Цифровое устройство управления весовым дозированием

 

1. ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОВЫМ ДОЗИРОВАНИЕМ, содержащее влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, счетчик импульсов, реверсивный счетчик импульсов, компаратор, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов и два элемента И, о т л и ч а ю щ е. е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежноети , в него введены преобразователь частоты в код, инвертор, элемент задержки , дополнительный компаратор и последовательно соединенные блок коррекции и блок синхронизации, причем выход компаратора подключен через последовательно соединенные формирователь импульсов, блок управления загрузкой , элемент задержки и первый . элемент И к входу Запись блока коррекции X к второму входу блока синхронизации , первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами Вычитание и Сложение реверсивного счетчика импульсов, вход Установка нуля которого подключен к выходу, формирователя импульсов, а выходы - к первым входам компаратора, вторыми входами соединенного с выходами блока задания, выход блока управления загрузкой подключен к входу Установка нуля счетчика импульсов, выходы которого соединены с первыми входами дополнительного компаратора, а вход Сложение соединен с вторым входом первого элемента И и с выходом второго элемента И, первым входом подключенного через вторые входы дополнительного компаратора к выходам датчика веса, вторым входом - к первому выходу генератора тактовых импульсов , а третьим входом - через инвертор к второму входу генератора (Л тактовых импульсов и к первому входу преобразователя частоты в код, второй с которого соединен с выходом влагомера , а выходы - с информационными входами блока коррекции. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что блок корО ) рекции содержит счетчик и последовательно соединенные дешифратор, гене ратор импульсов и двоично-десятичный 4ib счетчик, выход Переполнение кото4 рого подключен к выходу блока коррекции , а вход Сложение - к входу Вычитание счетчика, выходы которого соединены с входами дешифратора, а информационные входы и вход Запись - соответственно с информационными входами и входом Запись блока коррекции. 3.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что преобразователь частоты код содержит задатчик и последовательно соединенные элемент задержки, элемент И и счетчик, ин

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 С 13/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3686555/24-10 (22) 05.01. 84 (46) 15. 07. 85. Бюл. 11 26 (72) А.С.Виленский, Ю.Г.Буряк, М.А,Мельц и Т.П.Кириченко (71) Украинский государственный проектный институт "Металлургавтоматика" (53) 621.317.39.531.7(088.8) (56) 1. "Механизация и автоматизация управления". Научно-производственный сборник, 1976, N- 5, с. 32-34. . 2. Авторское свидетельство СССР

В 866418, кл. G 01 G 13/28, 1981 (прототип). (54)(57) 1. ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОВЫМ ДОЗИРОВАНИЕМ, содержащее влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, счетчик импульсов, реверсивный счетчик импульсов, компаратор, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов и два элемента И, о т л и— ч а ю щ е, е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, в него введены преобразователь частоты в код, инвертор, элемент задержки, дополнительный компаратор и последовательно соединенные блок коррекции и блок синхронизации, причем выход компаратора подключен через последовательно соединенные формирователь импульсов, блок управления загрузкой, элемент задержки и первый элемент И к входу Запись" блока коррекции ы к второму входу блока синхронизации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами "Вычитание" и "Сложение" реверсивного счетчика импульсов, вход

"Установка нуля" которого подключен

„„SU„„1167440 А к выходу. формирователя импульсов, а выходы — к первым входам компаратора, вторыми входами соединенного с выходами блока задания, выход блока управления загрузкой подключен к входу

"Установка нуля" счетчика импульсов, выходы которого соединены с первыми входами дополнительного компаратора, а вход "Сложение" соединен с вторым входом первого элемента И и с выходом второго элемента И, первым входом подключенного через вторые входы дополнительного компаратора к выходам датчика веса, вторым входом — к пер- a вому выходу генератора тактовых импульсов, а третьим входом — через инвертор к второму входу генератора тактовых импульсов и к первому входу преобразователя частоты в код, второй вход которого соединен с выходом влагомера, а выходы — с информационными входами блока коррекции.

2. Устройство по п.1, о т л и вав ч а ю щ е е с я тем, что блок кор- раий, рекции содержит счетчик и последовательно соединенные дешифратор, генератор импульсов и двоично-десятичный р счетчик, выход "Переполнение кото- р рого подключен к выходу блока коррекции, а вход "Сложение" — к входу

"Вычитание" счетчика, выходы которого соединены с входами дешифратора, а информационные входы и вход "3aлись" — соответственно с информаци- ч онными входами и входом "Запись" блока коррекции.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь частоты код содержит задатчик и последовательно соединенные элемент задержки, элемент И и счетчик, ин1167440 где

ДW

fw, формационными входами подключенного к выходам задатчика, входом Запись"к входу элемента задержки и к первому входу преобразователя частоты в

Изобретение относится к весоиэмерительной технике, в частности к весодоэирующим устройствам, например, для дозирования кокса.

Известна цифровая система автоматического дозирования кокса, содержащая влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, реверсивный счетчик импульсов, сумматор, регистр памяти и переключатель (1 J.

Недостаток известной системы обусловлен неудовлетворительной точностью дозирования, так как коррекция по влажности определяется не по массе фактически засыпанного материала, а по. заданной массе дозы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровое устройство управления весовым дозированием, содержащее влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, два счетчика импульсов, реверсивный счетчик импульсов, компаратор, генератор тактовых импульсов, формирователь им— пульсов, семь элементов И, сумматор, два узла вычитания частот, интегратор, два регистра памяти, два регистра сдвига, четыре триггера, группу элементов ИЛИ и переключатель (2), Известное устройство функционирует в двух многотактных режимах.

В первом режиме работы определяется масса сухого материала, засыпанного в бункер, с учетом массы пустого бункера. Во втором режиме работы производится сравнение заданной массы сухого материала с массой сухого материала, засыпанного в бункер, определяется момент окончания загрузки бункера и определяется масса пересыпа, на величину которой вводится автоматически поправка при последующей загрузке бункера. В работе известного устройства используется получаемая с код, а вых лами — к выходам преобразователя частоты в код, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И.

- помощью узлов вычитания частота, которая меняется от f ù до f . при так min изменении влажности от 7 . до ы в

rni n max соответствии с выражением

5 и = (— — (й„- — — )) = — (1-0,01 ът), 1 э э э (Ьъ aw n dv эталонная частота, величина, в пределах которой меняется влажность дозируемого материала; частота на-выходе влагомера, afar

n = — — — --; (йй =f -f )

0 01 f " max wmin

Недостатками известного устройства являются большая сложность и низкая надежность из-за больших аппаратурных затрат и многотактовых режимов работы.

20 Цель изобретения — повышение быстродействия и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство управления весовым дозированием, содержащее влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, счетчик импульсов, реверсивный счетчик импульсов, компаратор, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов и

30 два элемента И, введены преобразователь частоты в код, инвертор, элемент задержки, дополнительный компаратор и последовательно соединенные блок коррекции и блок синхронизации, при35 чем выход компаратора подключен через последовательно соединенные формирователь импульсов, блок управления загрузкой, элемент задержки и первый элемент и к входу "Запись" блока кор40 рекции и к второму входу блока синхронизации, первый и,второй выходы которого соединены соответственно с входами "Вычитание" и "Сложение" реверсивного счетчика импульсов, вход 5 "Установка нуля" которого подключен к выходу формирователя импульсов, а

3 11674 выходы — к первым входам компаратора, вторыми входами соединенного с выходами блока задания, выход блока управления загрузкой подключен к входу "Установка нуля" счетчика импульсов, выходы которого соединены с первыми входами дополнительного компаратора, а вход Сложение" соединен с вторым входом первого элемента И и с выходом второго элемента И, первым 10 входом подключенного через вторые входы дополнительного компаратора к выходам датчика веса, вторым входом— к первому выходу генератора тактовых импульсов, а третьим входом — через 15 инвертор к второму выходу генератора тактовых импульсов и к первому входу преобразователя частоты в код, второй вход которого соединен с выходом влагомера, а выходы — с инфор- 20 мационными входами блока коррекции.

Блок коррекции содержит счетчик и последовательно соединенные дешифраторы, генератор импульсов и двоичнодесятичный счетчик, выход "Перепол- 25 нение" которого подключен к выходу блока коррекции, а вход "Сложение"— к входу Вычитание" счетчика, выходы которого соединены с входами дешифратора, а информационные входы и ЗО вход "Запись" — соответственно с информационными входами и входом Запись" блока коррекции.

Преобразователь частоты в код со держит задатчик и последовательно со-35 единенные элемент задержки, элемент И и счетчик, информационными входами подключенного к выходам задатчика, входом Запись" — к входу элемента задержки и к первому входу преобра- щ зователя частоты в код, а выходами— к выходам преобразователя частоты в код, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И.

На фиг. 1 показана структурная 45 схема цифрового устройства управления весовым дозированием; на фиг.2 схема блока коррекции; на фиг.3— схема преобразователя частоты в код.

Цифровое устройство управления 50 весовым дозированием содержит (фиг.1) генератор 1 тактовых импульсов, элементы И 2 и 3, блок 4 коррекции, блок 5 синхронизации, реверсивный счетчик 6, компаратор 7, блок 8 за- 55 дания, формирователь 9 импульсов, блок 10 управления загрузкой, элемент 11 задержки, счетчик 12 импуль40 4 сов, дополнительный компаратор 13, датчик 14 веса, инвертор 15, преобразователь 16 частоты в код, влагомер 17.

Блок 4 коррекции содержит (фиг.2) счетчик 18, дешифратор 19, генератор 20 импульсов и двоично-десятичный счетчик 21.

Преобразователь 16 частоты в код содержит (фиг. 3) элемент 22 задержки, элемент И 23, счетчик 24 и задатчик 25.

Генератор 1 тактовых импульсов

Ф своим первым входом подключен через последовательно соединенные элементы И 2 и 3 к входу "Запись" блока 4 коррекции и через него — к первому входу блока 5 синхронизации, второй вход которого соединен с выходом элемента И 3, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами

"Вычитание" и "Сложение" реверсивного счетчика 6 импульсов, выходы которого подключены к первым входам компаратора 7, вторые входы которого подключены к выходам блока 8 задания, а выход — через формирователь 9 им-. пульсов подключен к входу "Установка нуля" реверсивного счетчика 6 импульсов и входу блока 10 управления загрузкой, выход которого через элемент 11 задержки подключен к входу элемента И 3. Выход блока 10 управ-. ления эагрузкои соединен также и с входом "Установка нуля" счетчика 12 импульсов, вход "Сложение 1 которого соединен с выходом элемента И 2, а выходы — с первыми входами дополнительного компаратора 13, вторые выходы которого соединены с выходами датчика 14 веса, а выход — с вторым входом элемента И 2, третий вход которого через инвертор 15 соединен с вторым выходом генератора 1 тактовых импульсов и с первым входом преобразователя 16 частоты в код, второй вход которого соединен с влагомером 17, а выходы — с информационны-. ми входами блока 4 коррекции. Выходы счетчика 18 подключены к дешифратору

19, соединенному последовательно с генератором 20 импульсов и двоичнодесятичным счетчиком 21, выход "Переполнение" которого соединен с выходом блока 4 коррекции, а вход "Сложение" соединен с входом "Вычитание" счетчика 18, информационные входы и вход "Запись" которого соединены со-

1167440

В f х так х о

40 где w . — максимальное значение влажmax ности дозируемого материала; начальное значение частоты 45 чо влагомера 17, соответствующее влажности w=O; — значение частоты влагомера

max

17, соответствующее wm«

Емкость М „ счетчика 24 определя- О ется соотношением

f х max °

N = А — — -- —— сц ma x х о

За время t< в счетчике 24 поступят импульсы, число которых определяется соотношением

N;=,,=«w,+») ta ответственно с информационными входами и входом "Запись" блока 4 коррекции.

Элемент 22 задержки своим выходом подключен к входу элемента И 23, выход которого соединен с входом Суммирование" счетчика 24, выходы и информационные входы которого соединены соответственно с выходами преобразователя 16 частоты в код и с выхо- lp дами задатчика 25, а вход "Запись" счетчика 24 соединен с входом элемента 22 задержки и первым входом преобразователя 16 частоты в код второй вход которого соединены с 15 вторым входом элемента И 23.

Устройство работает следующим образом.

Ъ

Генератор 1 генерирует импульсы с частотами Й и f2, причем Й., 2 ., 20

Информация о .влажности материала в частностной форме f с влагомера 17 поступает на второй вход преобразователя 16, на первый вход которого поступает частотный сигнал Й с вто- 25

2 рого выхода генератора 1. При поступ- лении переднего фронта импульса на первый вход преобразователя 16 в счетчик 24 записывается код числа А, поступающего на его информационные 3р входы с выходов задатчика 25. С выдержкой времени. после этого на первый вход элемента И 23 поступает импульс длительностью t, в течение которого разрешается занос импульсов с часто- З5 той f® в счетчик 24. При этом имеют место следующие соотношения:

А = 100 ы

Вследствие того, что значение частоты f прямо пропорционально значению влажности w

1.

f.

ЧЧ0

1 ц, Ъ7

%о

Отсюда следует, что

ai=f -f = — — — (à — Г ) °

w " 0

max х iпсi î

1 А

N ° = Ь + ----(f

w max о ) f

1вй х ч пс х а

Af we w

+ А-- — Ф щах f v4 e W max

A f am (A fwmyx А fwe)

f -f

w eo(x х о Whole

А fwmax A W1

A +

®tnt х х о w max

max

A)+100w; Aô,î„+100 w÷, Из формулы следует, что за интервал времени t в счетчик 24 поступит

N; импульсов, в результате счетчик

24 после переполнения займет положение, соответствующее величине 100 w

Так происходит преобразование частоты f ö; в код, соответствующий величине 100 w .

С выхода блока 10 управления загрузкой на вход элемента 11 задержки поступает сигнал "Пуск 1 (этот сигнал разрешает загрузку, например, когда затвор дозатора закрылся) . При этом счетчик 12 устанавливается в нуль.

На выходах датчика 14 веса присутствует после выгрузки предыдущей порции материала код, соответствующий массе пустого бункера дозатора. До тех пор, пока величина этого кода превышает величину кода, поступающего с выходов счетчика 12 на первые входы компаратора 13, на выходе этого компаратора присутствует сигнал "1", поступающий на один из входов элемента И 2. Если на другой вход элемента И 2 поступают импульсы с частотой (с первого выхода генератора 1), а на третьем входе элемента И 2 присутствует сигнал "1" (соответствует паузе между импульсами, поступающими с частотой f с второго выхода генератора 1 на вход инвертора 15), то на вход счетчика 12 поступают импульсы до тех пор,пока не сравняются код датчика веса и код счетчика 12.

440

7 1167

Ло того, как на выходе элемента 11 задержки появится сигнал "1", код счетчика 12 станет равным коду датчика 14 веса. По мере загрузки материала в бункер дозатора увеличивается код датчика 14 веса. В результате с выхода элемента И 3 на вход "Запись" блока 4 коррекции и на второй вход блока синхронизации поступают импульсы, соответствующие росту массы мате- 1О риала, загружаемого в бункер дозатора. Цена этих импульсов соответствует цене младшего двоичного разряда кода датчика 14 веса (дискретность взвешивания). 15

Когда счетчик 18 находится в положении "0", с выхода дешифратора 19 на вход генератора 20 поступает сигнал, запрещающий работу генератора

20. При поступлении импульса на вход

"Запись" счетчика 18 код числа 100 w с записывается в счетчик 18, в результате чего снимется запрет на работу генератора 20. С выхода генератора

20 начинают поступать импульсы на 25 вход "Вычитание" счетчика 18 и на вход "Сложение" двоично-десятичного счетчика 21. Число импульсов, поступивших на вход "Сложение" двоичнодесятичного счетчика 2 1 (после по- 30 ступления импульса на вход Запись" блока 4 коррекции и до того, как счетчик 18 опять перейдет в положение "0") будет равно 100 w..

Если величина ч „ соответствует четырехзначному десятичному числу (два знака до запятой и два знака после запятой, т.е. дискретность измерения влажности равна 0,017), то при четырехдекадном двоично-десятич- 40 ном счетчике 2 1 на его выходе "Переполнение" будут (по мере загрузки) появляться импульсы, соответствующие приросту массы воды Мв, составляющую долю массы М материала, загруженного в 45бункер дозатора. Это следует из того, что

С помощью реверсивного счетчика 1 б вычисляется масса M сухого материала, загружаемого в бункер дозатора, так как N =-M †Мв. Блок 5 синхронизации служит для того, чтобы предотвратить одновременное поступление импульса на вход "Вычитание" счетчика

6 (с выхода блока 4 коррекции) и на вход "Сложение" этого счетчика (с выхода элемента ИЗ). В случае одновременного появления импульсов на выходах блока 4 коррекции и элемента И 3 в блоке 5 синхронизации производится временной сдвиг одного из этих импульсов по отношению к другому.

Когда масса сухого материала, поданного в бункер дозатора, сравняется с заданной массой (устанавливаемой с помощью блока 8 задания), с вьг хода компаратора 7 поступит сигнал

"1" на вход формирователя 9 импульсов. В результате с выхода формирователя 9 импульсов на вход "Установка нуля" счетчика 6 и на вход блока 10 управления загрузкой поступает импульс. Счетчик 6 устанавливается в положение "0", после чего в него записывается информация, соответствующая массе пересыпа сухого материала, поданного в бункер дозатора с момента появления сигнала "0" на входе: элемента 11. задержки и до момента появления сигнала "0" на выходе элемента 11 задержки (элемент 11 задержки учитывает" инерционность привода загружающего механизма).

После осуществления выгрузки материала иэ бункера дозатора весь цикл повторяется заново. При этом (так как новая загрузка начнется, когда в счетчике 6 хранится код величины массы пересыпа) компаратор 7 сформирует на своем выходе сигнал "1" с упреждением, равном массе пересыпа материала в предыдущем цикле.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять истинное

Мв;

M., 100Х, т.е.

W. =

100 w

М..

10000

M.= — — М.=

100

Из этой формулы следует, что при суммировании импульсов, поступающих (за время загрузки) с выхода блока 4 кор-у рекции, можно вычислять массу воды, составляющую часть массы материала, поступившего в бункер дозатора. значение массы сухого материала, загружаемого в бункер дозатора в каждом цикле дозирования. При этом дозирование материала осуществляется с учетом коррекции по влажности материала, его пересыпа в предыдущем цикле дозирования сверх заданного, а также с учетом вносимой коррекции по массе пустого бункера (автоматическое тарирование), которая может изменяться вследствие налипания материала. В результате ин9 11 тегральная ошибка доэирования стре- мится к нулю. Поэтому так как преобразователь 16 частоты в код производит преобразование частотного сигнала влагомера 17 в отрезки времени, не совпадающие с отрезками времени, когда импульсы подаются на вход счетчи67440 l0 ка 12 (т.е. когда формируются импульсы увеличения массы материала в бункере), данное устройство может использоваться и при непрерывной работе влагомера, например в случае как бун" керного, так и конвейерного доэирования.

Составитель M.Õàóñòîâ

Редактор М.Келемеш ТехредЖ.Кастелевич Корректор Е. Сирохман

Заказ 4424/39 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4