Способ управления процессом порционного дозирования сыпучего материала

 

Изобретение относится к технике измерения масс. Цель изобретения - повышение производительности порционного дозирования при заданной точности дозирования. Дозируемый материал поступает в бункер 2 дозатора. Формирователь 8 от момента включения питающего устройства 3 формирует сигнал, поступаюп(ий на первый вход регулятора 10, на второй вход котороS (Л

7242 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) I (50 4 G Ol G 13/285

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3968932/24-10 (22) 24.09.85 (46) 30.04.87. Бюл. № 16 (71) Воронежское экспериментальное конструкторское бюро расфасовочноупаковочного оборудования (72) В.П.Гайдук, А.И.Куцовский, и И.Г.Плотницкий (53) 681 . 26(088. 8) (56) Патент CIIIA № 100984, кл." G 01 G !3/04, 1978, Патент Франции № 2544492, кл, G 01 G 13/285, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОРЦИОННОГО ДОЗИРОВАНИЯ С11ПУЧЕГО MATEРИАЛА (57) Изобретение относится к технике измерения масс. Цель изобретения — повьппение производительности порционного дозирования при заданной точности дозирования. Дозируемый материал поступает в бункер 2 дозатора.

Формирователь 8 от момента включения питающего устройства 3 формирует сигнал, поступающий на первый вход регулятора 10, на второй вход которо1307242 го с выхода вычислительного блока 11 поступает сигнал, характеризующий истинную массу материала ° Сигнал с выхода регулятора поступает на вход блока 4 управления, который изменяет скорость подачи доэируемого материала в бункер 2 в соответствии с величиной и знаком отклонения, Сигнал истинной массы с выхода вычислительного блока 11 поступает на первый вход порогового элемента 12, на

Изобретение относится к технике измерения масс и может быть использовано в автоматических дозировочных комплексах для управления процессами порционного дозирования сыпучих материалов на предприятиях пищевой и химической промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности порционного дозирования при заданной точности дозирования.

На фиг. 1 представлены графики

7 иллюстрирующие предлагаемыи способ; на фиг ° 2 — устройство для осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

В начале каждого цикла дозирования устанавливают нулевое значение сигнала измерителя массы. Такая операция необходима для того, чтобы исключить влияние на точность дозирования ненулевого сигнала с измерителя массы, который возникает от наличия "просыпи" материала на элементах конструкции бункера дозатора и самого измерителя массы. На фиг. время„ необходимое в начале каждого цикла дозирования для установки нулевого значения сигнала с измерителя массы, обозначено 7 < . Длительность с выбирается в зависимости от вре1 мени успокоения измерителя массы после разгрузки бункера дозатора в прео дыдущем цикле дозирования. После установки нулевого значения сигнала с измерителя массы включается подача доэируемого материала в бункер дозатора и co cpBHIoM во времени по отвторой вход которого с выхода задатчика 13 поступает сигнал Р„, установки, меньший номинального зйачения массы порции на заданную величину, При достижении сигналом с выхода вычислительного блока 11 значения Р, на выходе порогового элемента 12 Аормируется сигнал, поступающий на вход триггера 9. Сигнал с выхода последнего включает блок 4 управления, останавливающий питаюшее устройство 3. 2 ил. ношению к этому моменту (фиг. 1,интервал времени < ) формируется сигнал задания (фиг. 1 кривая Р д„)

7 по нарастанию массы порции до номи5 нального (F ) значения ° Величина интервала времени выбирается рав2 ной времени падения доэируемого продукта из питающих устройств в бункер весового дозатора. Сигнал с измерителя массы преобразуют в сигнал, характеризующий истинную массу материала в бункере (У), и определяют его отклонение от сигнала задания.

В зависимости от величины и знака указанного отклонения воздействуют на подачу дозируемого материала в сторону компенсации указанного отклонения. Например, при значении сигнала, характеризующего истинную массу материала в бункере, меньшем, чем сигнал задания, скорость подачи дозируемого материала в бункер дозатора увеличивают и, наоборот, при значении сигнала, характеризующего истинную массу материала в бункере, большем, чем сигнал задания, скорость подачи дозируемого

30 материала в бункер доэатора уменьшают. Если формировать сигнал задания по нарастанию массы порции одновременно с включением подачи дозируемого материало в бункер дозатора, Ъ то эа время падения материала в бункер (эа время запаздывания),т.е. когда сигнал, характеризующий истинную массу материала в бункере, erne равен нулю, сигнал отклонения от задания становится значительным, 1307242 что приводит к существенному увели- чению скорости подачи материала в бункер дозатора (особенно при значительной начальной скорости подачи материала, необходимой для обеспечения высокой производительности). Это приводит к ухудшению точности дозирования, а в некоторых случаях к неустойчивости самого процесса дозирования (процесс становится рас- f0 ходящимся). Поэтому необходимо уменьшить скорость дозирования (как начальную, так и среднюю за цикл),что уменьшает производительность дозирования (число циклов дозирования в 15 единицу времени) ° При достижении сигналом, характеризующим истинную массу материала в бункере дозатора, значения, меньшего номинального на заранее заданную величину (Р„, Р„ „, 20 фиг. 1, линия Р„, ), отключают подачу материала, после чего некоторое количество материала еще поступает в бункер, Очевидно, что кривая задания нарастания массы порции до номи- 25 нального значения должна иметь уменьшающуюся по мере приближения к номинальному значению скорость, чтобы обеспечить необходимую точность дозирования. 30

Для определения сигнала, характеризующего истинную массу материала в бункере весового дозатора,Аормируют сигналы, пропорциональные скорости и ускорению измеиения сигнала с измерителя массы, а затем суммируют с сигналом с измерителя массы с заранее заданным коэффициентами, т.е. суммарный сигнал и 1 Р&и 40

X=K P +К вЂ” - +К --- "- (1) ви а д в д где К,К,К вЂ” заранее заданные коэффициенты пропорциональности; 45

Р8и — сигнал с массы.

Записав (1) в соответствии с преобразованием Лапласа, получаем

X(S)=K<Р „($)+К ° S Р ($)+К S x к P ($) =P„„(S) ° (K, +К $+K S ), (2) где S — оператор Лапласа.

По полученной сумме сигналов X(S) вычисляют сигнал, характеризующий истинную MB c c у из дифференциально го 55 уравнения

Т - - +У=Х, Д 7

dt имеющего в операторной форме вид

У ($) (Т$+ 1 ) =X ($) (3) или с учетом (2)

Х($} К,+К $+К $

y(S)= — -- = — — - — — Р($). (4)

Т$+1 TS+1 вн

Связь сигнала с измерителя массы

P и с истинной массой Р„материала, поступающего в бункер весового дова-. тора, определяется конструкцией измерителя массы, высотой падения материала с питающих устройств в бункер дозатора.

Для измерителя массы, описываемого дифференциальным управлением второго порядка, сигнал Р связан с истинной массой Ри уравнением

d PFF„dPFFFF dP

Т вЂ” — — +Т --- +Р =Р +К

dt 2 dt ви " ) dt или в операторной форме где Т,,Т вЂ” коэфАициенты, определяемые конструкцией измерителя массы;

К вЂ” коэфАициент, определяемый высотой падения материала в бункер дозато ра.

Для измерителя массы, описываемого диАференциальным уравнением первого порядка, например для измерителя массы на базе силоизмерительных тензодатчиков, непосредственно измеряющих усилие, создаваемое дозируемым материалом, сигнал P и связан с истинной массой Ри уравнением

Т --- +Р.=P +К

dPsFF dP дт ви и $ dt или в операторной форме

Р (S)= — Р ($) 1+К S ви Т S+1 в где Т вЂ” коэффициент, определяемый конструкцией измерителя массы.

d PFt

Динамическая составляющая К

dt или в.операторной форме К .S P„ ($) представляет собой "удар" в бункер дозатора падающего материала, Очевидно, что чем выше скорость подачи

ИРи материала — —, тем больше эта cocdt

1307?42

PÄ (S). тавляющая и тем больше сигнал с измерителя массы отличается от истинной массы. Кроме того, отклонение сигнала .Р „ от истинной массы Р„ определяется также переходными процессами в самом измерителе массы. Таким образом, сигнал точно соответствует истинной массе Ри только после прекращения подачи материала в бункер дозатора.

В предлагаемом способе сигнал, вычисленный по (4) для измерителя массы, описываемого дифференциальным уравнением второго порядка, имеет вид

К +К S+K>S 1+КОS

y(S) «, TS+1 Т Я+Т S+1

Значения коэффициентов К, Т, Т определяются экспериментально для принятой в дозаторе конструкции измерителя массы. Тогда, задавая

2 значения коэффициентов К< =1, К =Т, К =Т; Т=К, получаем

W(S)=PÄ(S).

Для ве со измерителя, описыв аемо го дифференциальным уравнением первого порядка, сигнал У.(S) имеет вид

2 () K +K S+KPS 1 К Б Р ()

TS+I Т $+1

Задавая значения коэффициентов

К,=1, К =Т, К =0, T=K получаем

У(Я) =PÄ (S), Таким образом, сигнал, полученный в результате применения операций способа, на всем протяжении процесса дозирования в цикле точно соответствует истинной массе. Поэтому возможно без снижения точности повысить как начальную, так и среднюю за цикл скорость подачи материала, т.е. достигнуть поставленную цель повышение производительности при заданной точности дозирования.

Способ может быть осуществлен, например, при помощи схемы автоматического порционного дозатора, представленной на фиг, 2, Автоматический порционный дозатор содержит измеритель 1 массы, на котором установлен бункер 2 дозатора.

Дозируемый материал подается в бункер 2 питающим устройством 3, при- водимым в движение блоком 4 управления.

Сигнал с измерителя массы поступает на первый вход блока 5 установки нуля (установки нулевого сигнала с измерителя массы), На второй вход блока 5 установки нуля с шины 6 управления поступает дискретный сигнал управления, формируемый на шине

6 в виде импульса логической единицы в начале цикла дозирования (дискретный сигнал управления на шине 6 управления может быть сформирован схемой технологической автоматики, например системой управления фазовочным автоматом, на который работает порционный дозатор). По этому сигналу блок 5 установки нуля устанавливает в течение времени с, (фиг. 1) нулевое значение сигнала на своем выходе.

Сигнал управления,с шины поступает на элемент 7 задержки, на выходе которого через время о, также формируется сигнал в виде импульса логическои единицы. Этот сигнал поступает на вход формирователя 8 сигнала задания нарастания массы порции до номинального значения и на первый вход триггера 9.

На выходе триггера 9 формируется сигнал логической единицы, который, поступая на первый вход блока 4 управления, включает его. Блок 4 управления приводит в действие питающее устройство 3, и дозируемый материал поступает в бункер 2 дозатора.

Формирователь 8 через время от момента включения питающего устройства формирует на своем выходе нарастающий во времени сигнал P цА (фиг.1), Этот сигнал поступает на первый вход регулятора 10, на второй вход которого с выхода вычислительного блока

11 поступает сигнал, характеризующий истинную массу материала, сформированный из сигнала, поступающего с измерителя массы через блок 5 установки нуля, при помощи последовательности операции способа. Сигнал с выхода регулятора 10, определяемый отклонением сигнала, характеризующего истинную массу, от сигнала задания поступает на второй вход блока 4 управления, который изменяет режим работы питающего устройства 3, т,е. изменяет скорость подачи дозируемого материала в бункер 2 в соответствии с величиной и знаком указанного отклонения, Сигнал, характеризующий истинную массу, с выхода вычислительного бло1 307242 ка 11 поступает на первый вход порогового элемента 12, второй вход которого с выхода задатчика 13 поступает сигнал уставки Р„,„, меньший номинального значения массы порпии (Рц, ) 5 на заранее заданную величину (разность Р„ -Р„ определяется количеством материала, поступающего в бункер 2 дозатора после отключения питающего устройства 3). При достиже- 10 нии сигналом с выхода вычислительного блока 11 значения Р„„.на выходе порогового элемента 12 формируется сигнал логической единицы, который, поступая на второй вход триггера 9, переключает его, т.е. на выходе триггера 9 формируется сигнал логического нуля, который включает блок

4 управления, останавливающий питающее устройство 3. После разгрузки 2О сформированной порции материала из бункера 2 дозатора цикл дозирования вновь повторяется. формулаизобретения

Способ управления процессом порционного дозирования сыпучего материала с измерением его массы, начальной нулевой установкой сигнала с измерителя массы, подачей дозируемот го материала в бункер дозатора, формированием сигнала задания нарастания массы дозы до номинального значения, преобразованием сигнала с измерителя массы в сигнал, характеризующий истинную массу материала, в бункере, определением отклонения где Х—

У—

Т— суммарный сигнал; сигнал, характеризующий истинную массу материала в бункере; время; заданный коэффициент пропорциональности, сигнала задания нарастания массы дозы от сигнала, характеризующего истинную массу материала в бункере, воздействием на подачу дозируемого материала в сторону компенсации этого отклонения и отключением подачи материала при достижении сигналом, характеризующим истинную массу материала в бункере, значения меньшего номинального значения на заранее заданную величину, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности порционного додирования при заданной точности дозирования, задерживают сигнал задания нарастания массы дозы до номинального значения на время падения дозируемого материала из питающих устройств в бункер дозатора по отношению к началу подачи дозируемого материала, суммируют сигнал,.пропорциональный сигналу с измерителя массы с сигналами, пропорциональными скорости и ускорению сигнала с измерителя массы и с помощью полученного суммарного сигнала определяют сигнал,характеризующий истинную массу материала в бункере иэ уравнения т -Х +у=х, d

1307242

Составитель С.йакин

Техред И.Попович Корректор A,Îáðó÷àÐ

Редактор Т.Парфенова

Заказ 1619/38 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4