Способ управления процессом весового порционного дозирования сыпучих материалов

 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, может быть использовано в автоматических дозировочных комплексах для управления весовым порционным дозированием сыпучих материалов на предприятиях пищевой и химической промышленности и позволяет повысить производительность. В начале каждого цикла дозирования устанавливают нулевое значение сигнала весоизмерителя, чтобы исключить влияние "просыпей" в бункере весоизмерителя, в течение заданного промежутка времени Τ<SB POS="POST">1</SB>, определяемого временем успокоения весоизмерителя после разгрузки в предыдущем цикле. Через время Τ<SB POS="POST">2</SB> включают подачу дозируемого материала в бункер весоизмерителя и с задержкой Τ<SB POS="POST">3</SB> формируют сигнал задания (кривая Р<SB POS="POST">зад</SB>) по нарастанию веса порции до номинального (Р<SB POS="POST">ном</SB>) значения. Величина Τ<SB POS="POST">3</SB> выбирается равной времени падения дозируемого материала из питающих устройств в пустой бункер весоизмерителя, а интервал Τ<SB POS="POST">2</SB> - по разности Τ<SB POS="POST">1</SB> и Τ<SB POS="POST">3</SB>. Сигнал с весоизмерителя преобразуется в сигнал Y, характеризующий истинный вес материала в бункере весоизмерителя, и определяется его отклонение от сигнала задания. В зависимости от величины и знака отклонения воздействуют на подачу дозируемого материала в сторону компенсации этого отклонения. При достижении сигналом Y значения, меньшего номинального на заранее установленную величину (Р<SB POS="POST">уст</SB>ρ<SB POS="POST">HOM</SB>), ОТКлючАюТ пОдАчу МАТЕРиАлА. СигНАл Y определяют в соответствии с соотношением T<SP POS="POST">.</SP>DY/DT +Y=X, где T - коэффициент пропорциональности

X- сумма сигналов, пропорциональных скорости и ускорению изменения сигналов весоизмерителя, и сигнала весоизмерителя, причем по мере увеличения сигнала уменьшают коэффициент пропорциональности T. 4 ил.

СО(ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) 2 А1 (5)) 4 G 01 (: 13/285

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4275276/24-10 (22) 11.05.87 (46) 15.08.89. Бюл. № 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментально-конст- . рукторский институт упаковочного машиностроения (72) А.И. Куцовский и И. Г. Плотницкий (53) 681. 26(088. 8) (56) Патент Франции N- 2544492, кл. G 01 G 13/285, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1307242, кл. G О1 G 13/285, 1986. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЕСОВОГО ПОРЦИОННОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к весоизмерительной технике, может быть использовано в автоматических дозировочных комплексах для управления весовым порционным дозированием сыпучих материалов на предприятиях пищевой и химической промьппленности и позволяет повысить производительность. В начале каждого цикла дозирования устанавливают нулевое значение сигнала весоизмерителя, чтобы исключить влияние "просыпей" в бункере весоизмерителя, в т6чении заданного промежутка времени,, определяемого временем успокоения весоизИзобретение относится к весоизмерительной .технике и может быть

2 . мерителя после разгрузки в предыду, щем цикле, Через время с включают подачу дозируемого материала в бункер весоизмерителя и, с задержкой формируют сигнал задания (кривая

Р „ ) по нарастанию веса порции до номйнального (Р„, ) значения, Величина выбирается равной времени падения дозируемого материала из питающих устройств в пустой бункер весоизмерителя, а интервал Т вЂ” по раз;., г ности и з . Сигнал с весоизмерителя преобразуется в сигнал у, характеризующий истинный вес материала в бункере весоизмерителя, и определяется его отклонение от сигнала задания. В зависимости от величины и знака отклонения воздействуют на подачу дозируемого материала в сторону компенсации этого отклонения, При достижении сигналом у значения, меньmего номинального на заранее установ-. ленную величину (Р„ Р„ ), отключают подачу материала. Сигнал у определяют в соответствии с соотношением Т dy/dt+y=x, где Т вЂ” коэффициент пропорциональности; х — сумма сигналов, пропорциональных скорости и ус корению изменения сигналов весоизме-, рителя, и сигнала весоиэмерителя, .причем по мере увеличения сигнала уменьшают коэффициент пропорциональности.Т. 4 ил. использовано в автоматических дозировочных комплексах для управления

Э 150085 процессами весового порционного дозирования сыпучих материалов на нредприятиях пищевой и химической промышленности.

Цель изобретения — повышение производительности весового порционного дозирования при заданной точности.

На фиг. 1 представлены графики, иллюстрирующие способ доэирования;

I на фиг. 2 - вариант устройства, осуществляющего данный способ; на фиг. 3схема блока управления; на фиг. 4 диаграммы работы блока управления.

Способ управления процессом весо- 15 вого порционного дозирования осуществляют следующим образом, В начале каждого цикла доэирования устанавливают нулевое значение сигнала с весоизмерителя, такая one- 20 рация необходима для того, чтобы ис- . ключить влияние на точность дозирования ненулевого сигнала с весоизмерителя, который возникает от нали-. чия "просыпи" материала на элементах конструкции бункера весоизмерителя и самого весоизмерителя, На фиг. 1 время, необходимое в начале каждого цикла дозирования для установки нулевого значения сигнала с весоизмери- 30 теля, обозначено Т . Длительность

7 выбирается в зависимости от времени успокоения весоизмерителя после разгрузки бункера весоизмерителя в предыдущем цикле дозирования. Через время -,(фиг. 1) от момента начала установки нулевого значения сигнала с весоизмерителя включают подачу доэируемого материала в бункер весоизмерителя и, с задержкой 40 (фиг. 1) по отношению к моменту включения подачи дознруемого материала, формируют сигнал задания (фиг. 1, кривая Р А ) по нарастанию веса порции до номинального 45 (Рщ„,. ) значения. Величина интервала

Т выбирается равной времени падения дозируемого материала из питающих устройств в пустой бункер весоизмерителя, а интервала — .разности интервала с времени установки нулеф вого значения сигнала с весоизмерителя и времени 7 падения дозируемоь .го материала из питающих устройств в пустой бункер весоиэмерителя. Очевидно, что если Т ) „то величина становится равной нулю, т.е. г моменты начал а уст ановки нулевого значения сигнала с весоизмери2 4 теля и включения подачи дозируемого материала совпадают, Сигнал с весоиэмерителя (Р „ ) преобразуют в сигнал, характеризующий истинный вес материала в бункере весоиэмерителя (q), 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 истинный вес материала в бункере, меньшем, чем сигнал задания, скорость подачи материала в бункере. весоизмерителя увеличивают, и наоборот, при

1 значении сигнала, характеризующего истинный вес материала в бункере, большем, чем сигнал задания, скорость подачи доэируемого материала в бункер весоизмерителя уменьшают.

При достижении сигналом, характеризующим истинный вес материала в бункере, значения, меньшего номинального на заранее заданную величину (Р Р, фиг. 1, линия Р ), ЧСТ отключают подачу материала, после чего некоторое количество материала еще поступает в бункер весоизмерителя, Очевидно, что кривая задания по нарастанию веса порции до номинального значения должна иметь уменьшающуюся по мере приближения к номинальному значению скорость, чтобы обеспечить необходимую точность дозирования.

Для определения сигнала, характеризующего истинный вес материала в бункере, формируют сигналы, пропорциональные скорости и ускорению изменения сигнала с весоизмерителя, а затем суммируют с сигналом с весоизмерителя с заранее заданными коэффициентами, т.е, формируют суммарный сигнал х, равный сумме сигналов, пропорциональных скорости и ускорению изменения сигналов весоизмерителя и сигнала весоизмерителя.

Затем вычисляют сигнал у, характеризующий истинный вес материала в бункере в соответствии с соотношением: - +y

dt

Р где Т вЂ” коэффициент пропорциональности.

5 1

В данном способе по мере увеличения сигнала у, характеризующего истинный вес, уменьшают коэффициент пропорциональности в указанном w» ражении. Поэтому возможно без снижения точности повысить как начальную, так и среднюю за цикл скорость подачи материала в бункер весоизмерителя

Таким образом, совмещение значительной части интервала времени установки нулевого значения сигнала с весоизмерителя с временем падения до зируемого материала из питающих устройств в бункер весоизмерителя, а также компенсация составляющей "удара"-, в сигнале с весоизмерителя в течение всего процесса набора дозы, что позволяет существенно увеличить скорость подачи материала в бункер весоизмерителя, дает возможность сократить время цикла дозирования, т.е, достигнуть поставленную цель: повысить производительность при заданной точности дозирования.

Предлагаемый способ можно осуI ществить, например, при помощи схемы автоматического весового порционного дозатора, представленной на фиг. 2.

Автоматический весовой порционный дозатор содержит весоизмеритель 1, на котором установлен бункер 2 весоизмерителя. Дозируемьй материал подается в бункер 2 питающим устройством

3, приводимым в движение блоком 4 управления.

500852 6

-Т также формируется сигнал в виде импульса логической "1". Этот сигнал поступает на вход формирователя 8 за5 дания по нарастанию веса порции до номинального значения и на первый вход триггера 9.

На выходе триггера 9 формируется сигнал логической "1", 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 3 весоизмерителя, 15 Формирователь 8 через время Т от

3 момента включения питающего устройства формирует на своем выходе нарастающий во времени сигнал Р (фиг, 1), который поступает на пер20 вый вход регулятора 10.

Для определения сигнала, характеризующего истинный вес материала в бункере 2 на протяжении всего процесса набора дозы, служат вычитатель, 11, дифференциатор 12, интегратор

13, сумматор 14, масштабный преобразователь 15 и формирователь 16 масштаба. Перечисленные блоки устройства функционируют согласно

30 уравнений.

Сигнал с весоизмерителя 1 поступает на первый вход блока 5 установки нуля (установка нулевого сигнала с весоизмерителя 1). На второй вход блока 5 установки нуля с шины 6 уп равления поступает дискретный сигнал управления, .формируемый на шине 6 в виде импульса логической "1" в начале цикла,дозирования (дискретный сигнал управления на шине 6 управления может быть сформирован схемой технологической автоматики, например системой управления фасовочным автоматом, на который работает весовой 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 6 поступает на элемент 7 ЗАДЕРЖКА, на выходе которого через время Тд= с1—

В соответствии с этим выражением на первый вход вычислителя 11 с выхода блока 5 установки нуля поступает сигнал Р „ (t), а на второй

35 вход — сигнал y(t) с выхода масштабного преобразователя 15. Разность сигналов Р Ä (t) и у() интегрируется интегратором 13 и подается на пер40 вый вход сумматора 14, на второй вход которого поступает с выхода блока 5 установки нуля сигнал Р „ (t) ° а на третий вход — сигнал производной

d?g (t) — с выхода дифференциатора

dt

12, на вход которого также поступает сигнал P „ (t) с выхода блока 5 установки нуля. Сумматор 14 суммирует укаэанные сигналы с соотзетствующими

50 3 марный сигнал с его выхода подается на первый вход масштабного преобразователя 15, на второй вход которого поступает сигнал управления масштабом с формирователя 16 масштаба. Масштабный преобразователь 15 масштабирует суммарный сигнал с выхода сумматора

14 с коэффициентом,1/T и формирует на своем выходе сигнал y(t), харак

1500852 териэующий истинный вес материала в бункере, который поступает на вход формирователя 16 масштаба, на выходе . которого формируется сигнал управле5 ния масштабом, т. е. коэффициентом Т, в соответствии с уравнением.

Сигнал y(t), характеризующий истинный вес материала в бункере, поступает на второй вход регулятора

10, сигнал с выхода которого, определяемый отклонением сигнала, характеризующего истинный вес материала в бункере, от сигнала задания, поступает на второй вход блока 4 управле- 15 ния, 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 у(С), характеризующий истинный вес, с выхода масштабного преобразователя 15, поступает на первый вход порогового элемента 17, 25 на второй вход которого с выхода задатчика 18 поступает сигнал установки Р„, меньший номинального значения веса порции (Р„ ) на заранее заданную величину (разность Р,ом- 30

P определяется количеством

У т материала, поступающего в бункер 2 весоизмерителя после отключения питающего устройства 3) ° При достижении сигналом с выхода преобразователя 15 значения Р„ на выходе порогового элемента 17 формируется сигнал логической "1",. который, поступая на второй вход триггера 9, переключает его, т.е, на выходе триггера 9 фор- 4р мируется сигнал логического "0", ко" торый включает блок 4 управления, останавливающий питающее устройство

3. После разгрузки сформированной порции материала из бункера 2 весо- измерителя цикл дозирования вновь повторяется.

Блок 4 управления, входящий в схему автоматического весового порционного дозатора, может быть выполнен, например, в соответствии со схемой, представленной на фиг. 3, Блок 4 управления включает в себя электромагнитный привод 19, подвижный якорь 20 которого механически связан с питающим устройством 3, выполненным в виде вибрационного лотка. Электромагнитный привод 19 питается от сети переменного тока через тиристор 21 (например, оптрониый), управляемый схемой, содержащей генератор 22 пилообразного напряжения, компаратор 23, элемент

И 24 и усилитель 25.

Блок 4 управления работает следующим образом.

На вход генератора 22 пилообразного напряжения подается сетевое напряжение U, (фиг. 4), питающее через тиристор 21 электромагнитный привод

19. На выходе генератора 22 пилообразного напряжения на интервалах положительности напряжения U фор1 мируется пилообразное напряжение

U поступающее на первый вход компаратора 23, на второй вход которого поступает управляющее напряжение U с выхода регулятора !О. На выходе компаратора 23 формируется напряжение 64 в виде импульсов, передние фронты которых сМещены по отношению к началам интервалов положительности напряжения U в зависимости от вели1 чины управляющего напряжения U, .а задние совпадают с концами интервалов отрицательности напряжения U, .

Напряжение U+ поступает на первый вход элемента И 24, на второй вход которого поступает напряжение П с выхода триггера 9. Нулевой уровень напряжения Uq соответствует сигналу логического "0" с выхода триггера 9, а ненулевой — сигналу логической

"1". На выходе элемента И 24 формируется напряжение U, равное нулю при нулевом уровне напряжения U и повторяющее напряжение U+ при ненулевом уровне напряжения U

Таким образом, при ненулевом уровне напряжения U на выходе элемента

И 24 формируются импульсы напряжения, передние фронты которых смещены относительно начал интервалов положительности напряжения U1, напряжением U

Эти импульсы усиливаются усилителем

23 и включают тиристор 19, в результате чего через электромагнитный привод 17 протекают импульсы тока (фиг. 4), вызывающие вибрационное пе" ремещение Х подвижного .якоря 20 и связанного с ним питающего устройства 3. При увеличении напряжения U> т.е. увеличении отклонения (Р„„ -у), передние фронты импульсов U смещают6 ся влево к началам интервалов положительности напряжения U что приво15008 дит к увеличению импульсов тока

1 протекающих через электромагнитный привод 19, а соответственно амплитуды перемещения Х, т.е. к увеличению

5 подачи дозируемого продукта, При уменьшении напряжения U, т.е. уменьшении отклонения (Р д-у) передние фронты импульсов U смещаются вправо от начал интервалов поло- 10 жительности напряжения U, что приводит к уменьшению импульсов тока протекающих через электромагнитный привод 19 и соответственно амплитуды перемещения Х, т.е. к уменьшению по- 15 дачи доэируемого продукта.

При достижении сигналом у значения Р„ на выходе триггера 9 формируется сигнал логического "0", т.е. напряжение U,,и, следовательно, 20 напряжение U,,становятся равными нулю, тиристор 21 выключается, прекращается вибрационное перемещение

Х и подача дозируемого продукта.

Формирователь 8 задания может быть 25 реализован, например, при помощи операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью через параллельную RC-цепь, на вход которого подают сигнал, пропорцио- 30 нальный Р„

Формула изобретения

Способ управления процессом весового порционного дозирования сыпучих материалов заключающийся в том, что в каждом цикле доэирования первоначально устанавливают нулевое значение сигнала весоизмерителя с пустым 40 бункером в течение заданного интервала времени, затем включают подачу ма52

10 териала из питающих устройств в бункер, после чего формируют сигнал за дания по нарастанию веса порций до номинального значения с задержкой по отношению к моменту включения, равной времени падения материала из питающих устройств в пустой бункер, формируют сигналы, пропорциональные скорости и ускорению изменения сигнала весоизмерителя, по которым выжсляют сигнал у, характеризующий истинный вес материала в бункере s соответствии с соотношением

Т - +у=х

d д.t где х — сумма сигналов, пропорцио- .. нальных скорости и ускорению изменения сигналов весоизмерителя и сигнала весоизмерителя;

Т вЂ” коэффициент пропорциональности определяют отклонение сигнала у от сигнала задания, .в зависимости от величины и знака которого изменяют подачу материала в сторону компенсации этого отклонения, а при достижении сигналом у значения, меньшего номинального на установленную величину, отключают подачу материала, отличающийся тем, что, с целью повьппения производительности, включение подачи задерживают по отношению к моменту начала установки нулевого значения сигнала весоизмерителя на время, равное разности интервала времени этого сигнала и времени падения материала, из питающих устройств в пустой бункер, а по мере увеличения сигнала у уменыпают коэффициент пропорциональности Т.

1 500852

1500852

i Еиюжцвву фвщийстф Р

Составитель М. Жуков

Техред М.Ходанич . Корректор Л. Бескид

Редактор И. Сегляник

Заказ 4852/35 Тираж 660 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101