Цифровое устройство управление весовым дозированием Советский патент 1981 года по МПК G01G13/28 G05D11/13 

I

Изобретение относится к области весоизмерительной техники, в частности к весодозирующим устройствам, например для дозирования кокса.

Известно устройство для весового дозирования кокса с коррекцией по влажности, содержащее дозатор с цифровыми приборами, задатчики, элементы сравнения, узел коррекции по влажности, датчик химического состава и блок коррекции производительности 1}

Это устройство обеспечивает корректирование заданного соотношения рудных и топливных частей шихты и корректирует порции /топливного компонента в функции влажности.

Однако оно не обеспечивает необ ходимую точность коррекции по влажности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровое устройство управления весовым дозированием, содержащее рлагомер, датчик веса, блок задания, блок

управления загрузкой, реверсивный счетчик импульсов, сумматор, регистр памяти и переключатель 2.

Недостатком устройства .является неудовлетворительная точность дозирования, обусловленная тем, что ведичина коррекции по влажности определяется по заданной массе кокса, а не по массе фактически засыпанного кокса.

Цель изобретения - повышение точности дозирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов, два регистра сдвига, дополнительный регистр памяти, делитель частоты, два узла вычитания, четыре триггера, формирователь импульсов, семь элементов И, два элемента ИЛИ, интегратор, компаратор, группа элементов ИЛИ, причем выходы группы элементов ИЛИ подключены к входам реверсивного счетчика импульсов, пря3 . мые выходы которого подключены к . входам регистра памяти, а инверсные выходы - к группе входов дополнительного регистра памяти, выходы которого подключены к входам группы, элементов ИЛИ и к входам первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к первой группе входов . сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам блока задания, а выходы сумматора соединены с входами группы элементов ИЛИ, первый и второй управлякицие входы ко.торых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу Запись реверсивного счетчика импульсов, вход Реверс которого подключен к первым входам второго, четвертого и пятого элемен а И и к первому выходу первого триг гера, второй выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подклю чен к выходу формирователя импульсов к входу Запись первого счетчика импульсов и ко второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго регист ра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу первого триггера и ко входу Установка О ре версивного счетчика импульсов,счетны вход которого подключен к выходу вто рого узла вычитания и к второму вхо ду второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход - к счетному входу второго счетчика импульсов, вход За пись которого подключен ко второму входу первого триггера, к выходу шее того элемента И, и к первому входу четвертого триггера, второй вход кот рого подключен к выходу седьмого эле мента И, первый вход которого подклю чен к выходу компаратора, а второй вход - к первому выходу блока управления загрузкой и к первому входу переключателя, выход которого через. интегратор подключен к входу компаратора, а второй вход переключателя подключен к выходу пятого элемента Ник входу блока управления загрузкой, второй выход которого подключен К первому входу первого элемента ИЛИ, входу Установка О дополнитель кого регистра памяти и к первому вхо ду третьего триггера, второй вход ко торогоподключен к входу Запись до 84 полнительного регистра памяти и к выг ходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу третьего триггера, а второй вход- к первому выходу первого регистра сдвига и входу Запись регистра памяти, при этом выход влагомера подключен тс первому входу первого узла вычитания, второй вход которого подключен к выходу де-. лителя частоты, а выход - к первому входу второго узла вычитания, второй вход которого подключен к входу делителя частоты, к первому выходу генератора тактовых импульсов и к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а его входы соединены с выходами датчика веса, второй выход генератора такто вых импульсов подключен ко вторым входам первого и второго регистров сдвига, второй выход первого из которых подключен ко второму входу группы элементов ИЛИ и второму входу второго элемента ИЖ, а второй выход второго регистра сдвига подключен к первому входу второго элемента ИЖ, а третий выход - ко второму входу второго триггера, первый вход которого связан с третьим,выходом первого регистра сдвига через второй вход первого элемента ИЛИ, а выход реверсивного счетчика импульсов подключен ко второму входу пятого элемеата И. На .чертеже показана структурная схема устройства. Устройство с.одержит влагомер 1, датчик веса 2, блок задания 3,блок управления загрузкой 4, генератор 5 тактовых импульсов, первый и второй счетчики импульсов 6 и 7, ревер-сивный счетчик импульсов 8, сумматор 9, первый и второй регистры сдвига 10 и П, дополнительный регистр памяти 12, регистр памяти 13, делитель частоты 14, первый и второй узлы вычитания 15 и 16, триггеры 17, 18 i 19 и 20 с раздельным запу-ском, формирователь импульсов 21, элементы И 22-28, элементы ИЛИ 29 и 30, группу элементов ИЛИ 31, переключатель 32, интегратор 33, компаратор 34. Устройство работает следующим образом. Генератор 5 генерирует импульсы с частотами f и f2,пpичeм выполняется условие f . Информация о влажности материала в частотной форме f с влагомера I поступает на первый вход узла вычитания 15, на второй вход которого с выхода делителя частоты 14 поступает частота - (п-коэффициент деления). В узле вьгчитания 15 определяется разность между частотами f-yin . Частотный сигнал fn поступает также на первый вход узла вычитания 16, на второй вход которого поступает частотный сигнал, равный ( р ) На выходе узла вычитания 16 получается частотный сигнал 1 определяемый как

-(Ч- 1 Я

бык

Необходимым условием работы вычитания 15 и 16 является

„

Тактовая частота и коэффициент деления выбираются из отношений

-L

&

п

0,01

где f - эталонная частота

W - влажность материала. Таким образом, частота на выходе узла вычитания 16 fftbin. будет меняться в зависимости от влажности материала от ,дo fj,npH изменении влажности от w по j; соответствии с выражением

I

1

W Ч- (f п )fi(i-o,oi.w)

в блоке задания 3 устанавливается задание о требуемой массе дозы кокса в коде N- , который поступает в сумматор 9. Информация о массе влажного метариала с учетом массы пустог бункера в обратном коде N N,4- датчика веса 2 поступает на группу входов счетчика импульсов 6, на счетный вход которого поступает частотный сигнал f. После заполнения счетчика импульсов 6 на его -выходе появляется импульс, поступающий через формирователь импульсов 21 на вход Запись счетчика импульсов 6, разрешая запись-в него кода N. Таким образом, в счетчике импульсов 6 постоянно идет преобразование входной информации о массе влажного материала и массы тары во временной интервал, определяемый как

М Кч, + NT

t :Еа € а

TQ

Импульсы переноса с формирователя импульсов 21 поступают также на первые входь элементов И 24 и 25. В зависимости от состояния триггера 18 5 имеется два режима работы системы: первый - режим определения массы сухого материала, второй - режим дозирования.

С приходом команды Затвор закрыт 0 из блока управления загрузкой 4, сигнализирующей о начале загрузки бункера, начинается первый цикл работы системы. Импульс команды Затвор закрыт поступает на вход Установка О регистра памяти 12, осуществляя в нем гащение информации, на первый вход триггера 19, и через элемент ИЛИ 29 на первый вход триггера 18, устанавливая их в единичное состояние. Единичный потенциал с выхода триггера 19 поступает на вход элемента И 22. Единичный потенциал с первого выхода триггера 18 поступает на вход элемента И 25. С 5 приходом импульса переноса с выхода формирователя импульсов 21 начинается первый режим работы устройства. Импульс переноса через элемент И 25 поступает на первый вход регистра Q сдвига I1 и сдвигается тактовый частотный f. Регистр сдвига 11 последовательно задает команды в первом режиме работы устройства. I

С первого выхода регистра сдвига 5 11 команда поступает на вход Установка О реверсивного счетчика импульсов 8 и вход триггера 17, устанавливая их в-нулевое состояние. Со второго выхода регистра сдвига 1I 0 команда поступает на первый управляют щий вход группы элементов ИЛИ 31, разрешая прохождение кода из регистра памяти 12 через группу элементов ИЛИ 31. Эта же команда через элемент 5 ИЛИ 30 поступает на вход Запись реверсивного счетчика импульсов 8, разрешая запись в него кода из регистра памяти- 12. Поскольку в первом такте регистр памяти 12 обнулен, то 0 реверсивный счетчик импульсов .8 не изменяет своего состояния, с третьего выхода регистра сдвига 11 команда поступает на второй вход триггера 28, переключает его в нулевое состояJ ние. Нулевой потенциал с первого выхода триггера 18 поступает на вход Реверс реверсивного счетчика импульсов 8, устанавливая его в режим сложения. .Частотные сигналы f.

ВЫ 7 с .выхода узла вычитания 16 поступаю на счетный вход реворсивного счетчи ка импульсов 8. Набор информации в реверсивном счетчике 8 производится за время, определяемое счетчиком импульсов 6. Поскольку весовой бункер еще не заполнен материалом,то временный интервал, задаваемый счетчиком импульсов, пропорционален масс пустого бункера, т.е. tЗа это время в реверсивном счетчике импульсов 8 будет набран код, соответствующий массе пустого бункера N - (10,01У)т N с 4-- f ftwn- ebixf так как влажность равна нулю. С приходом очередного импульса п реноса с выхода формирователя импульсов 21 начинается второй режим работы системы. Импульс переноса пос тупает через элемент И 2А на первый вход регистра сдвига 10 и сдвигается тактовый частотный . Регистр сдвига 10 последовательно задает команды во втором режиме работы системы. С первого выхода регистра сдвига 10 команды поступает на вход Завись регистра памяти 13, разреша запись кода, полученного в реверсивном счетчике импульсов 8 в первом ре жиме. Эта команда поступает также че рез элемент И 22 на вход Запись регистра памяти 12, осуществляя в не го запись обратного кода, полученного в счетчике 8, и на второй вход триггера 19, устанавливая его в нуле вое состояние. Нулевой потенциап с выхода триггера 19 поступает на вход элемента И 22 и запрещает в дальнейщем запись информации в регистр памяти 12, в котором, таким образом, записана информация, соответствующая массе пустого бункера N-J-. Со вто рого выхода регистра сдвига 10 команда поступает на второй управляющуй вход группы элементов ИЛИ 31, ра решая прохождение информации о задан ном значении массы дозы кокса N-j из сумматора 9 через группу элементов ИЛИ 31. Одновременно эта команда пос тупает через элемент ИЛИ 30 на вход Запись реверсивного счетчика импульсов 8, разрешая запись в него ко да N-j , соответствующего заданной се, С третьето выхода регистра сдвиг 88 10 К(1м:и1дп поступает через элемент ИЛИ 29 на вход IpHTTepa 18, устананливая его в единичное состояние, при этом единичный потенциал с выхода триггера 18 поступает на вход элементов И 23, 25 и 26 и на вход Реверс реверсивного счетчика импульсов 8, устанавливая его в режим вычитания. В реверсивном счетчике импульсов 8 за время t определяется разность двух кодов. (), , . где Np- масса сухого материала, т.е. определяется разность между задан1а1М значением массы дозы кокса и массой сухого материала, фактически засыпаемого в бункер. Далее работа системы в двух режимах повторяется автоматически . По мере загрузки бункера коксом возрастает временной интервал t,пропорциональный массе влажного материала. При этом в первом режиме работы устройства определяется масса сухого материала, засыпанного в бункер с учетом массы пустого бункера, так как информация о массе пустого бункера, .определяемая в первом такте, из регистра памяти 12 каждый раз записывается в реверсивном счетчике импульсов 8. Nc t.f9j,,-N N (1-0,0-1 Wj-NTBO втором режиме работы устройства происходит сравнение заданного значения массы дозы кокса с массой сухого материала, засыпанного в бункерUN Nj- NC При достижении массы сухого материала N заданного значения N -, во втором режиме работы системы на выходе реверсивного счетчика импульсов 8 появляется импульс переноса, который через схему И 26 поступает в блок управления загрузкой 4 для отключения питателя кокса (на чертеже не показан). По окончании загрузки бункера и начале высыпки кокса в скип из блока управле 1ия загрузкой 4 через элемент И 28 поступает команда Затвор открыт, которая переключает триггер 20 в единичное состояние. Единичный потенциал с пыхола гера 20 поступает на вход -.элемента И 27, разрешая прохождение одного и пульса переноса с выхода ревер(;ивного счетчика импульсов 8 в очередном втором режиме через элемент И 2 на вход Запись счетчика импульсов 7 и на входы триггеров 17 и 20 iViH их переключения. При этом в сч чике импульсов 7 записывается инфор мация о массе пустого бункера в обратном коде. Нулевой потенциал с выхода триггера 20 поступает на вхо элемента И 27 , запрещая в дальнейшем прохождение импульсов переноса. Единичный потенциал с выхода тригге ра 17 поступает на вход элемента И 23, разрешая прохож,цение частотных сигналов fgjji на счетный вход счетчика импульсов 7. В результате чего, в счетчике импульсов 7 наберется информация о массе сухого кок са, засыпанного в бункер сверх зада ной дозы, с учетом массы пустого бу кера. Nn(i-ti)f,(l-0,CHw)-NT(N(.-Wjl-Ni где М„- код, соответствующий информации о массе пересыпа кокса сверх дозы; t,- время на.бора, пропорциональное массе влажного материала t - время набора информации о м се материала до момента дос тижения заданного значения. Информация о массе пересыпа N, из счетчика импульсов 7 поступает на вход сумматора 9, где определяется разность между заданным значением дозы и величиной пересыпа. а,г - п т.е. производится коррекция задания на величину пересыпа в первом цикле дозирования. Скорректированная величина Мзс.задания поступает на входы элемента ИЛИ 31. На этом первый цик дозирования заканчивается. Таким образом, в первом цикле дозирования определена масса пустого бункера и масса сухого материала, фа тически засыпанного в бункер, выдана команда на окончание :яагрузки бункера при достижении массы сухого кокса заданного значения, определена масса сухого кокса, засыпанного к бункер сверх заданног-о значения и проведена корректировка гзаданчого чнлчения мас сы до-ы кокса 1П no;ii;4H iv шресыпа. 810 В следующем цик.;1е дозирования вьгполняются аналогичные операции, прн чем команда на отключение питателя кокса выдается при достижении массы сухого кокса заданного значения, скорректированного на величину пересыпа в предыдущем цикле. В том случае, когда по технологии, меняется скорость загрузки доменной печи (отключение питателя кокса и открытие затвора бункера происходит одновременно) и датчик веса 2 не регистрирует массу кокса, засыпанного сверх ДОЗЫ, в системе предусмотрена блокировка. При этом импульс переноса на выходе элементаИ 26, сигнализирующий о достижении массы сухого кокса заданного значения, поступает на вход переключателя 32, который включает интегратор 33. Напряжение на рыходе интегратора 33 начинает расти и поступает на вход компаратора ЗА. в компараторе 34 устанавливается опорное напряжение, выбранное с учетом скорости загрузки и инерционности грохотов. При достижении напряжения с интегратора опорного напряжения компаратор 34 переключается и единичный потенциал с его выхода разрешает прохождение сигнала Затвор открыт через элемент И 28. При этом в счетчике импульсов 7 определяется величина пересыпа Nj. В том случае, когда скорость выгрузки увеличивается (Пиковая подача) сигнал Затвор открыт, приходящий раньше заданного времени, поступает на вход переключателя 32 и устанавливает интегратор 33 в исходное состояние и компаратор 34 не переключается. Нулевой сигнал с его выхода запрещает прохождение сигнала Затвор открыт в систему. При этом информация о величине пересыпа предыдущего цикла сохраняется для последующего цикла. Это позволяет дозировать кокс с учетом прогнозируемой величины пересыпа. Таким образом, предлагаемое устойство позволяет определять исинное значение массы сухого кока, загружаемого в доменную печь в аждом цикле дозирования, что, в свою чередь, позволяет вести точный учет атер11ала и его экономию, а также существляет дозирование кокса с корекцией по трем переменным, одна из оторых - влажность, другая - масса ересыпа кокса сверх заданного зиаМчения в предыдущем цикле дозирова ния, третья - масса пустого бункера, которая изменяется вследствие налипания материала. В результате этого, интегральная ошибка дозирования будет стремиться к нулю. Технико-экономический эффект от и пользования изобретения заключает-, ся в том, что устройство позволяет снизить расход кокса на тонну выплав ляемого чугуна, вести точный учет расхода массы сухого кокса, стабилизировать тепловой режим доменной печи. Формула изобретения Цифровое устройство управления бесовым дозированием, содержащее влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, реверсивный счетчик импульсов, сумматор, регистр памяти и переключатель, о т л ч ающе е ся тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов ,два регистра сдв га, дополнительный регистр памяти, делитель частоты, два узла вычитания четыре триггера, формирователь импульсов, семь элементов И, два элеме та ЛЛИ,.интегратор, компаратор, груп па элементов ИЛИ, причем выходы груп пы элементов ИЛИ подключены к входам реверсивного счетчика импульсов, пря мые выходы которого подключены к ВХО дам регистра памяти, а инверсные вых ды - к группе входов дополнительного регистра памяти, выходы которого под ключены к входам группы элементов ИЛИ и к входам первого счетчика импу льсов, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора, вторая группа входов которого подклю чена к выходам блока задания, а выхо ды сумматора соединены с входами группы элементен ИЛИ, первый и второй управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко вхо ду Запись реверсивного счетчика им пульсов, вход Реверс которого подключен к первым входам второго, четвертого и ПЯТО1Ч1 элемента И и к первому выходу первого триггера, второй выход которого подключен к пер 8 .12 вому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов,к входу Запись первого счетчика импульсов и ко второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго регистра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу первого триггера и ко входу Установка О реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу второ.го узла вычитания и к второму входу второго элемента И, третий, вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход - к счетному входу второго счетчика импульсов, i вход Запись которого подключен ко второму входу первого триггера, к выходу шестого элемента И, и к первому входу четвертого триггера,-второй вход которого подключен к выходу седьмого элемента И, первый вход ко- торого подключен к выходу компаратора, а второй вход - к первому выходу блока управления загрузкой и к первому входу переключателя, выход кото--- рого через интегратор подключен к входу компаратора, а второй вход переключателя подключен к выходу пятого элемента И и к входу блока управления загруэкой, второй выход которо- го подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, входу Установка О дополнительного регистра памяти и к первому входу третьего триггера, второй вход которого подключен к входу Запись дополнительного.регистра памяти и к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу третьего триггера, а второй вход - к первому выходу первого регистра сдвига и входу Запись регистра памяти, при этом выход влагомера подключен к первому входу первого узла вычитания, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а выход - к первому входу второго узла вычитания, второй вход которого подключен к входу делителя частоты, к первому выходу генератора тактовых импульсов и к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а его входы соединены с выходами датчика веса, второй выход генератора т;1кта зых импульсов подключен ко вторым входам первого и второго регистров сдвига.

13

вторйй выход первого из которых подключен ко второму входу группы элементов или, а второй выход второго регистра сдвига подключен к первому вхо; ду второго элемента ИЛИ,а третий выход - ко второму входу второго триггера, первый вход которого связан с третБим выходом первого регистра сдвига через второй вход первого . элемента ИЛИ, а выход реверсивного

664181

Счетчика импульсов подключен ко второму входу пятого элемента И.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе с 1. Авторское свидетельство СССР № 520516, кл. G 01 G 19/ЗА, 1975. 2. Механизация и автоматизация управления. Научно-производственный ; сборник, 1976, 5, с. 32-34 (протоto тип).