Устройство для управления процессом изготовления бетонных и железобетонных изделий

 

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов производства бетонных и железобетонных изделий, Может быть использовано в строительстве и промышстроительных материалов и позволяет повысить точность управления Устройство содержит агрегаты 1 тепловой обработки, каждый из которых включает изделия 2 с соответствующим датчиком 3 прочности и датчик 4 температуры, и систему управления, которая включает коммутаторы 5 по числу агрегатов, центральный коммутатор 6, блок 7 определения миним ального значения прочности, формирователь 8, блок 9- определения свойств цемента, автокоррелятор-экстраполятор 10, оптимизатор 11, блок 12 коррекции расхода цемента, блок 13 определения длительности тепловой обработки , блок 14 коррекции режимов тепловой обработки, регуляторы 15 по числу агрегатов, блок 16 определения /сроков схватывания бетонной смеси, блок 17 определения предварительной вьщержки, блок 18 определения откло нений , блок 19 определения суточной прочности, блок 20 определения влажности инертных заполнителей, блок 21 химических добавок и исполнительные механизмы 22 подачи пара для каждого агрегата. 7 ил. 7 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AS ГОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ (21) 4162046/31-33 (22) 16. 12.86 (46) 15.08.88. Бюл. Р 30 (71) Днепропетровский инженерностроительный институт (72) Ю.И.Мустафин, В.В.Вредихин, Н.В.Близнюк и В.В.Колохов (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 691305, кл. В 28 С 7/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

В 948685, кл. В,28 С 7/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов производства бетонных и железобетонных изделий, может быть использовано в строительстве и промышленкости строительных материалов и позволяет повысить точность управления. Устройство. содержит агрегаты 1 тепловой обработки, каждый иэ кото"

151) 4 В 28 С 7/00 G 05 В 19/02 рых включает иэделия 2 с соответствующим датчиком 3 прочности и датчик

4 температуры, и систему управления, которая включает коммутаторы 5 по числу агрегатов, центральный коммутатор 6, блок 7 определения минималь" ного значения прочности, формирователь 8, блок 9 определения свойств цемента, автокоррелятор-экстраполятор

10, оптимизатор 11, блок 12 коррекции расхода цемента, блок 13 определения длительности тепловой обработки, блок 14 коррекции режимов тепловой обработки, регуляторы 15 по числу агрегатов, блок 16 определения, сроков схватывания бетонной смеси, блок 17 определения предварительной выдержки, блок 18 определения откло нений, блок 19 определения суточной прочности, блок 20 определения влажности инертных заполнителей, блок 21 химических добавок и исполнительные механизмы 22 подачи пара для каждо го агрегата. 7 ил.

1416320

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов производства бетонных и железобетонных ! изделий и может быть использовано в строительстве и промышленности стротельных материалов.

Целью изобретения является повы( щение точности управления.

На фиг. 1 представлено устройство для управления процессом изготовления бетонных и железобетонных иэделий," на фиг. 2 — алгоритм работы блока определения минимального эначенйя прочности, на фиг. 3 — алгоритм 15 р боты формирователя, на фиг. 4 — алг ритм работы блока автокоррелятораэ страполятора, на фиг. 5 — алгоритм р, боты оптимизатора, на фиг. 6 - алгоритм работы блока определения дли- 20 тельности тепловой обработки, на г. 7 — алгоритм работы блока.

Устройство содержит агрегаты 1 тепловой обработки, каждый из которых включает изделия 2 с соответствующим датчиком 3 прочности и датчик

4!температуры и систему управления, которая включает коммутаторы 5 по ! числу агрегатов, центральный коммутатор 6, блок 7 определения минималь - 30 ного значения прочности, формирователь 8, блок 9 определения свойств цемента, автокоррелятор-экстраполя" тор 10, оптимизатор 11, блок 12 коррекции расхода цемента, блок 13 on- 35 ределения длительности тепловой обработки, блок 14 коррекции режимов тепловой обработки, регуляторы 15 пЬ числу агрегатов, блок 16 определения сроков схватывания бетонной 40 смеси, блок 17 определения предварительной.выдержки, блок 18 определения отклонений, блок 19 определения суточной прочности, блок 20 определения влажности инертных запол- 45 нителей, блок 21 химических добавок и исполнительные механизмы 22 подачи пара для каждого агрегата.

Коммутаторы 5 и 6 включают релейную матрицу 23, мультивибратор 24, счетчик 25, дешифратор 26 и блок 27 ключей, блок 7 определения минимального значения прочности включает

УЛьтразвуковой прибор 28, аналогоцифровой преобразователь 29 и арифметическое устройство 30, формирова-, тель 8 включает цифроаналоговый преобразователь 31 и компаратор 32, бпок 9 определения свойств цемента выполнен в виде ультразвукового прибора типа УК-16П. Автокорреляторэкстраполятор 10 включает вычитатель 33, квадратор 34, сумматор 35, вычитатель 36, схему 37 извлечения квадратного корня, два делителя 38 и усилитель 39, блок 13 определения длительности тепловой обработки включает регистр 40 ввода, арифметическое устройство 41, счетчик 42 команд и регистр 43 вывода, блок 14 коррекции режимов тепловой обработки включает два цифроаналоговых преобразователя 43, схему ИЛИ 44, арифметическое устройство 45, запоминающее устройство 46, счетчик 47, запоминающее устройство 48 и цифроаналоговый преобразователь 49, блок 17 определения предварительной выдержки включает два компаратора 50 и схему

ИЛИ 51, блок 18 определения отклонений включает два компаратора 52 и схему ИЛИ 53. В качестве блока 19 определения суточной прочности использован ульТразвуковой прибор УК10П, а в качестве блока 20:определения влажности инертных заполнителей использован универсальный цифровой прибор для измерения влагосодержания

ВСКИ-12.

Устройство работает следующим образом.

Кинетика нарастания прочности бетона в иэделии 2, находящемся в агрегате 1 тепловой обработки, контролируется датчиками 3 прочности, которые через определенные промежутки времени после начала цикла тепловой обработки, посредством коммутаторов

4 и центрального коммутатора 5 подключаются последовательно к блоку 7 определения минимального значения прочности. При этом опорные импульсы от мультивибратора 24 поступают на вход счетчика 25. Каждая ячейка счетчика подключена к координатным шинам матричного дешифратора 26. Выходы дешифратора 26 через блок 27 транзисторных ключей связаны с релейной матрицей 23, выполненной на магнитоуправляемых реле, и используются для подключения датчиков, задатчиков и исполнительных механизмов к управляющему блоку и схеме управления, соответственно

1б! где < " — с!<наж

ИнтеРвал Регулирования Тр беэ учета зоны неоднозначности регулятора выбирается из следующих пределов "осТ С;Т Ln(1 — — ™-) -Со (2) е С где co - запаздывание в передаче

<управляющих воздействий; Т вЂ” постоянная времени объекта,,7«;<- возмущающее (управляющее) воздействие.

Время замкнутого состояния выходов каз<дого реле матрицы 23 определяется иэ условия

I o«oo

1 в «м (3) В блоке 7 определения минимального значения прочности согласно алгоритму (фиг. 2) устанавливается прочность иэделия, находящегося в наихудших условиях тепловой обработки. Это происходит следующим образом. Сигнал с коммутатора 6 поступает на вход ультразвукового прибора 28, который фиксирует текущее значение прочности

R С контролируемого изделия .i, находящегося в камере j, а с выхода прибора 28 через аналого-цифровой преобразователь 29 сигнал поступает в арифметическое устройство 30, где собственно и реализуется алгоритм отыскивания изделия с минимальным значением прочности К<н,„ согласно фиг. 2. При этом в начале работы индекс (номер) камеры j устанавливается .в единичное значение, первая «амера подключена через коммутатор б к блоку 7 (см. алгоритм на фиг. 2), индекс контролируемого изделия д устанавливается в единичное состояние (первое иэделие первой. камеры пропаривания подключено через коммутатор 5 и центральный коммутатор 6 к блоку 7), индекс текущего значения прочности R„. принимает значение прочгде Iqo — допустимые отклонения режимного параметра в установившемся режиме

К вЂ” коэффициент передачи объекта регулирования, К„„ — показатель хода регулирующего органа 14,Ж.

<<<3<. 1 нО! о << 3, i (.

Ь прочности включает два цикла: определение минимального з на чс! <я прочности в каждой иэ m камер; 11 опрос всех m камер тепловой обработки. После установления минимального

1п значения прочности иэделия цифровой сигнал с арифметического устройства

30 блока 7 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 31 формирователя 8.

15 После преобразования цифрового сигнала в аналоговый компаратор 32 сравнивает установленное значение

R«„ c заданным в виде уровня напряжения на контрольном входе компара2О тора 32 сигналом, соответствуь<цп

С перзого выхода формирователя 8

25 сигнал в виде электрического импульса поступает на вход блока 9 определения своиств цемента. Перед рабочей сменой для работы устройства в датчики ультразвукового прибора блока 9

Зр закладываются балочки размером 40 х х 40 х 160 мм для определения активности применяемого цемента. Растворы для балочек готовят при водоцементном отношении, равном 0,4; причем

35 их консистенция по распылу ко!!уса после 30 встряхиваний на столике дол!кна характеризоваться диаметром в пределах 106-115 мм. Балочки иэ раствора хранят в формах над водой в

4п течение 24 2 ч, помещая в ванну с

I гидравлическим затвором. Далее их расформовывают и хранят в воде (температура 20 С " 2) в течение 27 сут.

Через 28 сут с момента иэготовления

45 балочки помещают в электроды ультразвукового прибора блока 9. Показатель предела прочности в данном случае является активностью цемента.

С блока 9 электрический сигнал, 5О пропорциональный значению активности цемента, использованного для изготовления данной партии иэделий, по команде с блока 8 подается на вход автокоррелятора-экстраполятора 10, где

gg путем прог нозиро вания ос уще с твля е тс я определение активности цемента на момент приготовления бетонной смеси в последующих замесах путем определения коэффициента вариации актив!!<от

100 (4) Аср где Ч

А, 10

Аер5 1416 по результатам испытаний цемента, текущего и произведенного за квартал, по формуле коэФфициент вариации, й; активность цемента отдельной (1 й) партии, кгс/см ; средняя активность цемента данной марки за квартал кгс/см число партий цемента данной марки, произведенного за квартал.

1, Алгоритм, поясняющий работу блока

10, представлен на фиг. 4. Вычитатель ,ЗЗ блока 10 определяет разность меж- 20 ду значениями активности цемента отдельной (x-й) партии н средней актив ости цемента данной марки за квартал, вадратор 34 осуществляет возведе1 ие полученной разности в квадрат, 26 осле чего сигнал поступает на сумтор 35. Вычитатель 36 осуществляет

1 вычитание единицы нз числа партий цемента данной марки, произведенного

3а квартал. Частное от деления резуль- Э0 татов вычислений блоков 35 и 36, полученное в делителе 38 в виде электрического сигнала, поступает на схему 7 извлечения квадратного корня. Результирующий сигнал с выхода автокор" 35 релятора-экстраполятора 10 поступает на вход автоматического оптимизатора

11, который реализует алгоритмы наХождения минимума технико-экономического критерия, представляющего собой 40 варьируемую часть себестоимости, равНую сумме затрат на цемент и тепловую обработку при выполнении условия обеспечения заданного уровня качества железобетонных иэделий. В зависимости 4В от заданных ограничений, накладываемых на удельный расход цемента, и длительности тепловой обработки, организационно-технических ограничений, включающих в себя сменность работы, номенклатуру изделий, обеспеченность материальными и энергетическими ресурсами и состояние связанных технологических постов, оптимизатор 11 согласно алгоритму работы (фиг. 5) прннима- Вб ет решение о необходимости изменения удельного расхода цемента в бетонной смеси последующих замесов, а также о длительности нзотермического про320 6 грева для следующего изделия нли партий изделий.

Затраты на содержание оборудования определяются по формуле

С, = (3 ° 2 А„ + 1 э 6Х Ас ) /P (5) где С,р- сумма расходов но содержанию и эксплуатации по всем видам оборудования данной линии, А, - сумма амортизационных отчислений, определяемых по всем агрегатам и машинам линии по нормам, Ае — то же, по формам, формамвагонеткам, оснастке, P " годовая производительность линии.

Фактический удельный расчет энергоресурсов на заводе с учетом затрат энергии по вспомогательных цехах (приготовление бетонной смеси, хранение материалов на складах,.производство арматуры, внутрицеховой и внутризаводской транспорт) и в обслуживающих подраэдепениях (ремонтные .службы, отопление, горячая вода, освещение, вентиляция и др.) вычисляют по эмпирической формуле и где Эт — затраты энергии на тепловлажнастную обработку иэделий с учетом потерь тепла в конструкциях камер, паровой системы и из-эа несовершенства органиэации проиаводства; п - число технологических линий на предприятии, К вЂ” коэффициент, учитывающий используемую удобоукладываемость бетонной. смеси и способ ее уплотнения, принимаемый по заводским данньм

K > — коэффициент, учитывающий вид технологической линии, на которой производятся иэделия, принимаеыай равным для конвейерных линий 1, поточно-агрегатных - 1,04, кассетных1,1 и стендовых - 1, 13;

Кз - коэффициент, учитывающий тип применяемого теплового агрегата, К коэффициентq учитывающий вид применяемого цемента.

После принятия автоматическим оптимизатором 11 решения об изменении удельного расхода цемента в бетонной смеси последующих замесов, а также о длительности изотермического прогрева для следующих изделий,, 7 14163 сигнал, пропорциональный величинам необходимости изменений, с выхода оптимизатора 11 поступает на вход блока 12 коррекции расхода цемента системы управления доэированием, которая обеспечивает приготовление бетонной смеси в последующем замесе измененного состава. В серийно выпускаемой станции управления бетон- 10 ным заводом СУБЗ-1 для определения момента выключения питателя используются бесконтактные путевые датчики. Бесконтактный датчик устанавливается на дополнительной стрелке, с помощью которой указывается заданная масса дозы цемента. При поступлении материала в бункер доэатора основная стрелка поворачивается вокруг своей оси. При совпадении текущей дозы с заданной сигнал поступает в устройство управления, которое выключает питатель. На серийно выпускаемьм циферблатных головках обычно устанавливают несколько дополнитель- 25 ных стрелок с расположенными на них бесконтактными датчиками, Эти датчики и используются в данном устройстве для управления дозированием по команде с блока 1 1. 30

Go второго выхода формирователя

8 результирующий сигнал поступает на вход блока 13 определения длительности тепловой обработки, где согласно алгоритму определения длительности тепловой обработки (фиг. 6) определяется время изотермического прогрева изделий по формуле

4 t

К(г) =С„е +Се * (7)

40 где К(г) — отпускное значение прочности изделия в момент времени г,Х, С, — коэффициент, чИсленно равный величине прочности изделия в момент его загрузки в камеру, С вЂ” коэффициент, численно равный величине прочности иэделия в момент подачи тепла в камеру, Т, Т вЂ” постоянные времени, опре-! деляющие скорость изменения прочности Б0 во времени при естественном твердении и при подаче тепла в камеру соответственно, с;

t — время тепловой обработки.

Алгоритм, поясняющий работу блока

13, изображен на фиг, 6. Блок 13 работает следующим образом.

Перед циклом тепловой обработки в регистр 40 ввода записывается продол20 в жительность режима тепловой обработки, установленная на данном заводе, По сигналу с блока 8 счетчик 42 команд выдает команду на регистр 40 ввода и арифметическое устройство 41 о корректировке режима тепловой обработки. Арифметическое устройство

41 производит, увеличение или уменьшение установленного режима тепловой обработки изделий. Окончательная длительность цикла тепловой обработк1 записывается в регистр 43 вывода блока 13. Выход блока 13 связан с входом блока 14 коррекции режимов тепловой обработки, в котором происходит запоминание нового значения длительности иэотермического прогрева для иэделий, проходящих тепловую обработку в данном тепловом агрегате. При отсутствии сигналов с блоков 17, 18 и 21, блок 14 выполняет цикл ТВО, установленный блоком 13, в противном случае(гри наличии сигналы с одного иэ перечисленных блоков) происходит корректировка режимов ТВО согласно алгоритму, приведенному на фиг. 7.

Сигналы с блоков 17 и 21 через блок

43 и схему ИЛИ 44 поступают в арифметическое устройство 45 и на счетчик команд 47 блока 14. С регистра вывода 43 блока 13 установленный цикл

ТВ0 поступает на запоминающее устройство 48 блока 14 и по команде со счетчика 47 команд вводится для корректировки в арифметическое устройство 45. Откорректированная длительность иэотермической выдержки иэделий из арифметического устройства 45 записывается в оперативные запоминающие устройства 46, количество которых равно количеству тепловых камер. Цифровые сигналы с оперативных запоминающих устройств поступают в цифроаналоговые преобразователи 49, с выхода которых в виде аналоговьм сигналов поступают на второй вход регуляторов 15.

На первый вход регулятора 15 режима тепловой обработки с выхода датчика 4 температуры поступает эл -ктрический сигнал, пропорциональный величине температуры в теплов 1м;ы.регате 1. С выхода регулятора 15 режима тепловой обработки результирующий электрический сигнал поступает на вход исполнительного механизма 22, установленного на линии

10 няется замедлитель твердения беточа,. ! то уровень выходного сигнала блока 21 равен (-5 В), если применяется ускоритель твердения бетона, то уровень выходного сигнала блока 21 - (+5 В).

Если при изготовлении изделий хими ческие добавки не используются, то уровень выходного сигнала равен О.

10 При этом команда с блока 21 о корректировке режима ТВО отсутствует. В частности, этим объясняется то, что блок 21 является "блоком напряжения".

Усилитель 39 блока 10 является

15,усилителем с коэффициентом усиления

100, он выполняет умножение результата с делителя 38 на 100, т,е. вычисление коэффициента вариации активности цемента.

20 Данное устройство позволяет оптимизировать технологический процесс обеспечить заданный уровень качества готовых изделий по прочности, экономить цемент и теплоноситель.

Формула изобретения

Устройство для управления процес30 сом изготовления бетонных и железобетонных иэделий, содержащее датчики прочности по числу изделий и датчик температуры, установленные в соответствующих агрегатах тепловой обработЗ5 ки, коммутаторы по числу агрегатов, центральный коммутатор, блок определения свойств цемента, автокорреляторэкстраполятор, оптимизатор, блок коррекции расхода цемента, блок опре40 деления Длительности тепловой:обработки, блок коррекции режимов тепловой обработки, регуляторы по числу агрегатов, блок определения предварительной выдержки, блок определе45 ния сроков схватывания бетонной сме си, блок определения отклонений, блок определения суточной прочности и исполнительные механизмы подачи пара для каждого агрегата, причем датчики

50 прочности каждого агрегата подключены соответственно к входам соответствующих коммутаторов, выходы которых соединены с соответствующими входами центрального комму-татора, 55 блок определения свОйств цемента через автокоррелятор-экстраполятор подключен к первому входу оптимизатора, второй вход которого подключен к первому выходу блока определения от1416320 подачи теплоносителя в тепловой агрегат 1.

Блок 18 выдает сигнал на первый вход блока 17 определения предва.рительной выдержки о корректировке времени предварительной выдержки в зависимости от сроков схватывания бетонной смеси. Принцип работы бло ка 16 основан на том, что со срокасхватывания бетонной смеси свяываются такие параметры тепловой бработки как время предварительной

ыдержки и начало изотермического рогрева. Если отклонения превьппают опустимую величину, контролируемую лаком 16, подается сигнал, и произодится соответствующая коррекция лохом 17 при несоответствии начала хватывания и блоками 10 и 14 при есоответствии конца схватывания беонной смеси. Если сроки схватывания кладываются в расчетные, то коррекировка режима не производится. Комг араторы 50 через схему ИЛИ 51 блока

7 выдают управляющий сигнал на блок

14 коррекции режимов ТВО.

Блоком 19 определяется фактическая прочность иэделий в возрасте 8 сут. Значение этой прочности анализируется блоком 18 определения отклонений путем сравнения с проектной.

При этом сигнал с блока 19 сравнивается компаратором 52 с уровнем сигнала, соответствующим проектному значению прочности. Если отклонения выходят за установленнце рамки (например 10X), то сигнал с компаратора 52 в качестве управляющего подается через схему ИЛИ 53 на блок 17 по сигналу, с которого. предварительная выдержка меняется, причем ееиэменение производится в долях сроков схватывания бетонной смеси, выдаваемой блоком 16 (например, О, 1; 0,2 ...Г )..

<5S

Блок 20 определения влажности инертных заполнителей определяет влажность инертных заполнителей (песка и щебня) и пропорционально ее величине подает сигнал на блок 18 определения отклонений о корректировке времени предварительной выдержки бетонных иэделий.

Непосредственно перед циклом тепловой обработки на блоке 21 химических добавок устанавливается уровень напряжения, соответствующий виду применяемой химической добавки (эамедлитель или ускоритель). Если приме11 141 клонений, выход оптимизатора подключен к входу блока коррекции расхода цемента, блок определения суточной прочности соединен с первым входом блока определения отклонений, датчик температуры каждого агрегата подключен к первым входам соответствующих регуляторов, вьа<оды которых соединены с соответствующими исполнительныии механизмами подачи пара, вторые входы регуляторов соединены с соответствующими выходами блока коррек- ции режимов тепловой обработки, первый вход которого соединен с выходом блока определения длительности тепловой обработки, второй вход блока коррекции режимов тепловой обработки, соединен с выходом блока определения предварительной выдержки, первый вход которого подключен к блоку определения сроков схватывания бетон-. ной смеси, второй вход блока определения предварительной выдержки сое-динен с вторым выходом блока опредеI

6320 12 ления отклонения, третий выход которого соединен с. первым входом блока определения длительности тепловой обработки, о т л и ч а ю щ е е с я .5 тем, что, с целью повышения точности управления, оно снабжено блоком определения минимального значения прочности, формирователем, блоком опре1п деления влажности инертных заполнителей и блоком химических добавок, причем датчик химических добавок подключен к третьему входу блока коррекции режимов тепловой обработки, блок определения влажности инертных заполнителей подключен к второму входу блока определения отклонений, четвертый выход которого соединен с четвертым входом блока коррекции режимов тепло20 вой обработки, второй вход блока определения длительности тепловой обработки соединен с первым выходом формирователя, второй выход которого . соединен с входом блока определения

25 свойств цемента.

1416320

1416 20

Тираж 528

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Редактор Л.Повхан

Заказ 4017/13

Составитель Л.Шарова

Техред М. Ходанич

Корректор M. Шароши

Подписное