автоматической или ручной загрузки движу0 щихся вагонов в составе поезда с определе: нием направления их движения с документальной регистрацией времени работы вибропитателя с указанием дозы отпущенной в вагон. Аппаратно-программная

5 реализация функций управления.позволяет осуществлять контроль и учет расхода сыпучих материалов с бункера-накопителя и организовать не только дистанционное управление вибропитателем, а и разрабаты0 вать на основе отдельных устройств системы оперативно-диспетчерского контроля и учета отгрузки сыпучих материалов.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

5 Устройство содержит бункер-накопитель 1 сыпучей горной массы установленный над вибролотком 2 с электроприводом. Сыпучая горная масса с вибролотка 2 поступает в движущийся железнодорожный вагон 3. Для определения граничных значений

сыпучего материала в бункере на нем установлены гамма-излучатели с гамма-датчика- ми 4 и 5. Выходы гамма-датчика 4 подключены к S и R входам RS триггера 6, а датчика 5 к S и R входам RS-триггера 7, инверсный выход которого подключен к входу электропривода Блокировка вибролотка 2. Фотоизлучатели 8 и 9 (инфракрасные) установлены на высоте 50...70 см от верхнего бо эта вагона с одной стороны пути, пер- пенд1кулярно фотоприемникам 10 и 11, соответственно, находящихся на другой сторс не пути. Выход фотоприемника 10 подк/ ючен к первому входу двухвходового логического элемента 2И-НЕ 12, инверсный выход которого подключен к S входу RS триггера 13, инверсный выход которого под- ключ н к первому входу двухвходового ло- гичес сого элемента 2И-НЕ 14, на второй вход второго подключен выход фотоприем- никэ I 1. Инверсный выход элемента 2И-НЁ 14 подключен к S входу RS триггера 15, инверсный выход которого подключён ко второму входу элемента 2И-НЕ 12, Шести- разря цный, с десятичной индикацией теку- щего времени суток, блок индикации времени входит блок таймера 16, информационные выходы которого с помощью однонаправленной информационной шины и информационной связи подключены к мик- ропрЬцессорному вычислительному устройству 7, управляющая связь с которого подана также на блок таймера 16. К интерфейсному входу микропроцессорного вычислительного устройства 17 подключены прямой выход RS триггера 6, инверсный выход R5J триггера 7, выходы фотоприемников 10 и 11, прямой выход RS триггера 13. Выходы устройства 17 подключены к второму и третье му входу электродвигателя вибропи- тателя 2 и R входам RS триггеров 13 и 15. Первый контакт кнопки ПУСК 18 подключен к общей шине, а второй к первому входу двухвходового логического элемента 2И-НЕ 20. Кнопка СТОП 19 сблокированная с кнопкой ПУСК 18 первым контактом также подключена к общей шине, а вторым ко второму двухвходозого логического элемента 2И-НЕ 21, инверсный выход которого подключен ко второму входу элемента 2I/1- НЕ 20. Инверсный выход элемента 20 под- ключей к первому входу элемента 2И-НЕ 21. Инверсные выходы элементов 2И-НЕ 20 и 21 подключены к входу интерфейса микро- процефорного вычислительного устройст- ва 17, Блок ввода 22 отгружаемого материала с помощью информационной однонаправленной шины подключен как и клавишный пульт управления 23 с1 помощью двухнаправленных информационной шины

и управляющей связи к микропроцессорному вычислительному устройству 17. Блок ввода данных 22 отпуска сыпучего материала состоит из двухразрядного десятичного переключателя и двух шифраторов преобразующих десятичный код в двоично-десятичный подаваемый шиной на вход микропроцессорного вычислительного устройства 17.

Клавишный пульт управления предназначенный для пуска и отладки программ на ассемблере микропроцессорного вычислительно блока, занесения отлаженных программ в память и управления всей работой этого устройства имеет девятиразрядный шестнадцатиричный однострочный дисплей, шестнадцать шестнадцатиричных ий- формационных клавиш и четыре управляющие функциональные клавиши.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим работу устройства при управлении загрузкой вагона операторов с помощью кнопок ПУСК, СТОП. В исходном состояний бункер-накопитель 1 сыпучего материала загружен. На нижних (вторых) выходах датчиков 4 и 5, уровня материала в бункере, потенциал равен нули, а на первых выходах потенциал равен единице. Это приводит к тому, что на R входах RS-триггеров 6 и 7 будет управляющий потенциал, приводящий к установке триггеров в нулевое состояние. С единичного выхода триггера 6 нулевой потенциал, сигнализирующий о. полной загрузке бункера 1, поступает на вход микропроцессорного вычислительного блока 17. Оператор с помощью клавишного пульта управления 23 заносит в оперативную память число соответствующее емкости : бункера-накопителя.

Триггер 7 находится в нулевом состоянии, следовательно с его нулевого выхода на вход электропривода вибрационного питателя 2 и микропроцессорного вычислительного блока 17 подается разрешающий работу устройства единичный потенциал.

Блок таймера 1 б после включения питания подает на вход микропроцессорного вы- числительного блока 17 по информационной связи импульсы с интервалом 0,5 с. Блок таймера 16 при подаче управляющего сигнала с микропроцессорного вычислительного блока 17 по однонаправленной шине подает значение текущего времени на интерфейсный вход блока 17.

В исходном состоянии сблокированные кнопки ПУСК, СТОП своими вторыми контактами подают на первый и второй вход, соответственно, логических элементов 2И- НЕ 20. 21 потенциал единицы и нуля. На инверсном выходе элемента 2И-НЕ 20 установится потенциал нуля, а элемента 2И-НЕ 21 - единицы, которые поступают на вход микропроцессорного вычислительного блока 17. . . :

С выхода блока ввода данных 22 отпуска сыпучего материала в вагон на вход микропроцессорного вычислительного блока 17 по восьмиразрядной шине поступает двоично-десятичный код, соответствующий величине дозы отпуска материала.

При отсутствии вагона между фотоизлучатели 8, 9 и фотоприемниками 10, 11 установленными перпендикулярно друг другу на выходе фотоприемников находится потенциалы равные нулю. Эти потенциалы поступают на вход микропроцессорного вычислительного блока 17, а также на первый и второй входы логических элементов 12 и 14 соответственно. После пуска микропроцессорного вычислительного блока 17 на выполнение программы алгоритма работы устройства управления вибропитателем и после.выдачи дозы сыпучего материала микропроцессорный вычислительный блок 17 на R входы триггеров 13 и 15 выдаст нулевой импульс, что приводит к установке указанных триггеров в нулевое состояние. Следовательно, на второй вход элемента 2И-НЕ 12 и первый вход элемента 14 поступает единичный потенциал, соответственно, с инверсных выходов триггеров 15 и 13. На S входах указанных триггеров будет установлен единичный потенциал поступающий с инверсных выходов элементов 12 и 14. На П входах этих триггеров также установлен единичный неуправляющий потенциал с выхода микропроцессорного вычислительного блока 17 на которое подаётся нулевой потенциал с единичного выхода триггера 13,

В автоматическом режиме работы микропроцессорного устройства управления вибропитателем нулевой потенциал с выхода триггера 13 соответствует движению справа налево, то есть от фотоприемника 11 к фотоприемнику 10. Если же на выходе триггера 13 будет потенциал единицы, то это свидетельствует о прямом направлении движения вагонов, то есть от фотоприемника 10 к 1.1,

В режиме ручного управления микропроцессорный вычислительный блок 17 анализ сигналов с выхода фотоприемников 10, 11 и триггера 13 не выполняет, а поэтому оператор может осуществлять отпуск дозы при их выходе из строя пользуясь кнопками ПУСК, СТОП,

Аппаратная часть микропроцессорного устройства управления вибрационным питателем для загрузки железнодорожных вагонов готова к работе.

С noMOuibio клавишного пульта управления 23 оператор набирает адрес ячейки за- пуска программы и осуществляет ее пуск функцион.альными клавишами пульта. Микропроцессорный вычислительный блок 17 проверяет входные сигналы триггеров б,

7 и сигналы ПУСК, СТОП. Отсутствие еди0 ничного потенциала с выхода элемента 2И- НЕ 21 переводит выполнение программы в режим ожидания сигнала ПУСК.

При входе вагона в зону работы вибропитателя 2,оператор нажимает кнопку

5 ПУСК. На первом входе элемента 2И-НЕ 20 будет установлен нулевой потенциал, а второй вход элемент 2И-НЕ 21 будет отключен от общей шины, что равносильно подаче на этот вход единичного потенциала. На выхо0 де элемента 20 будет установлен потенциал единицы, а на выходе элемента 21 потенциала нуля. Подача этих потенциалов на вход микропроцессорного вычислительного блока 17 позволяет осуществить переход в про5 грамме к. подпрограммам включения вибропитателя, расчета отпуска заданной дозы, выключение вибропитателя и распечатке результатов работы с указанием текущего времени Сигнал ПУСК позволяет

0 микропроцессорному вычислительному блоку 17 занести в один из регистров микропроцессора значение кода соответствующего ем кости бункера и значение кода соответствующего величине дозы отпуска

5 сыпучего материала в вагон с шин блока 22, которые будут участвовать в расчетах. При единичном значении импульса с выхода блока таймера 16 на входе микропроцессорного вычислительного блока 17 происходит

0 включение электропривода вибрационного питателя 2 за счет подачи на его второй и третий вход единичного потенциала с выхода. Включение электропривода вибропитателя 2 происходит потому, что на его первом

5 входе с инверсного выхода RS триггера 7 разрешающий потенциал-сыпучий материал в бункере-накопителе в достаточном количестве. Начался отпуск заданной дозы. Микропроцессорный блок 17 выполняет

0 следующие операции. По входу от блока таймера 16 ожидается появление единичного импульса и при его появлении происходит выполнение следующих подпрограмм.

8 один из регистров микропроцессора зано- 5 сится единица при первом появлении такого импульса на входе,, умножение ее на коэффициент преобразования интервала времени в код соответствующий величине производительности конкретного вибропитателя за 0,5 секунды, вычитания этого кода

с величины отпуска дозы и проверка регистра содержащего код дозы на ноль. После выполнения этих операций микропроцессорный блок снова проверяет наЬичие сигнала ПУСК и при наличии еди- ниЦного сигнала с выхода таймера 16 в ре- гиртр заносится единица, то есть становится код равный двум, а с величины дозы вычитается код величины отпущенного материала за время и проверка регистра на ноЬь. В дальнейшем указанные операции повторяются до обнуления регистра содер- жа щего код отпуска воды. При обнулении регистра блок 17 выполняет следующие операции. Выполняется умножение числа единиц (кода) записанных в регистре за время отпуска дозы на код производительности, повторное считывание кода отпуска до:)ы с шины блока 22, сравнение двух получи иных кодов и при получении нуля вычитания кода дозы с содержимого регистра кода емкости бункера, то есть получаем остаток величины сыпучего материала в бункере.

Если при вычитании указанных величин в аккумуляторе блока 17 не получаем ноль. то происходит работа вибропитателя еще 0.5J с как и при получении нуля блок 17 на второй и третий вход электродвигателя виб- ро|штателя 2 подаются нули, то есть происходит выключение вибропитателя. Блок 17 выдает управляющий сигнал на вход печатающего устройства выдает управляющий сигнал на вход блока таймера 16, что позволяет выполнить считывание кода текущего времени по информационной шине в один из регистров. В следующий момент времени блок 17 выдаст на информационную шину пе -этающего устройства коды следующих вег ичин, которые печатаются в такой последо i

ательности: время, величина отпущенной дозы, номер (число) отпускаемой дозы в вафн, признак полностью отпущенной дозы |и остаток сыпучего материала в бункере. печати печатающее устройство вы- . клкрчается. .

Для следующего отпуска дозы материала оператор должен нажать кнопку СТОП и лифь потом можно снова запустить программу отпуска дозы после полного цикла райоты.

Если вагон движется быстрее чем может быть отпущена доза материала, то оператор нажимает кнопку СТОП. Выполняется регистрация всех ранее указанных величин, но Признак отпуска дозы отрицательный. В дальнейшем оператор имеет возможность догрузить величину необходимой дозы в вагон .

Отпуск доз материала возможен пока RS триггер 7 находится в нулевом состоянии. Если выгрузка сыпучего материала будет продолжаться до срабатывания датчика 5 уровня 5. то есть до минимального уровня покрывающего вибролотка, то триггер 7 будет установлен в единичное состояние. Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 7 блокирует работу электроприво0 да вибропитателя 2 и работа устройства блокируется.

Если бункер все время догружать чтобы не срабатывал датчик 5 уровня (блокировки), то отпуск дозы выполняется.

5 Работа в автоматическом режиме осуществляется после запуска соответствующей программы с клавишного пульта управления 23, то есть набор адреса начала ее ячейки и пуска с помощью функциональ0 ных клавиш.

После пуска программы микропроцессорный блок 17 выдаст сигнал сброса триггеров 13 и 15 в ноль, то есть исходное состояние.

5Пусть вагон движется слева направо. Происходит перекрытие луча от фотоизлучателя 8 к фотоприемнику 10. так как он перекрывается бортом движущегося вагона, На еход элемента 2И-НЕ 12 микропроцессор0 ного блока 17 подается сигнал единицы. Срабатывает элемент 2И-НЕ 12 и на S вход триггера 13 подаётся нулевой потенциал. Триггер 13 устанавливается в единичное состояние. Блокируется работа элемента 2И5 НЕ 14, а на вход блока 17 подается потенциал единицы, признак прямого направления движения. Блок 17 ожидает сигнал единицы от фотоприемника 11, который появится после перекрытия луча от фотоиз0 лучателя 9. Включается вибропитатель. Осуществляется работа программы аналогично ранее описанному алгоритму обработки сигнала с таймера 16. После отпуска дозы выполняется программа печати. Сброс триг5 геров 13 и 15 выполняется после засветки фотоприемников 10, 11. Устройство готово к отпуску следующей дозы.

Если вагон движется справа налево, то срабатывает фотоприемник 11. Триггер 15

0 через элемент 2И-НЕ 14 устанавливается в единичное состояние. Блокируется срабатывание триггера 13. Блок 17 ожидает сигнал от фотоприемника 10 и начинает отпуск дозы, печать результатов.

5 При движении вагона быстрее требуемой скорости фотоприемник 10 (прямое направление) или фотоприемник 11 (обратное) подаст на вход микропроцессорного блока 17 потенциал нуля раньше чем отпущена доза. Вибропитатель выключается. Выполняется печать результата, а затем сброс триггеров как было ранее описано.

В дальнейшем оператор может выпол- нить догрузку набрав соответствующую дозу на блоке 22.f

Блокировка работы устройства может быть выполнена триггером 7.

Формула изобретения Устройство управления вибрационным питателем для загрузки железнодорожных вагонов, содержащее бункер с выпускным отверстием, под которым установлен вибро- лоток и соединенный с ним электропривод с входами сигналов Блокировка, Пуск, Стоп, первый и второй датчики уровня материала, первый RS-триггер, входы которого соединены с выходами второго датчика уровня материала, а инверсный выход подключен к входу сигнала Блокировка элек- тропривода, второй и третий RS-триггеры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения двусторонней загрузки вагонов, введены первый и второй фотоизлучатели, последовательно соединенные фотоприемник и первый элемент И- НЕ, выход которого подключен к S-входу третьего RS-триггера, последовательно сое4i

диненные второй фотодатчик, второй элемент И-НЕ и четвертый RS-триггер. инверсный выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ. а инверсный выход третьего RS-триггера подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, микропроцессорный вычислительный блок с клавишным пультом управления, блоком печати и таймером, при этом первый-пятый входы микропроцессорного вычислительного блока соединены с единичным выходом второго RS-триггера, R- и S-входы которого соединены с выходами первого датчика уровня материала, инверсным выходом первого RS-триггера, единичным выходом третьего RS-триггера, выходами первого и второго фотоприемников соответственно, а шестой и седьмой входы микропроцессорного вычислительного блока являются входами сигналов Пуск и Стоп, при этом первый, второй и третий выходы микропроцессорного вычислительного блока подклю- чены к входам сигналов Пуск и Стоп электропривода, к объединенным R-входам третьего и четвертого RS-триггеров соответственно, блок ввода данных, выходы которого подключены к соответствующим входам микропроцессорного вычислительного блока.

l/спользование: автоматизация транс- портю-погрузочных операций. Сущность изобретения: устройство содержит бункер, вибролоток, электропривод, первый и второй датчики уровня материала, первый и второй RS-триггеры, первый и второй фотоизлучатели, первый и второй фотоприемники, первый и второй элементы И-НЕ, микропроцессорный вычислительный блок с клавишным пультом управления, блоком печати и таймером. Устройство осуществляет отпуск заданной дозы сыпучего материала в движущийся вагон как в ручном, так и в автоматическом режимах, при этом обеспечивается двусторонняя загрузка вагонов при одновременном повышении точности отпуска дозы материала. 1 ил.