Устройство для многокомпонентного дозирования
УСТРОЙСТВО -ДЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ДОЗИРОВАНИЯ, содержащее п-2 основных блоков умножения, п-3 первых сумматоров, п дозаторов, вход каждого из которых, кроме первого и п-го, соединен с выходом соответствующего основного блока умножения , выходы первых сумматоров подключены к входам соответствукядих основных блойов умножения, кроме первого, а также дополнительные блоки умножения, задатчики, дополнительный сумматор и блок выбора минимума , отличающееся тем, что, с целью повышения точности/ оно содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ, одновибратор и счетчик импульсов, а также генератор импульсов, второй сумматор, п-2 ключей , п-2 третьих сумматоров и п-1 цепочку из последовстельно соединенных четвертых сумматоров, элементов сравнения и аналого-цифровых преобразователей , выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выходом связанного с первым входом блока выбора минимума , второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с входами дополнительных блоков умножения , первые входы четвертых сумматоров подключены к выходам соответствующих дозаторов, а вторые - к выходам соответствующих дополнительных блоков умножения, вход генератора импульсов связан с выходом одновибраторй , выходы счетчика импульсов соединены с.первыми входами соответствующих ключей, вторые входы которых подключены к выходу блока выбора минимума, а выходы - к первым входам соответствую(цих первых сумматоров и первому входу дополнительного сулвдатора, вторыми входами связанных с выходами соответствующих третьих сукматоров, выходы дозаторов , кроме первого и п-го, соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ и с первыми входами соответствующих третьих сумматоров, вход п-го дозатора подключен к выходу дополСП нительного сумматора, выход первого дозатора соединен с входом первого СО 4 jосновного блока умножения и с вторым входом одного из третьих сумма00 торов, другие из которых подключены вторыми входами к выходам предыдущих третьих сумматоров, причем выходы задатчиков связаны с вторыми входами соответствующих элементов сравнения .
„„SU„„101 А
СОЮЗ СОВЕТСНИХ . РЕСПУБЛИК
ЗШ 4 05 0 11 1
»
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
) .»
ЬМ г
»»»»»»
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3300747/18-24 (22) 12.06 81 (46) 30.04.83, Бюл. 9 16 (72) P.Ã.Áàðñêèé, В.A.Âoðîáüåâ, A.H.ÑHëàåâ и О.В.Скрипка (71 ) Московский ордена Трудового
Красного Знамени автомобильно-дорожный институт (53 ) 62-50 (088. 8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР . В .436982, кл. С, 01 F 11/00, 1972, 2. Авторское свидетельство СССР
Р 750279, кл. G 01 F 11/00, 1980 (прототип). (54) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ДОЗИРОВАНИЯ, содержащее и-2 основных блоков умножения, Il-3 первых сумматоров, и дозаторов, вход каждого из которых, кроме первого и п-ro,. соединен с выходом соответствующего основного блока умножения, выходы первых сумматоров подключены к входам соответствующих основных блоков умножения, кроме первого, а также дополнительные блоки умножения, задатчики, дополнительный сумматор и блок выбора минимума, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ, одновибратор и счетчик импульсов, а также генератор импульсов, второй сумматор, и-2 ключей, и-2 третьих сумматоров и и-1 цепочку иэ последовательно соединенных четвертых сумматоров, элементов
- сравнения и аналого-цифровых преобразователей, выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выходом связанного с первым входом блока выбора минимума, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с входами дополнительных блоков умножения, первые входы четвертых сумматоров подключены к выходам соответствующих дозаторов, а вторые — к выходам соответствумацих дополнительных блоков умножения, вход генератора импульсов связан с выходом одновибратора, выходы счетчика импульсов соединены с,первыми входами соответствующих ключей, вторые входы которых подключены к выходу блока 9
Р выбора минимума, а выходы — к первым входам соответствующих первых сумматоров и первому входу дополнительного сумматора, вторыми входами связанных с выходами соответствующих третьих сумматоров, выходы дозаторов, кроме первого и n-ro, соединены с соответствующими входами элемента
ИЛИ и с первыми входами соответствукщих третьих сумматоров, вход и-го дозатора подключен к выходу дополнительного сумматора, выход первого дозатсра соединен с входом первого ,основного блока умножения и с вторым входом одного из третьих сумматоров; другие иэ которых подключены вторыми входами к выходам предыдущих третьих сумматоров, причем выходы задатчиков связаны с вторыми входами соответствующих элементов сравнения.
1015348
Изобретение относится к дозированию различных материалов и может применяться в химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для дозирования, содержащее преобразователь, генератор и множитель сигналов, снабженный диференциатором, связанным с реле времени, подключенным к входам усилителей, выходы которых соединены 10 с электромагнитами питания (1 ).
Недостатком известного устройства является низкая точность дозирования многокомпонентных смесей, Наиболее близким к предлагаемому )5 по технической сущности является устройство для дозирования, содержащее и доэаторов, вход каждого из которых, начиная с второго, соединен с выходами п-1 блоков умножения, а вход каждого блока умножения, кроме первого, через сумматор связан с блоком выбора минимума и блоком выбора максимума 2 ).
Однако в этом устройстве уставка каждого последующего дозатора корректируется по среднему значению максимальной и минимальнбй ошибок дозирования. Кроме того, устройство характеризуется невысокой точностью дозирования многокомпонентных смесей, так как алгоритм коррекции ошибок дозирования, реализованный в этом устройстве, является не оптимальным, особенно при дозировании компоненто, имеющих различные закс- З5 ны распределения погрешностей дозирования.
Цель изобретения — повышение точности многокомпонентного дозирования.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для многокомпонентного дозирования, содержащее п-2 основных блоков умножения, и-3 первых сумматоров, Il доэаторов, вход 45 каждого из которых, кроме первого и п-го, соединен с выходом соответствующего основного блока умножения, выходы первых сумматоров подключены к входам соответствующих основных 50 блоков умножения, кроме первого, а также дополнительные блоки умножения, задатчики, дополнительный сумматор и блок выбора минимума, содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ, одновибратор и счетчик им55 пульсов, а также генератор импульсов, второй сумматор, и-2 ключей, и-2 третьих сумматоров и п-1 цепочку из последовательно соединенных четвертых сумматоров, элементов сравнения 60 .и аналого-цифровых преобразователей, выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выходом связанного с первым входом блока выбора. минимума, второй вход 65 которого соединен с выходом генератора импульсов и с входами дополнительных блоков умножения, первые входы четвертых сумматоров подключены к выходам соответствующих дозаторов, а вторые — к выходам соответствующих дополнительных блоков умножения, вход генератора импульсов связан с выходом одновибратора, выходы счетчика импульсов соеди нены с первыми входами соответствующих ключей, вторые входы которых подключены к выходу блока выбора минимума, а выходы — к первым входам соответствующих первых сумматоров и первому входу дополнительного сумматора, вторыми входами связан- . ных с выходами соответствующих третьих сумматоров,. выходы дозаторов, кроме первого и п-ro, соединены с соответствующими входами элемента
ИЛИ и с первыми входами соответствующих третьих сумматоров, вход
n-ro дозатора подключен к выходу дополнительного сумматора, выход первого дозатора соединен с входом первого основного блока умножения и с вторым входом одного из третьих сумматоров, другие из которых подключены вторыми входами к выходам предыдущих третьих сумматоров, причем выходы задатчиков связаны с вторыми входами соответствующих элементов сравнения.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для многокомпонентного дозирования; на фиг.2 структурная схема блока выбора минимума.
Устройство содержит дозаторы 1„1, основные блоки 2„-2д умножения, И элемент ИЛИ 3, одновйбратор 4; счетчик 5 импульсов, генератор б импульсов, дополнительные блоки
7., — 7„ умножения, первые сумматоры
8„- 8П 3, третьи сумматоры 9 „ — 9 г клцчи 10„- 10, четвертые сумматоры 11„- 11 „, задатчики 12 „ - 12 „, элементы 13 — 13„ .,сравнения, анало-, го-цифровые преобразователи 14<-14 >, блок. 15 выбора минимума, второй сумматор 1б и дополнительный сумматор 17.
Блок выбора минимума содержит регистры181и 182 входа, генератор
19 тактовых имйульсов, регистр 20 сдвига, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 22 сравнения, элемент ИЛИ 23 и регистр 24 выхода.
Устройство для многокомпонентного дозирования работает следующим образом.
Дозаторы 1 — 1 в соответствии и с сигналами на их управляющих входах производят дозирование компонентов смеси в установленной последовательности во времени.
Смесь состоит из и компонентов
Х, Х2, ..., Х, долевое содержание которых в смеси устанавливается по технологическим нормам и равно
xo т4 ХО,ХО,.,ХО
1 2 и где =, 1, 2, ..., п
Х. - заданное значение дозы i-го О 1 компонента, задаваемое уставками 0. на задатчиках дозаторов.
Каждый i-й компонент дозируется соответствующим дозатором 1; .
Предположим, что компоненты до,зируются в последовательности Х Х
Х . Тогда после дозирования пери вого компонента его фактическая масса равна. Х„(0„ U„+ аХ„, где
-U„= Х0, аХ0- ошибка доэирования.
Перед началом дозирования второго (в принятой последовательности дозирования компонентов ) компонента предварительно определяется значение результирующей массы смеси Vp, при которой погрешность дозирования первого компонента по отношению к этой маСсе была бы равна нулю. Это значение массы равно Х.,(0.,)/у„ .
По величине V определяется уставка эадатчика второго дозатора 12ю равная 02 = Х (0„) g> ф„° Операция: вычисления V H U функционально реализована в основном блоке 2 умножения. Для этого сигнал с выхода дозатора 1 (информация об отдозированной массе первого кдмпонента
Х „(О ) поступает на вход первого основного блока 2 умножения, в котором умножается на величину f2 /Э"., На выходе первого основного блока 2„ умножения после умножения величины
Х. (О. ) на g2/f rroHsHTon 1 начинает дозировать второй комп2онент дозой U2. После доэирования второго компонента его фактическая масса из-за погрешности дозирования равна Х2(02)= = U2 + ЛХ2, где dX2- ошибка дозирования второго компонента, поэтому перед началом доэирования следующего (третьего ) компонента необходимо определить такое значение результирующей массы смеси VPÄ при котором погрешности дозирования первого и второго компонентов имели бы минимальные значения. Для этого необходимо в качестве информации о погреш ностях дозирсвания использовать не абсолютные погрешности DKi„ а приведение д О;, которые являются качественным показателем процесса приготовления (доэирования ) многокомпонентных смесей и после дозирования всех и компонентов имеют вид й0 = Х- (О ) - Чр," = 1,2, 15348 где Чо- — <;Щ) — результирующая 1 масса смеси посЛе дозирования и компонентов. Поиск результирующей массы смеси 5 V производится следующим образом. С поступлением сигнала с информационного выхода дозатора 12 на первый вход элемента ИЛИ 3 последний срабатывает и на его выходе по 0 явится сигнал, по которому одновибра-. тор 4 выработает импульс, используемый для запуска генератора 6 импупьсов, и который является. также счетным импульсом для счетчика.5 импульсов. Счетчик 5 импульсов сосчитает этот -импульс, и на его первом выходе появится сигнал, который откроет ключ 10. Генератор б импульсов, построенный по принципу генератора линейно изменяющегося напря20 жения, сформирует сигнал (единичный импульс ), который поступит на входы дополнительных блоков 7 — 7r умножения и на второй вход блока 15 выбора минимума. Максимальное зна25 чение амплитуды импульса, сформированного генератором 6 импульсов, равно (в переводе с аналога напряжения на массу Чр) Ft - З0 тс х Ч =Ч +Е ьО;; i 1,2,... n, P P . где .g© Х0: — заданная результи- .рующая масса смеси; 35 pu; — допустимое отклонение дозируемой массы компонента от заданной, задаваемое задатчиками 12 - 12 В дополнительных блоках 7 - 7„ умножения этот сигнал будет умножать40 ся на коэффициенты g, Щ2, ..., уп соответственно. Таким образом, после умножения на вторые входы четвертых сумматоров 11„ и 112 будут поданы .аналоговые 45 сигналы с выходов дополнительных бло= ков 7 и 72 умножения соответственно. На первых входах четвертых сумматоров 11> и 11> присутствуют сигналы Х.,(0„ )и Х2 (02) с выходов доэаторов 1„ и 1 соответственно. На протяжений длительности импульса, сформированного генератором 6 импульсов, в четвертых сумматорах. 11. и 11 будут воспроизводиться приве2 . денные погрешности дозирования дО и дО2 соотвеТственно, равные аи1 Х (О )- У Ч и ао2 Х2(О2) где Ч т - аналоговое значение (s вольтах ) результирующей массы, линейно Р 60 возрастающее во время формирования единичного импульса генератором Ь импульсов в пределах от 0 до max VP, Одновременно с началом воспроизведения приведенных погрешностей 1015348 j-1 и и,- (ч Е х„(„))Х„(5. Х вЂ” 3,4,...,и. к=" Перед началом дозирования п-го компонента предварительно будет определено то значение результирующей массы смеси VP, при котором приве- . h U è и U2 в элементах 13 и 132 . сравнения эти погрешности будут сравниваться с заданными в задатчиках 12 и 122 погрешностями йО и аО соответственно. Аналоговые сигналы с выходов элементов 13. и 13 срав-3 нения поступают на входы аналогоцифровых преобразователей 14 и 14 соответственно, которые преобразуют аналоговый сигнал результата сравнения в бинарный по следующему ус- 10 ловию: если )йО-)-,аО0; < О, то на выходе аналого-цифрового преобразователя Формируется "1", если аО 1— - ЛО > О, — "О". Сигналы с выходов аналого-цифро- )5 вых преобразователей 14 и 14 пос.тупают на первый и второй входы второго сумматора 16, на остальных входах которого пристутствуют сигналы, равные нулю. Второй сумматор 16 .0 суммирует бинарные сигналы, и после окончания воспроизведения погрешностей дО и дО2 блок 15 выбора мини1 Т мума определит то значение V >, при котором была минимальная сумма бинарных сигналов. Алгоритм Функционирования блока 15 выбора минимума следующий (фи г. 2 ). С началом формирования генератором 6 импульсов единичного импульса в блоке 15 выбора минимума запускается генератор 19 тактовых импульсов, импульсы с выхода которого поочередно появляются на выходах регистра 20 сдвига. С появлением импульса на первом выходе регистра 20 сдвига яро-35 исходит запись первой суммы бинарных сигналов с выхода сумматора 16 в регистр 18 входа. Этим же импульсом аналого-цифровой преобразователь 4 формирует из аналога напряжения циф- 4Q ровой код (значение V P в данный мо-т мент времени ), который поступает на вход регистра 24 выхода. С появлением тактового импульса на втором выходе регистра 20 сдвига происходит запись второй суммы бинарных сигналов в регистр входа 182. С появлением тактового импульса на третьем выходе регистра 20 сдвига в блоке 22 сравнения произойдет сравнение сумм бинарных сигналов, записанных в первом и во втором регистрах входа, Если первая сумма бинарных сигналов меньше или равна второй сумме, то на первом выходе блока 22 сравнения появится высокий уровень (логическая 55 единица),по которому через элемент ИЛИ 23 в регистр 24 выхода произой--дет запись цифрового кода, имеющегося на его входе. Этим же уровнем будет дано разрешение на запись сле-. 60 дующей. суммы бинарных сигналов в регистр 18 входа. Если окажется, что первая сумма бинарных сигналов боль2 ше второй, то высокий уровень появится на втором выходе блока 22 сравне- 65 ния, и в регистр 24 выхода будет записана та же самая информация, но следующая сумма бинарных сигналов будет записана в регистр 10„ входа. Если в последующих циклах определения минимума V P (один цикл равен трем тактовым импульсам ) блок 22 сравнения не изменит состояние своих выходов, то в регистре 24 выхода сохранится информация, записанная в первом цикле, т,е. величина VT будет соответствовать минимуму бинарных сигналов, и после окончания формирования единичного импульса (по заднему фронту ) генератором 6 импульсов это значение появится на выходе блока 15 выбора минимума. Если в процессе поиска минимума iV блок 22 сравнения изменит состояP ние сових выходов, то по перепаду уровней на его выходах в регистр 24 выхода будет записано соответствующее значение VT. Первый цикл алгоритма работы блошка 15 выбора минимума отличается от последующих тем, что в первом цикле в регистр входа 18 записывается первая сумма бинарных сигналов, а в регистр 182 — вторая сумма бинарных сигналов, в то время как в последующих циклах в эти регистры входа записывается сумма бинарных сигналов в зависимости от состояния выходов блока 22 сравнения. Таким образом, после определения минимума ЧТ с выхода блока 15 выбоР ра минимума это значение через открытый ключ 10„ поступит на первый вход первого сумматора 8, на второй вход которого с выхода третьего сумматора 9 поступит сигнал, 2 равный X;(U„f- В первом сумматоре i-1 ! 8 произойдет суммирование этих сиг1 d налов и результат с выхода сумматора 8 поступит на вход основного 1 блока 2 2 умножения, где умножится о на постоянную величину,„. Тао З); Ц4 ким образом, на выходе основного блока 22 умножения сформируется сигНал (уставка О ), который является заданием для дозатора 1> на дозирование третьего компонента. Аналогичным образом формируются управляющие сигналы уставок для остальных дозаторов, кроме п-го, и в общем случае имеют следующий вид: 1015348 Анализируя формирование ошибки Ь Ц при описанном выше способе коррекции доз компонентов. и сравнивая его со способом коррекции, описанным в прототипе, можно сделать вы- 2О вод, что введением ограничения погрешности дозирования 4ф и выбором :оптимального значения Ч обеспечиР вается выполнение условия минимизации приведенных погрешностей доэирования, которые имеют вид На ЭВМ EC-1022 проводят сравнительное имитационное моделирование двух способов коррекции доз компонентов: lIo "минимаксу", описанному денные погрешности дозирования до, 11 д0,..., hUp имеют минимальные значения. Это значение V через открытый .ключ 10 поступит на первый вход дополнительного сумматора 17 на второй вход которого поступит сигнал с выхода третьего сумматора М П-1 9, Равный KX (О- ). После суммиК=-1 рования этих сигналов результат 30 с выхода дополнителвного сумматора 17 являющийся величиной уставки U поступит на управляющий вход дозатора 1д и дозатор 1д начнет дозировать и-й компонент. в .прототипе, и по способу, описанйому в изобретении. Берут четырехкомпонентную бетонную смесь состава, кг: Щебень 1135 Песок 775 Цемент 300 вода 180 на 1м .Проводят 1000 циклов дозирования, после чего вычисляюв дисперсии DU; ошибок дО;, которые при способе коррекции в прототипе составляют, кг: Щебень 41,6 Песок 52,5 Цемент 6 @35 Вода 5,3 . а при способе коррекции по изобретению составляют, кг,: Щебень 30,2 Песок 26,4 Цемент . 3,73 Вода 4,23 Из приведенных данных моделирования следует, что способ коррекции доз компонентов, на основе которого построено предлагаемое устройство для многокомпонентного дозирования, позволяет повысить точность доэирования многокомпонентных смесей. Использование устройства для доэирования различных многокомпонентных смесей позволяет снизить погрешность дозирования компонентов, что .обеспечивает экономию материала и улучшение качественных показателей изготовляемых изделий. 1015348 1иг. 1 1015348 Составитель Л. Ца лагова Редактор А. Огар Текред О.Неце корректорИ. Шароши.. Заказ 3208/44 Тираж 874 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иоскв, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная, 4
