Устройство для контроля положения стационарных плужковых сбрасывателей Советский патент 1993 года по МПК B65G43/00 

Фиг. 1

Изобретение относится к устройствам, контролирующим положение стационарных плужковых сбрасывателей (СПС), установленных над ленточными транспортерами, и может быть использовано на предприятиях строительной индустрии, горнообогати- тельных фабриках, но преимущественно на топливоподачах тепловых электростанций.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет управления плужками.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - технологическая схема расположения пружков над транспортерами, на фиг. 3, 4, 5 - принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство включает в себя (фиг. 1) устанавливаемые в месте расположения плужков формирователь 1 импульсов, первый ЦАП 2 с буферным каскадом, блок 3 датчиков положения плужковых сбрасывателей и второй АЦП 4, второй блок 5 интегрирующих цепей, второй блок 6 усилителей, и размещенные в центре управления генератор 7 инфранизкой частоты, выпрямитель 8, второй ЦАП 9, второй формирователь 10 импульсов, первый АЦП 11, первый блок 12 интегрирующих цепей, дешифратор 13, первый блок 14 усилителей, блок 15 индикации, ключ 16 управления, канал 17 связи.

Блоки 7-15 предназначены для приема поступающих по каналу связи от блоков 1-6 импульсных сигналов различной амплитуды, зависящей от положения СПС, преобразования этих сигналов в прямоугольные импульсы, дешифрации их и усиления для управления работой элементов индикации, преобразования команд управления, поступающих с блока 16, в импульсные сигналы различной амплитуды для передачи их по каналу связи к блокам 4-6. Эти блоки преобразуют поступившие импульсы в непрерывные сигналы, управляющие работой магнитных пускателей блока 3. Блок 2 преобразуют дискретную информацию о поло- жении плужков в аналоговый сигнал различной амплитуды. Блок 1 формирует импульсы из полуволны генератора переменного напряжения в прямоугольную форму и управляет работой логических элементов блока 3.

Устройство позволяет управлять работой одновременно двух плужков и получать информацию о их положении с использованием одного соединительного провода между центром управления и местом расположения СПС. Другим проводом служит земля.

Принцип действия устройства заключается в преобразовании дискретной информации о положении плужков, а также команд управления ими в аналоговую форму и последующей передаче информации по одному каналу связи с разделением по времени за счет использования разных полуволн фазы переменного тока промышленной сети. В положительную полуволну по каналу связи с месторасположения СПС передается информация о положении плужковых

О сбрасывателей. В отрицательную полуволну из центра управления по каналу связи передаются команды на опускание или подъем плужковых сбрасывателей.

На современных тепловых электростан5 -шлях бункера, установленные на бункерной галерее, могут загружаться топливом с транспортеров нитки А или Б или одновременно двумя транспортерами (см. фиг. 2). Допустим, что работает транспортер нитки

0 А и плужок ПС1, установленный под ним, поднят, а транспортер нитки Б не работает и плужок ПС2 поднят. Чтобы загрузить бункер, необходимо опустить плужок ПС1. так как работает транспортер нитки А. Рассмот5 рим, каким образом в данном случае проходят по каналу связи информация о положении плужка и команда на его опускание.

Так как плужки ПС1 и ПС2 подняты, то

0 концевые выключатели SQ1, SQ3 разомкнуты, a SQ2, SQ4 замкнуты (блок 3, фиг. 3). В этом случае в момент положительной полуволны питающего напряжения на первые входы элементов Д1, ДЗ с диода V1 форми5 ррвателя 1 подается единица, а на Д2, Д4 - ноль, так как эти входы шунтированы низким сопротивлением катушки пускателя КМ2 и КМ4 соответственно, на вторые входы элементов Д1-Д4 с выхода формирователя

0 1 подается ноль, следовательно, на выходах элементов Д1, ДЗ ноль, на выходах элементов Д2, Д4 единица. Такое сочетание дискретных величин на входе блока 2 дает на его выходе аналоговую величину 1,9В, это на5 пряжение поступает а канал связи и передается в центр управления, при этом оно не оказывает влияния на работу блока 4, так как при нулевом потенциале на выходе формирователя 1, т.е. при передаче информа0 ции центр управления, на выходах элементов Д5, Д8 блока 4 потенциал равен единице независимо от величины напряжений на делителе R23, R24 (фиг. 4). В центре управления этот сигнал напряжением 1,9В

5 поступает на неинвертирующий вход буферного каскада блока 11.

Так как транзистор V 28 блока 10 (фиг. 5) заперт, то и диод V 31 блока 11 заперт, следовательно, неинвертирующий вход операционного усилителя А4 блока 11 не

шунтирован и сигнал, поступающий по каналу связи без изменений с выхода элемента А4, поступает на входы пороговых усилителей V 32 - V 39. Одновременно сигнал напряжением 1,9В поступает на инвер- тирующий вход компаратора A3. блока 7. При этом с выхода операционного усилителя А2 блока 7 отрицательное напряжение поступает на вход блока Ни компаратора A3 блока 7. При этом с выхода оперативного усилителя А2 блока 7 отрицательное напряжение поступает на вход блока 11 и служит для установки порогов срабатывания усилителей V 32 - V 39. Пороги срабатывания этих усилителей установлены так, что при напря- жении 1,9В на входах они открываются и на выходах появляются логические О, которые через блок 12 интегрирующих цепей поступают на входы дешифратора 13.

Так как на входе элемента Д34 блока 13 ноль, то на выходе элемента Д34 единица, которая поступает на входы элементов Д31, Д28, Д25, Д22, Д19, Д16, Д15, исключает появление на выходах У1-У7 единицы и обеспечивает единицу на выходе У8. При этом логическая 1 проходит через диоды V 59 и V 53. В результате транзисторы V 61 и V 63 открыты, светодиоды V 65, V 67 све- , тятся, сигнализируя о том, что плужки ПС1 и АС2 подняты.

В м оме нт п ол ожител ьн ой полу вол н ы транзистор V 28 формирователя 10 заперт, а транзистор V 27 открыт и сигнал команды управления плужками в канал связи не поступает.

Покажем как работает схема при переводе СП С в опущенное и затем поднятое положение, когда ключ SA блока 16 переводится сначала в левое, а затем в правое положение. Величины сопротивления рези- сторов R51 и R52 блока 9 выбраны такими, чтобы при подаче ключом SA блока 16 команды на опускание плужка на верхнем входе элемента Д8 блока 4 и резистивного делителя R23, R24 напряжение было равно 8В. Если ключом подана команда на подъем, то величина этого напряжения равна 5В. В результате на средней точке резистивного делителя R23, R24 напряжение на команде на подъем равно 5В, которое воспринимается элементом Д5 как единица. При команде на опускание напряжение на средней точке делителя равно 3,8 В, что соответствует нулю для элемента Д5. Поэтому при подаче команды на подъем плужков в моменты отрицательных полуволн генератора переменного напряжения на обоих входах элемента Д5 единицы, на выходе элемента ноль, что приводит к быстрому разряду конденсатора С2 блока 5 через малое сопротивление резистора R25 и прямое сопротивление диода V 13. На выходе элемента ДЮ блока б единица, транзистор V16 открыт, оптроны V 19 и V 20 открыты. Открыты также тиристоры V 23 и V 24, в результате чего через открытые мостики ИЗ, И4 на выводах в и д появляется переменное напряжение 220 В. Включаются пускатели КМ2 и КМ4 блока 3. Плужки переводятся в положение опущены.

Подъем плужков при этом исключен в связи с тем, что на нижний вход элемента Д8 подается ноль (на выходе элемента Д5 ноль, на выходе элемента Д6 единица, на выходе элемента Д7 ноль). Поэтому на выходе элемента Д8 единица, конденсатор СЗ заряжен, на входе элемента Д9 единица, на его выходе ноль, транзистор V 15 заперт, оптрон ы У17и /18невкл ючен ы, тиристоры V 21, V 22 закрыты, мостики И1 и И2 ток не проводят, напряжение 220 В на выводах г м с отсутствует, магнитные пускатели КМ1 и КМЗ обесточены.

Если подана команда на подъем плужков, то на нижнем входе элемента Д5 напряжение равно 3,8 В, которое воспринимается элементом как ноль. На выходе элемента Д5 единица, на нижнем и верхнем входах элемента Д8 единицы, на его выходе ноль. Конденсатор СЗ разряжен, на выходе элемента Д9 единица, транзистор V 15 открыт, оптроны V 17 и V 18 включены, на выводах с и г присутствует напряжение 220 В, пускатели КМ1 и КМЗ включены. Плужки поднимаются.

Первый формирователь 1 импульсов выполнен на транзисторе V 3, диодах V 1, V 2, V 4, резисторах R1 - R3 (см. фиг. 3) и предназначен для формирования прямоугольных импульсов из полуволн синусоидальных сигналов, поступающих на его вход из сети переменного тока промышленной частоты. Кроме того, формирователь инвертирует входные сигналы, что необходимо для разделения по времени приема и передачи информации по одному проводу связи.

Первый ЦАП 2 с буферным каскадом реализован на резисторах R12 - R19 и построен по схеме суммирования напряжений на аттенюаторе сопротивлений (фиг. 3), характеризующейся простотой в связи с использованием одного источника питания и резисторов только двух номиналов R и 2R. Максимальное напряжение на выходе п- разрядного преобразователя с аттенюатором сопротивлений определяется по формуле

ивых.макс. /jUnur

5

где Опит напряжение источника питания;жении плужка и отсутствии команды на его п - число разрядов.подъем. Во всех других случаях на выходе При п - 4 и Улит - 9В ивых.мякс. - 5,6 В.элемента потенциал равен нулю. АЦП 4 (фиг. В ЦАП дополнительно введены реэисто-4) выполнен на элементах 2И - НЕ Д5 - Д8 рыР20 и R21, позволяющие иметь на выходе5 с резистивным делителем входного напря- напряжение около 1 В при нулевых потен-женияР23, R24. Элементы Д5 и Д8 являются циалах на выходах элементов Д1 - Д4, чтопороговыми усилителями и одновременно необходимо для осуществления контролявыполняют следующие логические функции: исправного состояния линии связи.блокируют работу АЦП 4 при передаче ин- Буферный каскад, выполненный на one-10 формации в центр управления; осуществля- рационном усилителе 01, конденсаторе С1,ют селекцию в работе блока 6 усилителей, имеет высокое входное и низкое выходноеПервая функция реализуется за счет то- сопротивления. Соединение выхода микро-го, что одни из входов элементов Д6, Д5 схемы с инвертирующим входом приводит кобъединены и связаны с выходом формиро- тому, что при большом усилении коэффици-15 вателя 1 импульсов (коллектором транзисто- ент передачи входного сигнала практическира V 3), поэтому при нулевом потенциале на равен единице. В связи с этим напряжениеколлекторе транзистора V3(r.e. при передана выходе каскада равно входному, подава-че информации в центр управления) на вы- емому с ЦАП. Для ограничения тока корот-ходах элементов Д5 и Д8 потенциал равен кого замыкания при сопротивлении линии20 единице независимо от величины на пряже- связи с землей на выходе каскада установ-ний на делителе R23, R24. В результате АЦП. лен резистор R22.4 не воспринимает напряжение, передаваеБлок 3 датчиков положения плужковыхмое в это время по каналу связи,

сбрасывателей (фиг. 3) включает в себя ре-Вторая функция осуществляется вследзисторы R4-R11 с развязывающими диода-25 ствие связи выхода элемента Д5 с входом

ми V 5 - V 12, логические элементы 2ИЛИ -элемента Д6. Поэтому при нулевом потенНЕ Д1 - Д4 и цепи включения магнитныхциале на выходе элемента Д5 потенциал на

пускателей КМ1, КМЗ на подъем и КМ2, КМ4выходе элемента Д6 соответствует логичена опускание плужка нитки А и нитки Б,ской Г. Если на выходе элемента Д5 едивыполненных на кнопках SB1 - SB4 и кон-30 ница, то на выходе элемента Д8 может быть

цевых выключателях SQ1 - SQ2. Концевыеединица или ноль в зависимости от величивыключатели SQ1 - SQ4 в цепях включенияны напряжения, поступающего из центра

магнитных пускателей изображены на фиг,управления по каналу связи.

3 в состоянии, когда на них нет механиче-Второй блок 5 интегрирующих цепей,

ского воздействия. Если плужковый сбрасы-35 выполненный на резисторах R25 - R28, конватель на конвейере нитки А или Б опущен,денсаторах С2 , СЗ и диодах V 13, V 14,

то контакты концевых выключателей SQ2,предназначен для исключения прохождеSQ4 разомкнуты, a SQ1., SQ3 замкнуты, еслиния импульсов на входы блока 6 усилителей,

поднят, то SQ2, SQ4 замкнуты, a SQ1, SQ3выполненных на транзисторах V 15 и V 16. разомкнуты. .40 Прохождение импульсов исключается тем,

При подключении пускателя, например,что постоянная времени заряда конденсато- КМ1 (т.е. когда, плужок опущен) к катоду ди-ров примерно на порядок больше продол- ода V6 первый вход элемента Д1 шунтиро-жительности импульсов, следующих с ван низким сопротивлением катушкичастотой сети, и, кроме того, постоянная пускателя, потенциал на этом входе близок45 разряда конденсаторов во много раз мень- к нулю и элемент Д1 подготовлен к работе.ше постоянной заряда. Вследствие этого

В момент пауз между импульсами, по-при появлении первой паузы между импульступающими с формирователя Т на второйсами длительностью более 10 мс конденсавход элемента Д1, на его выходе появляют-тор разряжается, на выходе инвертора Д9

ся импульсы прямоугольной формы.50 или Д10 появляется напряжение около 9 В,

При отключенной катушке пускателякоторое открывает либо транзистор V 15,

(когда плужок поднят) или исполнении ко-либо V 16. В моменты появления на входах

манды на подъем плужка на первый входинтегрирующих цепей импульсов длительэлемента Д1 во время пауз между импуль-костью меньше 200 мс конденсаторы не уссами с формирователя 1 подаются положи-55 певают полностью заряжаться и усилитель

тельные полуволны питающей сети.V 15, V 16 не изменяют своего состояния,

Поэтому на выходе элемента Д1 постоянночем исключается прохождение импульсов

ноль. Таким образом, на выходе элементана входы усилителей, напряжение равно 9 В (т.е. имеет место ло- Блок 6 усилителей (фиг. 4) собран на гическая 1) только при опущенном поло- элементах Д9. Д10, транзисторах V 15, V 16.

оптронах V 17 - V 20, тиристорах V 21 - V 24, диодных мостах И1 - И4 и резисторах R 29

- R 42. Он управляет пускателями при авто- ма ческой или дистанционной загрузке бункеров. При срабатывании оптронов включаются соответствующие тиристоры V 21 - V 24, что приводит к включению магнитных пускателей.

Генератор 7 инфранизкой частоты (фиг. 4) (около 1 Гц) вырабатывает импульсы, необходимые для осуществления визуальной сигнализации при неисправности канала связи. Он .включает в себя собственно генератор, операционные усилители А2, A3, резисторы R45 - R50 и диод V 25. Собственно генератор выполнен на элементах 2 ИЛИ- НЕ Д.11 -Д14, конденсаторах С4, С5 и резисторах R43, R44. Импульсы на выходе генератора (на выходе элемента Д14) имеют прямоугольную форму. На операционном усилителе А2 выполнен компаратор, инвертирующий вход которого связан с выходом элемента Д14 генератора инфранизкой частоты. При исправной линии связи, когда на инвертирующий вход компаратора A3 поступает напряжение более 1 В, на. выходе компаратора А2 (фиг. 4) отрицательное напряжение около 6 В. Это напряжение служит для установки порогов срабатываний усилителей V 32 - V 39 блока 11. В случае замыкания с землей или обрыве линии связи на инвертирующем входе компаратора A3 напряжение становится меньше 0,5 В, на его выходе напряжение меняет знак и становится равным примерно +6В. При этом открывается элемент Д14 и импульсы генератора инфранизкой частоты подаются на инвертирующий вход компаратора А2. В результате напряжение порогов срабатываний усилителей V 32 -V 39 блока 11 периодически с частотой работы генератора меняют знак, что приводит к одновременному миганию индицирующих светодиодов V 64 - V 67. Диод V 25 и резистор R50 исключают поступление отрицательного напряжения на вход элемента Д14.

Блок 8 выполнен на диоде V 26, который исключает влияние формирователя 10 импульсов на выходной сигнал, поступающий по каналу связи с бункерной галереи в момент приема информации, когда транзистор V 27 и блока 10 открыт.

Второй ЦАП 9 реализован на резисторах R 51 и R 52. Выходным сопротивлением его является выходное сопротивление буферного каскада и резистора R 22 первого ЦАП 2.

Второй формирователь 10 построен на транзисторах V 27 - V 29, диоде V 30 и резисторах R53 - R58. На вход формирователя через выпрямительный диод V 30 и резисторный делитель R57, R58 подаются положительные полуволны частотой 50 Гц из промышленной сети переменного тока. 5 Разделение во времени приема и передачи информации в центре управления происходит за счет чередования с частотой 50 Гц открытого и закрытого состояний неинвертирующего входа буферного каскада перво0 го АЦП 11. Чередование осуществляется путем периодического шунтирования неинвертирующих входов элемента А4 буферного каскада блока 11 через прямое сопротивление диода V 31 блока 11 откры5 тым транзистором V 28 формирователя 10 импульсов.В моменты шунтирования транзистор V 27 находится в закрытом состоянии и по каналу связи передаются преобразованные

0 в аналоговый сигнал команды управления плужками. При закрытом состоянии транзистора V 28 и открытом транзистора V 27 осуществляется путем информации с бункерной галереи, так как шунтирования неин5 вертирующего входа усилителя А4 блока 11 не происходит вследствие запирания диода V 31 блока 11.

Первый АЦП 11 (фиг. 4) состоит из согласующего буферного каскада, построенного

0 на операционном усилителе А4, резисторах R59, R60, конденсаторе С6, диода V 31 и восьми идентичных пороговых усилителей, выполненных на транзисторах V32 - V 39, резисторах R69 - R92. Пороговые усилители

5 выполнены по схеме инвертора. Сопротивление входных резисторов R70, 73, 79, 82, 85,88,91 в 2 раза меньше, чем сопротивление резисторов аналогичного назначения остальных усилителей. Уменьшение этих со0 противлении вызвано малой величиной входных напряжений, при которых должны срабатывать усилители.

Согласующий буферный каскад предназначен для приема входного сигнала, по5 ступающего по каналу связи, и передачи его без изменений на входы пороговых усилителей. Входная информация .из канала связи подается через развязывающий резистор R 59, который позволяет шунтировать через

0 диодУ31 неинвертирующий вход усилителя А4 в моменты передачи команд на бункерную галерею без влияния на амплитуду сигналов, проходящих по каналу связи. Резистор R60 предохраняет каскад от попа5 дания на его вход помех и наводок при обрыве линии связи.

Первый блок 12 интегрирующих цепей (фиг. 5) выполнен на резисторах R93-R116, конденсаторах С7 - С14, диодах V 40 - V 47. Постоянная .времени заряда RC-цепей примерно в 30 раз больше продолжительности разряда, что достигнуто благодаря применению диодов V 40 - V 47 и резисторов R93 - R100, сопротивление которых в 20 раз меньше, чем резисторов заряда R101 - R108. Такое соотношение постоянных времен позволяет исключить прохождение им-, пульсов (в том числе и помех) на входы дешифратора 13, Дешифратор 13 (фиг. 5) выполнен на элементах 2 ИЛИ-НЁ Д15 - Д34, а также диодных элементах V 48 - V 59, резисторах R 117 - R 120. Элементы Д15- Д34 являются дешифратором 1 из 10. Дешифратор кода 1 из 10 служит для перевода числа после пороговых усилителей в код, при котором каждому числу от 0 до 10 устанавливается одна логическая переменная Y, принимающая единичное значение только тогда, когда на входе дешифратора набрано определенное число, а во всех остальных случаях она равна нулю. Диодные элементы V 48 - V 59 преобразуют код 1 из 10 в позиционный и управляют работой транзисторов V 60 - V 63 блока 14 усилителей, в коллекторных цепях которых установлены индицирующие светодиоды V 64 - V 67 блока 15 индикации.

Первый блок 14 усилителей (фиг.5) состоит из четырех идентичных усилителей, выполненных на транзисторах V 60 - V 63 и резисторах R 121 - R 124.

Блок 15 индикации (фиг. 5) выполнен на индицирующих светодиодах V 64 - V 67.

Введение в устройство двух ЦАП, двух формирователей импульсов, блоков усиле- ния, АЦП, использование датчиков положения СПС позволяют получить информацию о положении двух плужков и одновременно осуществлять дистанционное управление их работой, притом с использованием толь- ко одного соединительного провода. Таким образом, использование изобретения позволит автоматизировать управление загрузкой бункеров при сохранении передачи информации о положении СПС, что имеет социальную значимость в связи с сильной загрязненностью и запыленностью бункерных галерей.

Формула изобретения

Устройство для контроля положения стационарных ллужковых сбрасывателей, содержащее генератор напряжения, передающую часть с аналого-цифровым преобразователем, соединенную каналом связи с

приемной частью, включающей Дешифратор и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет управления плужками, в передающую часть введены формирователь импульсов, блок датчиков положения плужков, цифроаналоговый преобразователь, блок интегрирующих цепей, блок усиления, а в приемную часть - блок ключей управления, цифроаналоговый преобразователь, выпрямитель, формирователь импульсов, генератор инфранизкой частоты, аналого-цифровой преобразователь, блок интегрирующих цепей, блок усилителей и источник Логическая единица, при этом одна фаза переменного тока генератора напряжения подключена к входам формирователей импульсов в передающей и приемной частях, а также к первому входу блока датчиков положения плужков и к первому входу блока усиления в передающей части, при этом выходы формирователя импульсов подключены к вторым входам блока датчиков положения пружков и к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого через блок интегрирующих цепей подключены к вторым входам блока усиления, выходы которого подключены к третьим входам блока датчиков положения плужков, при этом выходы блока датчиков положения плужков подключены к входам цифроаналогового преобразователя, а выход цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя и к одному концу канала связи, другой конец которого соединен с катодом выпрямителя, входом генератора инфранизкой чартоты и первым входом аналого-цифрового преобразователя, расположенными в приемной части, причем выход генератора инфранизкой частоты подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя импульсов, а к второму входу формирователя импульсов и к аноду выпрямителя подключен выход цифроаналогового преобразователя, к входам которого подключены выходы блока ключей управления, к входу которого подключен выход источника Логическая единица, при этом выход аналого-цифрового преобразователя через последовательно соединенные блок интегрирующих цепей, дешифратор и блок усилителей подключен к входам блока индикации.

Сущность изобретения: устройство содержит источник питания, выпрямитель 8, канал 17 связи, в передающей части формирователь 1 импульсов, блок 3 датчиков поло- жения плужковых сбрасывателей, цифроаналоговый преобразователь 2, ана- лого-цифровой преобразователь 4, блок 5 интегрирующих цепей, блок 6 усилителей, в приемной части источник логическая единица, ключ 16 управления, цифроаналог о- вый преобразователь 9, формирователь 10 импульсов, генератор 7 инфранизкой частоты, аналого-цифровой преобразователь 11, блок 12 интегрирующих цепей, дешифратор 13, блок 14 усилителей, блок 15 индикации. 5 ил.

бункер

%г.г

Фиг. 5

Фиг. Ч