Устройство для управления весовым порционным дозатором Советский патент 1993 года по МПК G05D7/00 

СО

с

Изобретение относится к области автоматического управления, 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 точности за счет дополнительной коррекции систематической погрешности дозирования после начального отвеса для каждого значения навески дозатора путем подключения управляющих входов блока суммирования ко входам Пуск и Ввод устройства, а также выполнения указанного блока в виде трех сумматоров, ключа, делителя на два, элемента И, RS-триггера и формирователя импульсов. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматического управления, 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.

Известно устройство управления весовым порционным дозатором, содержащее датчик веса, преобразователь, задатчик перегруза, компаратор напряжения, три циф- ровых компаратора, сумматор, пять элементов памяти, три ключа, блок коррекции нуля, задатчики грубого и точного веса, нуля и зоны нуля, элементы задержки и ИЛИ 1.

Указанное устройство не обеспечивает требуемую точность дозирования.из-за отсутствия автоматической коррекции погрешности отвеса.

Из известных наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство для управления весовым порционным дозатором, содержащее датчик веса, преобразователь сигнала, за- датчики перегруза, нуля, зоны нуля, грубого и точного веса и блокировки по перегрузу, компаратор напряжения, сумматор и блок суммирования, пять элементов памяти, четыре ключа, блок коррекции нуля, три цифровых компаратора, элемент задержки и два элемента ИЛИ 2.

Известное устройство обеспечивает высокую точность дозирования за счет коррекции задания на следующий цикл взвешивания по ошибке предыдущего отвеса:

Pi N + Pi-i-Di-i N+ ДРы.(1) где: Pi - задание на данный цикл взвешивания;

N - навеска (установка) дозатора;

VI ю

01

4

ю со

Рм задание на предыдущий цикл взвешивания;

Ом - фактическая доза материала в предыдущем цикле/

При этом погрешность отвеса определяется как

APi-Pi-Di,(2)

где: Л PI - абсолютная погрешность отвеса, включающая систематическую и случайную составляющую: ,

ДР| ДР|сист + ДР|случ.

В реальных условиях (например, производства CMC) величина Д PICHCT. определяется быстродействием исполнительных механизмов дозатора, величиной навески, высотой и массой избыточного столба мате- эиала и т.д., и достигает величины 5% и золее от величины навески. При этом выполнится соотношение

т.е.

Д PicHCT. Д . Д Д Pi

Введены следующие обозначения: ДРо Систематическая погрешность отвеса дозы (для данной навески);

Д Р(п) - абсолютная погрешность отвеса за (п) - циклов дозирования:

ДР(п) - ДР (п)- погрешность работы устройства за (п)-циклов дозирования

С учетом приведенных выше соотношений и обозначений работу известного устройства можно представить следующим образом:

1-й цикл дозирования: Pt N

Di N+ ДРо i ДР1 -ДР0

ДР4(1) ДР1(6) ДР(1) ДРГ

2-й цикл дозирования:

P2 N+ ДРт

D2 P2+APo N+ДР1-ДР1 М (7) ДР2 Р2-02 Д Р1 APt(2) Di + D2-2 -N ДРо ДР(2)1/2 ДР0s

3-й цикл дозирования: P3 N + ДР2 Ы + ДР1 Оз Рз + AP0 N + ДР1-ДР1 М{ (8) ДРз Рз-Оз ДР1 Д Р (3) - Di + D2 + D3 - 3 N - Д P0 ДР(3)1/3-.ДР0 и т.д.

Т.е. погрешность работы известного устройства за (п)-циклов дозирования:

ДР(п)-Д Ро п

(9)

2)

са, ую

(3)

изетыхки, те- и ол4)

5)

ответы

естим

6)

(7)

(8)

Следовательно, при работе известного устройства его погрешность уменьшается с увеличением количества отработанных цикЮ лов (п), а точность известного устройства достаточна для больших (п). Однако, при небольшом количестве отвесов (для малых (п) при оперативном изменении уставок на взвешивание (проведение их коррекции по

15 различным характеристикам всего технологического процесса), при частой смене ре цептуры и т.п. точность известного устройства недостаточна, что отрицательно влияет на эффективность его использова20 ния в системах автоматического управления дозированием.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точности работы устройства за счет дополнительной коррекции

25 систематической погрешности дозирования после начального отвеса для каждого значения навески дозатора.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительные управляющие входы блока

30 суммирования соединены, соответственно, сто входами Пуск и Ввод устройства, а сам блок суммирования выполнен в виде трех сумматоров, ключа, делителя на два, элемента И, RS-триггера и формирователя

35 импульсов,

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - блока суммирования.

Устройство для управления весовым порционным дозатором содержит датчик 1

40 веса, преобразователь2 сигнала, задатчик3 перегруза, компаратор 4 напряжения, сумматор 5, элемент 6 памяти, ключи 7 и 8, блок коррекции нуля, ключ 10, задатчик 11 грубого веса, задатчик 12 зоны нуля,

45 цифровой компаратор 13, задатчик 14 нуля веса, цифровые компараторы 15 и 16, задатчик 17 точного веса, элемент 18 задержки, элемент 19 памяти, элемент ИЛИ 20, элементы 21-23 памяти, ключ 24, блок 25

50 суммирования, регистр 26, элемент ИЛИ 27, задатчик 28 блокировки по перегрузу, причем блок 25 содержит сумматор 29, делитель 30 на два, ключ 31, элемент И 32, сумматор 33, RS-триггер 34, сумматор 35 и

55 формирователь 36 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный сигнал с выхода датчика 1 веса через преобразователь 2 подается в аналоговой форме на вход компаратора 4

напряжения для сравнения с уставкой на задатчике 3, а также в виде цифрового кода на вход сумматора 5. на выходе которого формируется код текущего веса материала, откорректированный с учетом его начального сдвига с помощью блока 9. В свою очередь, код сигнала текущего веса подается через соответствующие ключи в цепи формирования выходных сигналов устройства, состоящие из следующих элементов:

1)7, 12, 13.

2)6,8.9, 14, 15, 18,21

3)19, 20, (2,3, 4)

4) 10, 11, 16. 22 - Грубый

5) 10, 16, 17, 23-27, (29-36), (2, 3, 4) - Точный

6)2, 3, 4- Перезгруз ;

7)2, 3, 4, 28 - Блокировка.

Сигналы Разгрузка, Пуск и Ввод являются входными сигналами устройства.

В исходном состоянии (при включении питания) все элементы памяти 6, 19, 21-23 устанавливаются в нуль (на выходе - сигнал лог.О) а в регистр 26 происходит запись величины навески, установленной на задатчике 17 точного веса по цепи сброс по питанию (условно не показана); ключи 7, 8, 10 закрыты, ключ 24 открыт, блок 9 коррекции нуля выключен.

При этом Р5-триггер24 включен (лог.1 на прямом выходе) по цепи сброс по питанию (условно не показана), делитель 30 вклюмен (лог.1 на управляющем входе), ключ 31 закрыт. В регистр 26 также по цепи сброс по питанию записывается величина навески (N) с выхода задатчика 17 точного веса.

После запуска устройства (сигнал Пуск на соответствующем входе устройства) происходит коррекция измерительного сигнала, включение исполнительного механизма загрузки и сравнение откорректированного сигнала текущего веса с заданием (блок-16). При равенстве этих сигналов происходит отключение исполнительных механизмов загрузки, коррекция величины навески и включение разгрузки/после чего устройство Еозвращается в исходное состояние,

.Коррекция погрешности доэирования осуществляется следующим образом. .

В 1-м цикле дозирования выполняются соотношения:

М29 А - В

Мзз М29 А - В

Мз5 С + Мзз С + А - В

(Ю)

где: М29, Мзз, Мз5 выходные сигналы соответствующих блоков устройства.

Сигнал (В) на управляющем входе блока 25 подается в момент включения разгрузки (через ключ 24) и соответствует величине фактически загруженного веса (Di). Вид сигнала - последовательный код, по окончанию передачи которого формирователь 36 выдает импульс записи величины откорректированной навески (с разрядного выхода блока 25) в регистр 26.

С учетом (Ю) работа предлагаемого устройства (в 1-м цикле дозирования) описывается системой (6).

Be 2-м цикле дозирования (после окончания второго импульса ПУСК) на выходе

делителя 30 формируется сигнал лог. 1 (делитель представляет собой делитель на 2 и может быть реализован, например, на ИМС; НЕ2 при этом информационный вход блока 30 является счетным входом, управляющий

вход - входом сброса, а выход - выходом 2 указанной микросхемы). В результате открывается ключ 31, т.е.

Мзз М29 + М29 2 (А - В) 25 Мз5 С + 2(А-В)

(11)

После окончания загрузки заданного веса (в момент включения разгрузки) осуществляется коррекция и фиксация задания 30 следующим образом:

P2 N + 2(Pi-Di) N-2 ДРо D2 P2+ APo N-AP0 А Ра Р2 - D2 - А Ро АР2 (2) Di + D2-2 N 0 АР (2) ОJ

(12)

В начале 3-цикла дозирования формируется сигнал лог.1 на выходе элемента 1/1 32 (т.к. на обоих его входах - сигналы лог.1). В результате происходит сброс RS- триггера 34, устанавливающего в исходное состояние делитель 30, и выключение ключа 31, т.е. выполнение соотношений (10). т.о. для 3-го цикла доэирования:

Рз N + Р2 - D2 N - А Ро

AP0 N

АРз Рз-Оз -ДРо(13) А Р (3) Di + D2 + D3-3 N 0

АР(3) 0

Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично, т.е. для (п)-го отвеса:

Pn N + Pn-i-Dn-i N-A Ро Dn Pn+ AP0 N

APn Pn-Dn -APoI (14)

.)- Di-n N 0 ДР(п) 0

При изменении величины навески на за- датчике 17 подается сигнал Ввод на соответствующий вход устройства. В результате включается RS-триггер 34 (лог.1 на прямом выходе), а работа устройства описывается, (последовательно) соотношениями (6), (12), (13), (14).

Т.о. предлагаемое устройство управления весовым порционным дозатором обеспечивает повышение точности отвеса дозы

Формула изобретения Устройство для управления весовым порционным дозатором, содержащее датчик веса, подключенный выходом к входу преобразователя сигнала, четыре ключа, информационные входы которых соединены с выходом первогб сумматора, подключенного первым разрядным входом к разрядно.му выходу преобразователя сигнала, первый цифровой компаратор, подключенный первым входом к выходу первого ключа, вторым входом - к выходу задатчика зоны нуля, а выходом-к входу первого элемента памяти, второй цифровой компаратор, подключенный первым входом к выходу второго ключа, вторым входом-к выходу задатчика грубого веса, третьим входом - к выходу регистра, а первым выходом - к информационному входу второго элемента памяти, третий цифровой компаратор, связанный первым входом с выходом задатчика нуля веса, а выходом - с информационным входом третьего элемента памяти, подключенного выходом к управляющему входу второго ключа и к входу сброса четвертого элемента памяти, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, элемент задержки, подключенный выходом к информационному входу четвертого элемента памяти, компаратор напряжения, первый вход которого соединен с выходом преобразователя сигнала, а второй вход - с рыходом задатчика перегруза, первый элейент ИЛИ, подключенный первым входом первому входу второго элемента ИЛИ, к выходу компаратора напряжения и к первому входу задатчика блокировки по перегрузу, а вторым входом - к выходу первогр элемента памяти и первому входу элемен та задержки, пятый элемент памяти, подключенный информационным входом к второму выходу второго цифрового компаратора, а выходом - к второму входу второго элемента ИЛИ, блок коррекции нуля, связанный информационным входом с выходом третьего ключа, входом сброса - с входом сброса пятого

(см. соотношение для Д Р(п) в системах (14) и (8), (9)) за счет дополнительной компенсации систематической погрешности после начального цикла дозирования с данной навеской. При этом повышается эффективность использования устройства в различных системах управления дозированием, что, в свою очередь, положительно влияет на качество выходного продукта.

элемента памяти, с управляющим входом четвертого ключа и вторым входом задатчика блокировки по перегрузу, первым выходом - с вторым входом третьего компаратора, а вторым выходом - с вторым

разрядным входом первого сумматора, блок суммирования, управляющий выход которого подключен к управляющему входу регистра, первый разрядный вход - к выходу регистра, второй разрядный вход - к выходу задатчика точного веса, третий разрядный вход - к выходу четвертого ключа, а разрядный выход - к разрядному входу регистра, причем выходами Нет нуля, Стоп, Перегруз, Нуль, Грубый вес,

Точный вес и Блокировка являются соответственно выход первого элемента памяти, выход первого элемента ИЛИ, выход компаратора напряжения, выход третьего элемента памяти, выход второго элемента

памяти, выход второго элемента ИЛИ, подключенный к входам сброса второго и третьего элементов памяти и выход задатчика блокировки по перегрузу, а входами Пуск и Разгрузка - соответственно второй вход

элемента задержки и вход сброса пятого

элемента памяти, отличающееся

тем, что, с целью повышения точности устройства, первый управляющий вход блока

суммирования подключен к входу Пуск, а

второй управляющий вход - к дополнительному входу устройства Ввод, причем блок суммирования включает в себя три сумматора, пятый ключ, делитель на два, элемент И, RS-триггер и формирователь импульсов,

вход которого подключен к первому разрядному входу второго сумматора и к третьему разрядному входу блока суммирования, а выход- к управляющему выходу блока суммирования, управляющий вход делителя на

два связан с первым управляющим входом блока суммирования и с первым входом элемента И, вход - с выходом RS-триггера, а выход - с Еггорым входом элемента И и с управляющим входом пятого ключа, подключенного информационным входом к выходу второго и к первому разрядному входу третьего сумматоров, а выходом - к второму разрядному входу третьего сумматора, вы- ход элемента И соединен с R-входом RS- триггера, S-вход которого подключен к второму управляющему входу блока суммирования, первый разрядный вход которого

связан с вторым разрядным входом второго сумматора, первый разрядный вход четвертого сумматора подключен к второму разрядному входу блока суммирования, второй разрядный вход - к выходу третьего суммирования, а выход - к разрядному выходу блока суммирования.

Фие. 1

А

А-В

29

-«ija;.

30

L

li

ЛУСМ

„ в вам

Фиг. 2