Устройство для многокомпонентного дозирования компонентов синтетических моющих средств Советский патент 1993 года по МПК G05D11/13 

Изобретение относится к области дозирования многокомпонентных смесей при количестве каналов дозирования, превышающем число дозируемых компонентов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например химической, в частности, при приготовлении композиций в производствах синтетических моющих средств (CMC).

Целью изобретения является повышение точности и производительности устройства для многокомпонентного дозирования за счет автоматической блокировки процесса дозирования при неисправности нескольких каналов дозирования, или при не- исправности единственного канала дозирования данного компонента, а также за счет работы устройства с пониженной производительностью при неисправности одного из каналов дозирования компонента, дозируемого по нескольким каналам.

На фиг.1 показана блок-схема устройства.

Устройство для многокомпонентного дозирования компонентов синтетических моющих средств содержит дозаторы 1i-1n,

00

о ел

4

ел

ь

блоки 21-2п умножения, зэдатчики 3i-3n дозы, задатчики 4г-4п номера компонента, блок 5 расчета коэффициента коррекции уставок дозаторов, формирователь 6 коэффициентов пересчета уставок дозаторов и генератор 7 импульсов.

На фиг.2-7 показаны блок-схемы функциональных узлов устройства.

Блок 5 расчета коэффициента коррекции уставок дозаторов (фиг.2) включает ин- верторы 8i-8n, ключи 9i-9n, 14i-14m, 15i-15m, демультиплекеоры 10i-10a, 11H1h, сумматоры 12i-i2m, 13i-13m и блок 16 коррекции.

формирователь 6 коэффициентов пересчета уставок дозаторов (фиг.З) содержит ключи 17.1-17n. 25i-25n. 26i-26n, компараторы 18Vl8n, узел 19 блокировки, инверторы 20i-20n, 211-21 п, элементы И 22i-22n. 23i-23n и формирователь 24 единичного сигнала.

Узел 19 блокировки (фиг.4) включает ключи 27i-27n,. сумматор 28, компаратор 29 и формирователь 30 единичного сигнала.

Дозатор 1 (фиг.5)содержит грузоприем- ное устройство с датчиком 31 веса, преобразователь 32 аналог-код, устройство 33 управления исполнительные механизмы 34 загрузки и 35 разгрузки, инвертор 36, триггер 37 и элемент И 38.

Устройство 33 управления (фиг.6) включает задатчик 39 минимальной навески, компараторы 40 и 41, элемент ИЛИ 42, инвертор 34, элемент И 44 и триггер 45.

Еэлок 16 коррекции (фиг.7) содержит блок 46 деления, компаратор 47, инвертор 48, формирователь 49 единичного сигнала и ключи 50 и 51.

Устройство работает следующим обраЗО1у1. . .. -., ... / / . , , : . ; . ,;..

После включения питания все дозаторы устанавливаются в исходное состояние: включена разгрузка, т.е. открыт донный клапан весового бункера. На выходах дозаторов устанавливаются сигналы лог.

А|-0,(1) где I Т-п - номер канала дозирования.

На задатчиках 3( устанавливают величину дозы Р) для каждого дозатора, а на за- датчиках 4Г - номер компонента, дозируемого по данному каналу (в произвольной последовательности):

C.-J,(2) где J Т7т - номер компонента ().

На выходе блока 5 формируется общий коэффициент пересчета:

К - i,(3) а на выходах формирователя 6 устанавливаются сигналы, соответствующие индивидуальным коэффициентам пересчета: - , . (4)

5

0

5

5

0

5

0

5

0

которые подаются на входы соответствующих блоков 21 умножения, на другие входы которых поступают сигналы задания с выходов соответствующих задатчиков 31. В результате на выходе блоков 21 формируется сигнал:

Mr-Pi -Ki.(5) где MI - задание на взвешивание (навеска) 1-го канала;

PI - номинальная доза 1-го канала дозирования;

KI - коэффициент пересчета 1-го канала.

В исходном состоянии с учетом (4):

М| РГ(6)

При формировании импульса Пуск на выходе генератора 7 осуществляется синхронный запуск дозаторов, отключение разгрузки, включение загрузки и набор заданной дозы (Mi), отключение загрузки, включение разгрузки и асинхронная выгрузка набранной дозы, после чего дозаторы устанавливаются в исходное состояние до прихода следующего импульса Пуск. Длительность указанного импульса выбирается исходя из быстродействия функциональных узлов устройства, а период следования - из алгоритма работы линии дозирования. Например, для производства CMC длительность импульса Пуск изменяется пропорционально уровню композиции(приготавливаемой смеси) в смесительной емкости.. . ;

С приходом очередного импульса Пуск11 цикл работы устройства повторяется.

При неисправности в одном из каналов дозирования с приходом очередного импульса Пусана выходе соответствующего дозатора формируется сигнал аварии:

,С) где г 1,п,

а величина К на выходе блока 5 принимает одно из двух значений:

при неисправности единственного канала дозирования данного компонента: К 0;(8) при неисправности одного из каналов компонента, дозируемого по:нескольким каналам:

(9) В зависимости от вида и количества сигналов AI, а также величины сигналов К и Ci на соответствующих входах формирователя 6, на его выходах формируются сигналы KI, принимающие следующие значения:

для всех каналов при аварии нескольких каналов дозирования и для каждого аварийного канала в остальных случаях:

К| 0;(10) для каналов дозирования компонентов, не имеющих неисправных каналов, при налинии неисправного канала другого компонента:

(1;(11)

для исправных каналов дозирования компонента, имеющих неисправный канал, а также для всех каналов дозирования при отсутствии неисправных каналов:

Ki 1.(12)

С учетом (5) величина задания на взвешивание для каждого канала принимает одно из следующих значений:

режим блокировки (останов дозирования при нулевом заданий);

Mi 0;(13)

режим пониженной производительности:

0 Mi PI; (14)

номинальный режим: : М| Р|.(15)

Т.о. при неисправности одного (или нескольких) каналов дозирования формируется признак неисправности данного канала (Аг.. 1), и происходит изменение коэффициента пересчета каждого канала, приводящее либо к блокировке работы устройства, либо к его работе с пониженной производительностью.

После устранения неисправности канала (без прекращения работы устройства) формируется признак Аг 0 и устанавливается значение KI 1, т.е. устройство автоматически переходит к работе с номинальной производительностью. .

Отдельные функциональные узлы устройства работают следующим образом.

Дозатор 1 представляет собой стандартный порционный дозатор, содержащий (фиг.5) грузоприемное устройство с датчиком 31 веса, преобразователь 32 аналог-код и устройство 33 управления исполнительными механизмами 34, 35 соответственно загрузки и разгрузки. В исходном состоянии включен режим разгрузки дозатора (лог. 1 на соответствующем выходе устройства 33), открыт донный клапан весового бункера. При запуске дозатора (импульс в цепи Пуск) устройство 33 управления отключает исполнительный механизм 35 разгрузки и включает исполнительный механизм 34 загрузки. Дозируемый материал поступает в грузоприемное устройство (весовой бункер), а сигнал его массы с выхода датчика 31 веса через преобразователь 32 подается на вход устройства 33 управления, на другой вход которого подается сигнал задания. При равенстве указанных сигналов включается исполнительный механизм 34 загрузки, включается исполнитель- ный механизм 35 разгрузки, осуществляется выгрузка набранной дозы,

и дозатор 1 возвращается в исходное состояние.

Для формирования признака неисправности канала используются инвертор 36, 5 элемент И 38 и динамический RS-триггер 37. Неисправность канала дозирования идентифицируется как отсутствие окончания загрузки заданной .дозы к моменту поступления очередного импульса Пуск.

0 Основными причинами неисправности канала являются неисправность исполнительного механизма 34 загрузки, полная или частичная забивка трубопроводов, отсутствие сырья в расходной емкости и т.п.

5 В исходном Состоянии триггер 37 выключен по цепи сброс по питанию (условно не показана). Выключение триггера 37 (по входу R) осуществляется по фронту сигнала (лог. 1) включения исполнительного

0 механизма 34 загрузки.

Если в момент поступления импульса Пуск (лог.1 на соответствующем входе элемента И 38) предыдущий цикл дозирования не завершен, то выключен режим раз5 грузки, т.е. на входе инвертора 36 сигнал лог.О, а на соответствующем входе элемента И 38 сигнал лог.1, т.е. по фронту сигнала лог.1 с выхода элемента И 38 осуществляется включение триггера 37 (лог.1

0 на выходе) и формирование признака неисправности канала.

После устранения неисправности и установки дозатора в исходное состояние с приходом очередного импульса Пуск

5 включается режим загрузки дозатора, а по фронту управляющего сигнала (лог.1 на выходе устройства 33 управления) выключается триггер 37 и снимается признак аварии. Если в момент поступления импульса

0 Пуск дозатор находится в исходном состоянии, то на соответствующем входе элемента И 38 присутствует сигнал лог.О, запрещающий включение триггера 37 и формирование признака аварии.

5 Устройство 33 управления (фиг.б) содержит RS-триггер 45, устанавливаемый в исходное состояние по цепи сброс по питанию (не показана): лог.О на прямом выходе (выключена загрузка) и лог.1 на

0 инверсном (включена разгрузка).

На задатчике 39 устанавливается минимальное значение навески, равное нулю. Если сигнал задания на взвешивание (Mi) не равен нулю, то на выходе компаратора 41 5 сигнал лог.О, а на входе элемента И 44 - лог.1. При поступлении на второй вход этого элемента импульса Пуск формируется лрг, Г на S-эходе триггера 45, который устанавливается в единичное состояние, что соответствует выключению режима разгрузки и включению режима загрузки. Происходит возрастание величины сигнала текущего веса на входе компаратора 40, на другой вход которого подается сигнал задания (Mi). При равенстве указанных сигналов формируется сигнал лог.1 на выходе компаратора 40, который через элемент ИЛИ 42 переключает триггер 45, в результате выключается режим загрузки.

Если величина задания Mi 0, то формируется лог. 1й на выходе компаратора 41, которая поступает на R-вхоод триггера 45 через элемент ИЛИ 42, а также лог.О на выходе инвертора 43, блокирующий элемент И 44, в результате импульс Пуск не . поступает на вход триггера 45, т.е. осуществляется режим блокировки устройства 33 управления. Указанный режим снимается автоматически при установке величины задания на входе устройства .

Формирователь 6 (фиг.3) содержит п ключевой 171, выходы которых объединены по схеме монтажное аналогично соединены выходы соответствующих ключей 251 и 261. В исходном состоянии выполняются условия (1) - (3), при этом формируются сигналы лог.1 на выходе инверторов 20 и узла 19 блокировки. Ключи 171 выключены, т.е. на соответствующих входах компараторов Ш - нулевые сигналы, а на других входах - сигналы, соответствующие номеру данного компонента. В результате на выходе указанных компараторов формируется сигнал лог.О, а на выходах инверторов 21) - сигнал лог. на выходах элементов И 221 - сигнал лог. 1, а на выходах элементов И 231 - сигнал лог.О. При этом ключи 251 открыты, а ключи 261 - закрыты, т.е. выполняется условие:

Ki K.(16)

При аварии нескольких каналов дозирован ия на выходе узла 19 блокировки формируется сигнал лог.О, при этом ключи 251 и 261 закрыты сигналами лог.О с выходов, соответственно элементов И 221 и 231, т.е. выполняется условие (10).

При выполнении условия (7), т.е. аварии одного из каналов (г), открывается ключ 17г данного канала, а на обоих входах компараторов 181 устанавливается сигнал номера компонента Сг, дозируемого по аварийному каналу. Для всех каналов с Ct Сг на выходах указанных компараторов устанавливается сигнал лог.1 .а для остальных каналов - сигнал лог.О. Кроме того, для аварийного канала на выходе инвертора 20гформируется сигнал лог.О. В результате условие (16) выполняется для компонентов, не имеющих аварийных каналов, что приводит при выполнении условия (9) к соответствующему

снижению производительности указанных каналов, т.е. выполнению условия (11). Для аварийного канала ключи 25г и 26г закрыты, т.е. выполняется условие его блокировки

Кг 0, а для остальных каналов, дозирующих данный компонент (Ci Сг), открыты соответствующие ключи 26I, т.е. выполняется условие (12), что позволяет поддерживать максимальную производительность устройства при аварии одного из каналов (с учетом указанной аварии).

При нормальной работе устройства (отсутствии аварийных каналов или после устранения неисправностей) с учетом (16)

условие (12) выполняется для всех каналов дозирования..

Узел 19 блокировки (фиг.4) содержит п ключей, которые соединяют выход формирователя 30 с соответствующим входом сумматора 28, а управляются сигналом аварии своего канала. В результате на выходе сумматора 28 формируется сигнал, величина которого соответствует количеству аварийных каналов. Если указанная величина не превышает единицы (нормальная работа- устройства или один неисправный канал дозирования), то на выходе компаратора 29 формируется сигнал лог.1, в противном случае (неисправность нескольких каналов) - сигнал лог.О, осуществляющий блокировку работы устройства.

Блок 5 (фиг.2) содержит 2п Демультип- лексрров 101 и 111, коммутирующих входной информационный сигнал (Pi) только на j-й

. выход в соответствии с (2) и формирующих на остальных выходах нулевые сигналы. При этом сигналы Pi на соответствующие входы дёмультиплексоров 101 подаются непосредственно, а на входы демультиплексоров 111 - через ключи 91, управляемые инверторами 31 таким образом, что при аварии канала дозирования соответствующий ключ закрыт, а на всех выходах соответствующего демультиплексора 111 устанавливаются нулевые сигналы.

Т.о. на выходах сумматоров 121 формируется сигнал, соответствующий заданной массе соответствующего компонента на один цикл дозирования:

s

PJI,(17)

где s - количество каналов, дозирующих 1-й компонент, а на выходах сумматоров 131 формируется аналогичный сигнал без учета задания на взвешивание аварийного канала:

S-1

PJ,

(18)

Указанные сигналы подаются на соответствующие ключи 141 и 151, управляющие сигналами аварии А, т.е. при аварии одного из каналов на входах блока 16 коррекции присутствуют сигналы (17) и (18), а на выходе формируется сигнал:

К - Mj / М|0,

(19)

т.е, выполняется условие (8) или (9).

При нормальной работе устройства (отсутствие аварийных каналов) на входах блока 16 коррекции присутствуют нулевые сигналы, а на выходе формируется сигнал К-Т.

Блок 16 коррекции содержит блок 46 деления, на выходе которого устанавлизает- ся сигнал (19), а также два ключа 50 и 51, выходы которых соединены по схеме монтажное ИЛИ. Компаратор 47 обеспечивает сравнение входных сигналов блока 16 коррекции и установку на выходе сигнала- лог.1 при их равенстве. В результате при равенстве входных сигналов блока 16 (например, в исходном состоянии, когда оба этих сигнала имеют нулевое значение) открыт ключ 51, соединяющий выход задатчи- ка 49 с выходом блока 16 коррекции, т.е, выполняется условие (3).

В остальных случаях (например, при аварии одного из каналов) ключ 51 закрыт, а ключ 50 открыт (через инвертор 48), т.е. выходной сигнал блока 16 коррекции соответствует выражению (19).

Т.о. при неисправности нескольких каналов дозирования или единственного канала дозирования данного компонента устройство обеспечивает автоматическую блокировку прдцесса дозирования, что подвышает точность и надежность его работы. В тоже время при неисправности одного из каналов дозирования компонента, дозируемого по нескольким каналам, останов устройства не происходит, а осуществляется работа с пониженной производительностью, за счет чего общая производительность устройства возрастает, Кроме того, отсутствие остановов обеспечивает плавность (безударность) процесса дозирования, дает возможность проведения профилактики технологического оборудования без останова процесса дозирования, а также положительно влияет на надежность работы устройства и качественные характеристики выходного продукта. Все это повышает эффективность использования устройства в системах управления многокомпонентным дозированием, число каналов которых превышает количество дозируемых компонентов, например, в системах управления приготовлением компо- ; зиц ии CMC.

Формулэизобретения

1. Устройство для многокомпонентного 5 дозирования компонентов синтетических моющих средств, содержащее п каналов дозирования, включающих последовательно соединенные дозатор и блок умножения, а также задатчик дозы, о т л и ч а ю щ е е с я

0 тем, что, с целью повышения точности и производительности работы устройства, в него введены п задатчиков номера компонента, блок расчета коэффициента коррекции уставок дозаторов, формирователь

5 коэффициентов пересчета уставок дозаторов и генератор импульсов, выход которого подключен к дополнительному входу каждого дозатора, выходы которых соединены с первыми группами входов формирователя

0 коэффициентов пересчета уставок дозаторов и блока расчета коэффициента коррекции уставок дозаторов, разрядные выходы которого подключены к второй группе разрядных входов формирователя коэффици5 ентов пересчета устазок дозаторов, третья группа входов которого соединена с разрядными выходами соответствующих задатчиков номера компонента и с второй группой входов блока расчета коэффициента коррек0 ции уставок дозаторов, третья группа входов которого подключена к разрядным выходам соответствующих задатчиков дозы и первым группам разрядных кодов соответствующих блоков умножения, вторая группа

5 входов которых соединена с соответствующими разрядными выходами формирователя коэффициентов пересчета уставок дозаторов.. .;

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е0 с я тем, что блок расчета коэффициента. коррекции уставок дозатора содержит блок коррекции, п каналов, каждый из которых включает последовательно соединенные первый демультиплексор, первый сумматор

5 и первый ключ, и п каналов, включающих каждый инвертор и последовательно соединенные второй ключ, второй демультиплек- сор, второй сумматор и третий ключ, разрядные выходы третьих ключей каналов

0 подключены к соответствующим разрядным входам блока коррекции, другие разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами первых ключей, а разрядные выходы являются

5 соответствующими разрядными выходами блока расчета коэффициента коррекции уставок дозатора, первая группа входов которого является управляющими входами соответствующих первых и третьих ключей и подключена через соответствующие инверторы к управляющим входам соответствующих вторых ключей, причем вторая группа разрядных входов блока расчета коэффициента коррекции является соответствующими разрядными управляющими входами соответствующих первых и вторых демультиплексоров, а третья группа разрядных входов - соответствующими разрядными информационными входами первых демультиплексоров, подключенных к соответствующим разрядным входам соответствующих вторых ключей.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок коррекции содержит блок деления, компаратор, инвертор, формирователь единичного сигнала, первый И второй ключи, причем первыми и вторыми разрядными входами блока коррекции являются соответственно соединенные между собой первые и вторые разрядные входы компаратора и блока деления, разрядные выходы которого подключены к разрядным входам первого ключа, управляющий вход которого через инвертор соединен с выходом компаратора, соединенным с управляющим входом, второго ключа, разрядные входы которого подключены к разрядным выходам формирователя единичного сигнала, а разрядные выходы ключей объединены и являются разрядными выходами блока коррекции.

4. Устройство по пп-.1-3, отличающееся тем, что формирователь коэффициентов пересчета уставок дозаторов выполнен в виде узла блокировки, формирователя единичного сигнала и п каналов, каждый из которых содержит первый инвертор и последовательно соединенные первый ключ, компаратор, второй инвертор, первый элемент И и второй ключ, а также второй элемент И и третий ключ, разрядные выходы которого подключены к соответствующим разрядным выходам второго ключа и являются соответствующими разрядными выходами формирователя коэффициента пересчета уставок, второй группой разрядных входов которого являются соответствующие разрядные входы вторых ключей, третьей группой входов являются соответствующие разрядные входы компараторов Зсех каналов, соединенные с соответствующими разрядными входами первых ключей, а первой группой входов формирователя коэффициентов пересчета уставок дозатора являются соответствующие входы узла блокировки, соединенные соответственно с управляющими входами первых ключей и через первые инверторы - с соответствующими входами первых и вторых элементов

И, другие входы которых соединены с выходами узла блокировки, а разрядные выходы формирователя единичного сигнала подключены к соответствующим разрядным входам третьих ключей.

5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что узел блокировки выполнен в виде п ключей, сумматора, формирователя

единичного сигнала и компаратора, выход 0 которого является выходом узла блокировки, а первые разрядные входы соединены с соответствующими разрядными выходами формирователя единичного сигнала и через соответствующие ключи с соответствующи- 5 ми разрядными входами сумматора, разрядные выходы которого подключены к соответствующим вторым разрядным входам компаратора, причем управляющие входы ключей являются соответствующими 0 входами узла блокировки.

6. Устройство по пп.1-5, отличающееся .тем, что дозатор выполнен в виде грузоподъемного устройства с датчиком веса, преобразователя аналог - код, устройст5 ва управления, исполнительных механизмов загрузки и разгрузки, инвертора триггера и элемент И, вход которого соединен с входом устройства управления и является дополнительным входом дозатора,

0 разрядными входами которого являются со- ответствующие разрядные входы устройства управления, другие разрядные входы которого подключены к соответствующим разрядным выходам преобразователя ана5 лог - код, вход которого соединен с выходом датчика веса, при этом выход устройства управления подключен к входам исполнительного механизма загрузки и триггера, другой вход которого соединен с выходом

0 элемента И, второй выход которого через инвертор соединен с вторым выходом устройства управления и входом исполнительного механизма разгрузки, причем выход триггера является выходом дозатора,

5 7, Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что устройство управления выполнено в виде задатчика минимальной навески, двух компараторов, элемента ИЛИ, инвертора, элемента И и триггера,

0 прямой и инверсный выход которого являются соответствующими выходами устройства управления, входом которого является вход элемента И, выход которого соединен с входом триггера, другой вход которого

5 подключен к выходу элемента ИЛИ,- вход которого подключен к выходу первого компаратора, разрядные входы которого являются соответствующими вторыми разрядными входами устройства управления, первыми разрядными входами которого являются соответствующие вторые разрядные входы первого компаратора, подключенные к первым, разрядным входам второго компаратора, вторые разрядные

входы которого соединены с соответствую-

щими выходами за датчика минимальной навески, причем выход второго компаратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ и через инвертор - с вторым входом

Изобретение относится к области дозирования многокомпонентных смесей при количестве каналов дозирования, превышающем число дозируемых компонентов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например химической, в частности, при приготовлении композиций в производствах синтетических моющих средств. Устройство позволяет повысить точность и производительность работы за счет автоматической блокировки процесса дозирования при неисправности нескольких каналов дозирования или при неисправности единственного канала дозирования данного компонента, а также за счет обеспечения работоспособности устройства при неисправности одного из каналов дозирования компонента, дозируемого по нескольким каналам, путем дополнительного введения п задатчиков номера компонента, блока расчета коэффициента коррекции ус.тавок дозаторов, формирователя коэффициентов пересчета уставок дозаторов и генератора импульсов, а также конструктивного выполнения дополнительных функциональных блоков. 6 з.п.ф-лы, 7 ил.

Фиг. /

т ю т if) о

ОС

Фиг:У

Фм.5

4

%Ј б

w

к

99

И

Фм.