RU1830518C - Устройство дл управлени весовым порционным дозатором - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического управлени , в частности к устройствам управлени  весодозирующей техникой, преимущественно в системах управлени  дозированием различных веществ , предназначенных дл  дальнейшего смешивани , например, при приготовлении композиции в производствах синтетических моющих средств. Устройство обеспечивает повышение точности дозировани  путем учета общей погрешности дозировани  и снижени  амплитуды погрешностей отдельных отвесов с помощью прогнозировани  их значений по результатам предыдущих дозировок за счет выполнени  второго сумматора в виде четырех сумматоров, счетчика , двух регистров, блока умножени , двух блоков вычитани , элемента задежки и блока делени . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области автоматического управлени , в частности к устройствам управлени  весодозирующей техникой, преимущественно в системах управлени  дозированием различных веществ , предназначенных дл  дальнейшего смешивани , например, при приготовлении композиции в производствах синтетических моющих средств (CMC).

Известное устройство обеспечивает повышение точности отвеса дозы путем учета ошибки предыдущего отвеса, а также сокращение простоев и потерь сырь  при переполнении весов. Однако точность указанного устройства недостаточна из-за осу- ществлени  коррекции погрешности дозировани  путем изменени  величины задани  на данный цикл дозировани  по

ошибке предыдущего отвеса следующим образом:

Рн-i Ро + Pi-Ui.

(1)

где Рн-i - задание на следующий цикл взвешивани ;

Pi - задание на предыдущий цикл взвешивани ;

РО - навеска дозатора, определ ема  типом рецептуры CMC;

Ui - величина дозы предыдущего цикла дозировани .

При этом значение PI+I ограничиваетс  величиной (Ртах) наибольшего предела дозировани , определ емой конкретным типом дозатора и его весо- измерител 

00

Сл)

о

СЛ 00

Рм Ртах

(2)

С учетом того, что в промышленных услови х выходной сигнал весоизмерител  имеет нерегул рные и недетерминированные составл ющие типа выбросов, обусловленные воздействием импульсных помех и других факторов, например падением больших масс дозируемого материала в весовой бункер дозатора, что вызывает значительные динамические удары и характерно дл  производств CMC, рассчитанное по формуле (1) значение величины задани  на следующий цикл дозировани  может превысить наибольший предел дозировани . При этом, с учетом соотношени  (2), в следующем цикле произойдет только частична  компенсаци  предыдущей ошибки, что не будет учтено в последующих циклах дозировани , т.к. известное устройство осуществл ет коррекцию погрешности только по ошибке предыдущего отвеса. Кроме того, известное устройство не обеспечивает прогнозировани  величины ошибки по результатам предыдущих дозировок.

Указанные недостатки отрицательно вли ют на точность дозировани  и снижают эффективность использовани  известного устройства в автоматизированных системах управлени  дозированием.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности дозировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве дл  управлени  весовым порционным дозатором второй сумматор выполнен в виде счетчика, четырех сумматоров, двух регистров, блока умножений , двух блоков вычитани , элемента задержки и блока делени ,

На фиг. 1 показана блок-схема устройства .

Устройство дл  управлени  весовым порционным дозатором содержит датчик 1 веса, преобразователь 2, задатчик 3 перегруза , компаратор 4 напр жени , сумматоры 5 и 26, элементы 6,19,21,22 и 23 пам ти, ключи 7, 8, 10 и 25, блок 9 коррекции нул , задатчики 11 грубого и 17 точного веса , задатчики 12 зоны нул  и 14 нул , цифровые компараторы 13, 15 и 16, элемент 18 задержки, элементы ИЛИ 20 и 28, задатчик 24 блокировки по перегрузу и регистр 27.

Сумматор (фиг. 2) включает сумматоры 29, 34, 38 и 39, счетчик 30, регистры 31 и 40. блок 32 умножени , блоки 33 и 36 вычитани , элемент 35 задержки и блок 37 делени ,

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии (при включении питани ) все элементы 6, 19, 21, 22 и 23 пам ти устанавливаютс  в нуль (на выходе - сигнал логического 01 а в регистр 27 происходит запись величины навески, установленной на задатчике 17 точного веса, по цепи сброс по питанию (не показана). Ключи 7. 8 и 10 закрыты, ключ 24 открыт, а блок 8 в коррекции нул  выключен (вклю0

чен режим разгрузки дозатора, т.е. открыт

донный клапан весового бункера).

Измерительный сигнал с выхода датчика 1 веса через преобразователь 2 подаетс  в аналоговой форме на вход компаратора 4

5 напр жени  дл  сравнени  с уставкой на задатчике 3, а также в виде цифрового кода на вход сумматора 5, на выходе которого формируетс  код текущего веса материала,. откорректированный с учетом его начально0 го сдвига с помощью блока 9. В свою очередь , код сигнала текущего веса подаетс  через соответствующие ключи в цепи фор мировани  выходных сигналов устройства, состо щие из следующих элементов:

5 1)7, 12, 13,

2)6,8,9, 14, 15, 18,21 3. 19. 20, (2. 3,4)

4)10, 11, 16. 22 - Грубый

5)10, 16. 17, 23-28 (2. 3, 4) - Точный 0

6)2, 3, 4 - Перегруз ;

7)2, 3, 4, 24 - Блокировка. Сигналы Разгрузка и Пуск  вл ютс 

входными сигналами устройства.

5 при запуске дозатора в работу режим разгрузки выключаетс  (закрываетс  донный клапан весового бункера) и снимаетс  запрет на включение блока 9.

Сигнал Пуск дозатора поступает на

0 управл ющий вход ключа 7, который соедин ет через сумматор 5 выход преобразовател  2 с одним из входов компаратора 13, другим своим входом св занного с задатчи- ком 12 зоны нул . Если сигнал фактическо5 го нул  веса находитс  вне пределов допустимой зоны, срабатывает компаратор 13, и сигнал логической 1 запоминаетс  элементом 19 пам ти, который формирует на выходе аварийный сигнал Нет нул ,

0 выключающий элемент 18 задержки, и через элемент ИЛИ 20 - сигнал Стоп (запрет на включение загрузки). Если сигнал фактического нул  веса находитс  в пределах допустимой зоны, то сигналы Нет нул  и

5 Стоп не формируютс  и элемент 18 задержки не выключаетс .

После окончани  сигнала Пуск дозатора закрываетс  ключ 7, а на выходе элемента 18 задержки формируетс  сигнал логической Г, который запоминаетс  элементом 6. В результате сигнал логической 1 с выхода элемента 6 поступает на управл ющий вход ключа 8, который соедин ет выход преобразовател  2 через сумматор 5 со входом блока 9. Этот блок запомина- ет величину фактического нул  веса и измен ет ее до величины нул , заданной задатчиком 14. При этом срабатывает компаратор 15, а сигнал логической 1 с его выхода запоминаетс  элементом 21, кото- рый формирует на выходе сигнал Нуль. Под действием этого сигнала сбрасываетс  элемент 6. который закрывает ключ 8, а блок 9 формирует на своем другом выходе сигнал разности между фактическим и заданным нулем веса, который поступает на вход сумматора 5 дл  алгебраического суммировани  с сигналом измерени  от преобразовател  2.

Сигнал Нуль с выхода элемента 21 па- м ти поступает также в цепь включени  исполнительного механизма загрузки (не показан) и на управл ющий вход ключа 10, который открываетс  и соедин ет выход сумматора 5 с одним из входов компаратора 16, другими своими входами св занного с задатчиком 11 грубого веса и регистром 27.

При наборе грубого веса на первом выходе компаратора 16 формируетс  сиг- нал логической 1, который запоминаетс  элементом 22, а на его выходе по вл етс  сигнал Грубый вес, переключающий исполнительный механизм загрузки дозатора в режим досыпки (доливки).

При наборе точного веса на втором выходе компаратора 16 формируетс  сигнал логической 1, который запоминаетс  элементом 23 и формирует на выходе элемента ИЛИ 28 сигнал Точный вес, отключающий исполнительный механизм загрузки и устанавливающий в исходное состо ние элементы 21 и 22 пам ти. В результате закрываетс  ключ 10 и отключает выход сумматора 5 от входа компаратора 16.

При включении режима разгрузки происходит сброс пам ти нул  веса в блоке 9 и сброс элемента 23 пам ти, устройство переходит в исходное состо ние. С приходом Очередного импульса Пуск цикл работы устройства дл  управлени  весовым порционным дозатором повтор етс .

При превышении сигналом текущего веса максимально допустимой (дл  данной дозировки) величины срабатывает компаратор 4, на выходе которого по вл етс  аварийный сигнал Перегруз, формирующий через элемент ИЛИ 20 сигнал Стоп аварийного отключени  исполнительных

механизмов загрузки, а через элемент ИЛИ 28 - сигнал Точный вес.

На задатчике 24 блокировки по перегрузу устанавливаетс  количество последовательных циклов перегруза, необходимых дл  аварийного останова устройства. Последний осуществл етс  сигналом Блокировка (включени  загрузки ) с выхода указанного задатчика. формируемого при соответствии количества последовательных циклов прегруза заданному . Установка задатчика 28 в исходное состо ние осуществл етс  по цепи сброс по питанию (не показана) и по фронту сигнала Разгрузка после каждого нормального отвеса (при отсутствии сигнала Перегруз).

Суммарна  погрешность дозировани  представл ет собой разность между суммарным заданием на проведенное количество циклов и фактическим расходом дозируемого материала на данный цикл взвешивани , а откорректированное по указанной ошибке значение величины задани  на следующий цикл взвешивани  определ етс  сумматором 26 по формуле:

Рн-1 Ро + I Ро- Z Uj

J 1

или

Рн-1 - 0 + 1) Ро- 2 Uj, J 1

где i - количество дозировани .

Дальнейшее повышение точности дозировани  достигаетс  путем прогнозировани  величины ошибки (дл  уменьшени  амплитуды ее колебаний) на следующий цикл дозировани  по результатам предыдущих отвесов и проведени  дополнительной коррекции задани :

PH-I - 0 +1) Ро- 2 Uj + А Рн-1.(5)

J i

С учетом центральной предельной теоремы величину Д PI-H можно представить в виде ее среднего значени :

APi+i (Pj-Uj). ,i или .

ДРм(1/{). Z(Pj-Uj), J t

а проведение коррекции ошибки по результатам предыдущих дозировок и прогнозируемой величине ошибки на следующий цикл

дозировани  осуществл етс  по следующему алгоритму:

PI+I 0 + 1). РО- 2 Uj + (1 /i) Ј (Pj-Uj) (8)

Реализаци  алгоритма (8) осуществл етс  сумматором 26 следующим образом.

В исходном состо нии (при включении питани ) иа выходах регистра 31 и счетчика 30 устанавливаютс  нулевые сигналы по цепи сброс по питанию (не показана), соответственно, нулевые сигналы устанавливаютс  на выходах сумматора 29 и блоков 32 умножени  и 37 делени . На входе С сумматора 26 присутствует сигнал Ро с выхода задатчика 17 точного веса, который через сумматор 34, блок 33 вычитани  и сумматор 39 подаетс  на выход сумматора 26 и записываетс  в регистр 27 по цепи сброс по питанию.

После окончани  первой дозировки на входе В сумматорэ26 присутствует сигнал фактической дозы (Ui) первого цикла дози- ровани , который через сумматор 29 поступает на вход регистра 31 и записываетс  в него по фронту сигнала Разгрузка. Одновременно срабатывает счетчик 30 циклов, а на его выходе формируетс  сигнал, соответствующий числу 1. В результате на выходах блоков 32-34 устанавливаютс  следующие сигналы:

Ро.(9)

+ и32 2Р0.(10)

U33 2P0-Ui(11)

На вход А сумматора 26 подаетс  с выхода регистра 27 сигнал задани  на взвешивание (Pi). При этом на выходе блока 36 вычитани  формируетс  сигнал ошибки отвеса:

U38 Pi-Ub(12)

который через сумматор 38 подаетс  на вход регистра 40 и записываетс  в него по фронту сигнала Разгрузка. После этого на выходе блока 37 делени  формируетс  сигнал:

U37-(PHJi)/1 Pi-Ui(13)

В результате сигнал на выходе сумматора 39:

. U39 2P0-Ui +Pi-Ui 3Po-2Ui. (14)

Последний сигнал поступает на вход регистра 27 и записываетс  в него в момент срабатывани  элемента 35 задержки, включение которого осуществл етс  по фронту сигнала Разгрузка. Длительность задержки определ етс  временем формировани  информационного сигнала на выходе сумматора 26,

После окончани  второй дозировки на выходах соответствующих блоков устройства формируютс  следующие сигналы:

U3i Ui + U2,(15)

им ЗР0,(16)

U33 3P0-(Ui + U2J,(17)

U38 P2-U2,(18)

U38- P2-U2 + Pt-Ul,(19)

U37 (Р1-У1 + P2-U2)/2,(20)

0U39 - 3P0-(U1 + Uz).+ (PHJl + )/2. (21)

Сигнал (21) также записываетс  в регистр 27 с помощью элемента 35 задержки и т.д. При этом выходной сигнал сумматора 39 идентичен соотношению (8), т.е. сумма5 тор 26 обеспечивает реализацию заданного алгоритма коррекции навески.

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности дози- ровани  за счет компенсации общей

0 погрешности на данный цикл взвешивани , а также снижение амплитуды колебаний величины ошибки дозировани  за счет прогнозировани  ее значени  на следующий цикл взвешивани  и проведени  дополнитель5 ной коррекции навески по указанной величине . При этом повышаетс  эффективность использовани  устройства в автоматизированных системах управлени  дозированием , т.к. возрастает точность указанных

Claims (1)

1. 0 систем, что, в свою очередь, положительно вли ет на качестве готового продукта. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  весовым порционным дозатором, содержащее дат5 чик веса, подключенный выходом к входу преобразовател , четыре ключа, информационные входы которых соединены с выходом первого сумматора, подключенного первыми разр дными входами к соответству0 ющим разр дным выходам преобразовател , выход которого соединен с входом компаратора напр жени , другой вход которого подключен к выходу задатчика перегруза , первый цифровой компаратор,

   5 подключенный первым счетным входом к выходу первого ключа, а выходом - к входу первого элемента пам ти, выход которого соединен с первыми входами элемента задержки и первого элемента ИЛИ, второй

   0 цифровой компаратор, подключенный первым счетным входом к выходу второго ключа , а первым выходом - к первому входу второго элемента пам ти, третий цифровой компаратор, св занный первыми разр дны5 ми входами с соответствующими выходами задатчика нул  веса, а выходом - с первым входом третьего элемента пам ти, подключенного выходом к управл ющему входу второго ключа и первому входу четвертого элемента пам ти, соединенного выходом с

   управл ющим входом третьего ключа, св занного выходом с первым входом блока коррекции нул , а разр дными выходами - с соответствующими вторыми разр дными входами первого сумматора, причем выход компа- ратора напр жени  соединен с первым входом задатчика блокировки по перегрузу, вторым входом первого элемента ИЛИ и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам второ- го и третьего элементов пам ти, а второй вход - к выходу п того элемента, пам ти, первый вход которого соединен с вторым входом задатчика блокировки по перегрузу и управл ющими входами блока коррек- ции нул , четвертого ключа и второго сумматора, а второй вход - с вторым выходом второго цифрового компаратора, вторые разр дные входы которого подключены к соответствующим разр дным выходам за- датчика грубого веса, а третьи разр дные входы - к соответствующим разр дным выходам регистра и первым разр дным входам второго сумматора, вторые разр дные входы которого соединены с соответствую- щими разр дными выходами задатчика точного веса, а разр дные выходы с соответствующими разр дными входами регистра , управл ющий вход которого соединен с выходом второго сумматора, информаци- онный вход которого подключен к выходу четвертого ключа, выход блока коррекции нул  соединен с информационным входом третьего цифрового компаратора, а управл ющий вход первого ключа -с вторым входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента пам ти , а зздатчик зоны нул  соединен разр дными выходами с соответствующими вторыми разр дными входами первого цифро- вого компаратора, при этом второй вход элемента задержки и первый вход п того элемента пам ти  вл ютс  соответственно входами Пуск и Разгрузка устройства, выходами Нет нул , Стоп. Перегруз, Нуль. Грубый вес, Точный вес и Блокировка которого  вл ютс  соответственно выходы первого элемента пам ти, первого элемента ИЛИ. компаратора напр жени , третьего и второго элементов пам - ти, второго элемента ИЛИ и зэдатчика блокировки по перегрузу, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности

   дозировани , второй сумматор включает третий сумматор, разр дные выходы которого подключены к соответствующим разр дным входам второго регистра, разр дные выходы которого соединены с соответствующими первыми разр дными входами третьего сумматора и первыми разр дными входами первого блока вычитани , счетчик, вход которого подключен к входу элемента задержки и управл ющим входам второго и третьего регистров, а разр дные выходы соединены с соответствующими первыми разр дными входами блока делени  и блока умножени , разр дные выходы которого подключены к соответствующим первым разр дным входам четвертого сумматора , п тый сумматор, первые разр дные входы которого подключены :. соответствующим разр дным выходам блока делени , вторые разр дные входы ю .орого соединены с соответствующими разр дными выходами третьего регис а и первыми разр дными входами ик.л.гого сумматора, вторые разр дные вхсъ ы которого подключены к соответствующим разр дным выходам второго олока вычитани , а разр дные выводы - соответствующим разр дным входам т ,/ьего регистра, вто рые разр дные входь третьего сумматора соединены с соответствующими первыми разр дными входам г второго блока вычитани , а вторые разр дные входы блока умно жени  подключе ы к соответствующим вторым разр ди i входам четвертого сумматора , разр ди е выходы которого соединены с соотв :тствующими вторыми разр дными LXO .ами первого блока вычитани , разр дное выходы которого подключены к соответ-п ,ующим вторым разр дные входам л тог; сумматора, причем первы .и разр дными в одами второго сумматора  вл ютс  соотве ствующие вторые разр дные входы второ о блока вычитани , первые разр дные в оды которого  вл ютс  информационным входом второго сумматора, вторыми разр дными входами которого  вл ютс  соответствующие вторые разр дные входы блока умножени , управл ющим входом второго сумматора  вл етс  вход элемента задержки, выход которого  вл етс  выходом второго сумматора, разр дными выходами которого  вл ютс  соответствующие разр дные выходы п того сумматора.

   %№

   Рауза

   вес Разгрузка

   Фаг.1

   Фиг. 2