SU1307242A1 - Способ управлени процессом порционного дозировани сыпучего материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерени  масс. Цель изобретени  - повышение производительности порционного дозировани  при заданной точности дозировани . Дозируемый материал поступает в бункер 2 дозатора. Формирователь 8 от момента включени  питающего устройства 3 формирует сигнал, поступаюп(ий на первый вход регул тора 10, на второй вход котороS (Л

Description

го с выхода вычислительного блока 11 поступает сигнал, характеризующий истинную массу материала. Сигнал с выхода регул тора поступает на вход блока 4 управлени , который измен ет скорость подачи дозируемого материала в бункер 2 в соответствии с величиной и знаком отклонени . Сигнал истинной массы с выхода вычислительного блока 11 поступает на первый вход порогового элемента 12, на

Изобретение относитс  к технике измерени  масс и может быть использовано в автоматических дозировочных комплексах дл  управлени  процессами порционного дозировани  сыпучих материалов на предпри ти х пищевой и химической промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности порционного дозировани  при заданной точности дозировани .

На фиг. 1 представлены графики иллюстрирующие предлагаемьш способ; на фиг. 2 - устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Способ осуществл ют следующим образом .

В начале каж,цого цикла дозировани  устанавливают нулевое значение сигнала измерител  массы. Така  операци  необходима дл  того, чтобы исключить вли ние на точность дозировани  ненулевого сигнала с измерител  массы, который возникает от наличи  просыпи материала на элементах конструкции бункера дозатора и самого измерител  массы. На фиг. I врем , необходимое в начале каждого цикла дозировани  дл  установки нулевого значени  сигнала с измерител  массы, обозначено Z . Длительность Г выбираетс  в зависимости от времени успокоени  измерител  массы после разгрузки бункера дозатора в предыдущем цикле дозировани . После установки нулевого значени  сигнала с измерител  массы включаетс  подача дозируемого материала в бункер дозатора и со сдвигом во времени по отвторой вход которого с выхода задат- чика 1 3 поступает сигнал Р. установки , меньший номинального значени  массы порции на заданную величину. При достижении сигналом с выхода вычислительного блока 1 1 значени  Р,,.т на выходе порогового элемента 12 формируетс  сигнал, поступающий на вход триггера 9, Сигнал с выхода последнего включает блок 4 управлени , останавливающий питаюшее устройство 3. 2 ил

5

0

0

ношению к- этому моменту (фиг. 1,интервал времени С ) формируетс  сигнал задани  (фиг. 1 . крива  ,- по нарастанию массы порции до номинального (Рцд„) значени . Величина интервала времени о. выбираетс  равной времени падени  дозируемого продукта из питающих устройств в бункер весового дозатора. Сигнал с измерител  массы преобразуют в сигнал, характеризующий истинную массу материала в бункере (У), и определ ют его отклонение от сигнала задани  .

В зависимости от величины и знака указанного отклонени  воздействуют на подачу дозируемого материала в сторону компенсации указанного отклонени . Например, при значении сигнала, характеризующего истинную массу материала в бункере, меньшем , чем сигнал задани , скорость подачи дозируемого материала в бунг кер дозатора увеличивают и, наоборот , при значении сигнала, характеризующего истинную массу материала в бункере, большем, чем сигнал задани , скорость подачи дозируемого материала в бункер дозатора уменьшают . Если формировать сигнал задани  по нарастанию массы порции одновременно с включением подачи дозируемого материал  в бункер дозатора, то за врем  .падени  материала в

5 бункер (за врем  запаздывани ),т.е. когда сигнал, характеризующий истинную массу материала в бункере, еще равен нулю, сигнал отклонени  от задани  становитс  значительным.

что приводит к существенному увели- чению скорости подачи материала в бункер дозатора (особенно при значительной начальной скорости подачи материала, необходимой дл  обеспечени  высокой производительности). Это приводит к ухудшению точности дозировани , а в некоторых случа х - к неустойчивости самого продесса дозировани  (процесс становитс  расход щимс ). Поэтому необходимо умень шить скорость дозировани  (как начальную , так и среднюю за цикл),что уменьшает производительность дозировани  (число циклов дозировани  в единицу времени), При достижении сигналом , характеризующим истинную массу материала в бункере дозатора, значени , меньшего номинального на заранее заданную величину ( фиг. 1, лини  Рцст-), отключают цода- чу материала, после чего некоторое количество материала еще поступает в бункер. Очевидно, что крива  задани  нарастани  массы порции до номинального значени  должна иметь уменьшающуюс  по мере приближени  к номи- на:рьному значению скорость, чтобы обеспечить необходимую точность дозировани .

Дл  определени  сигнала, характеризующего истинную массу материала в бункере весового дозатора,формируют сигналы, пропорциональные скорости и ускорению изменени  сигнала с измерител  массы, а затем суммир-уют с сигналом с измерител  массы с заранее заданным коэффициентами , т.е. суммарный сигнал

1

V р .v SJEill +V . 1х, ,. 1

(

dt

dt

(О

где К ,К, заранее заданные коэффициенты пропорциональности; Рдц- сигнал с массы. Записав (1) в соответствии с преобразованием Лапласа, получаем

Х(5)К,Рв,(В)+К2-8-Р,,(5)+Кз.8% xP,(S)P,,(S). (К,+К. S+K. S), (2)

где S - оператор Лапласа.

По полученной сумме сигналов X(S) вычисл ют сигнал, характеризующий истинную массу из дифференциального уравнени 

dt

,

072424

имеклцего в операторной форме вид

y(S)(TS+l)X(S) (3) или с учетом (2)

yfs) 2151 к..±Ьз±к

У(.Ь} g,

Св зь сигнала с измерител  массы Pgj, с истинной массой Р материала,

fO поступающего в бункер весового дЬз а-. тора, определ етс  конструкцией из- мерител  массы, высотой падени  ма- териала с питающих устройств в бункер дозатора.

t5 Дл  измерител  массы, описываемого дифференциальным управлением второго пор дка, сигнал Pg, св зан с истинной массой Р уравнением

2 d «„

dP.

ар„

Т- --гГ +Т, - Р„ +К„

2 dt ви и -д t

или в операторной форме

Рв/5)) (5)

где Т ,Т - коэффициенты, определ емые конструкцией измерител  массы; 4 коэффициент, определ  емый высотой падени  материала в бункер дозато- ра.

Дл  измерител  массы, описываемо- го дифференциальным уравнением первого пор дка, например дл  измерител  массы на базе силоизмерительных тен- зодатчиков, непосредственно измер ющих усилие, создаваемое дозируемым материалом, сигнал Pg, св зан с истинной массой Рд уравнением

Т. .,+К. а.

Э dt и - dt или в операторной форме

р ссч 1±51§ , р ,„,. т .4+1 , S+1

50

где Т, - коэффициент, определ емьи Э

конструкцией измерител  массы .

Динамическа  составл юща  К

РЫ.

3 dt

или в операторной форме Кд-З-Р, (S) представл ет собой удар в бункер дозатора падающего материала. Очевидно , что чем выше скорость подачи

dPn материала -- , тем больше эта соетавл юща  и тем больше сигнал с измерител  массы отличаетс  от истинной массы. Кроме того, отклонение сигнала , от истинной массы „ опВИ

редел етс  также переходными процессами в самом измерителе массы. Таки образом, сигнал точно соответствует истинной массе Ру, только после прекращени  подачи материала в бункер дозатора.

В предлагаемом способе сигнал, вычисленный по (4) дл  измерител  массы, описываемого дифференциальным уравнением второго пор дка, имеет вид

, Ki+KiS+KiS

I - - - --.«--- --- I j-.-. ...,-...)(

y(s)

TS+1

PH(S)Значени  коэффициентов Kq

Ч

Т2 определ ютс  экспериментально дл  прин той в дозаторе конструкции измерител  массы. Тогда, задава  значени  коэффициентов К. 1 J К.Т. ,

К Т.-,

i i. 1

получаем y(S)P(S).

Дл  весоизмерител , описываемого дифференциальным уравнением первого пор дка, сигнал У.(3) имеет вид

V/CW K lKiS+K S , 1+KjtS. .

V TC+Iт 44.1 И

TS+1

T,S+1

Задава  значени  коэффициентов К, 1, ,-, получаем

y(S)P(S).

Таким образом, сигнал, полученный в результате применени  операций способа, на всем, прот жении процесса дозировани  в цикле точно соответствует истинной массе. Поэтому возможно без снижени  точности повысить как начальную, так и среднюю за цикл скорость подачи материала, т.е. достигнуть поставленную цель - повьшение производительности при заданной точности дозировани .

Способ может быть осуществлен, например, при помощи схемы автоматического порционного дозатора, представленной на фиг. 2.

Автоматический порционньй дозато содержит измеритель 1 массы, на котором установлен бункер 2 дозатора. Дозируемый материал подаетс  в бункер 2 питающим устройством 3, при- водимым в движение блоком 4 управлени .

S

0

5

0

5

0

5

0

5

Сигнал с измерител  массы поступает на первый вход блока 5 установки нул  (установки нулевого сигнала с измерител  массы). На второй вход блока 5 установки нул  с шины 6 управлени  поступает дискретный сигнал управлени , формируемый на шине 6 в виде импульса логической единицы в начале цикла дозировани  (дискретный сигнал управлени  на шине 6 уп- . равлени  может быть сформирован схемой технологической автоматики, например системой управлени  фазовоч- ным автоматом, на который работает порционный дозатор). По этому сигналу блок 5 установки нул  устанавливает в тече ние времени б , (фиг. 1) нулевое значение сигнала на своем выходе. Сигнал управлени  с шины поступает на элемент 7 задержки, на выходе которого через врем  о, также формируетс  сигнал в виде импульса логической единицы. Этот сигнал поступает на вход формировател  8 сигнала задани  нарастани  массы порхщи до номиналь- ного значени  и на первый вход триггера 9,

На выходе триггера 9 формируетс  сигнал логической единицы, который, поступа  на первый вход блока 4 управлени , включает его. Блок 4 управлени  приводит в действие питающее устройство 3, и дозируемый материал поступает в бункер 2 дозатора. Формирователь 8 через врем  Г от момента включени  питающего устройства формирует на своем выходе нарастающий во времени сигнал Р,цд (фиг.1). Этот сигнал поступает на первый вход регул тора 10, на второй вход которого с выхода вычислительного блока 11 поступает сигнал, характеризующий истинную массу материала, сформированный из сигнала, поступающего с измерител  массы через блок 5 установки нул , при помощи последовательности операции способа. Сигнал с выхода регул тора 10, определ емый отклонением сигнала, характеризующего истинную массу, от сигнала задани  поступает на второй вход блока 4 управлени , который измен ет режим работы питающего устройства 3, т.е. измен ет скорость подачи дозируемого материала в бункер 2 в соответствии с величиной и знаком указанного от- ,клонени .

Сигнал, характеризующий истинную массу, с выхода вычислительного бло71307242

ка 1 Г поступает на первый вход порогового элемента 12, второй вход которого с выхода задатчика 13 поступает

си до ис во

сигнал уставки Руст меньший номинального значени  массы порции (Рцо,) на заранее заданную величину (разность P Qiy-PujT определ етс  количеством материала, поступающего в бункер 2 дозатора после отключени  питающего устройства 3). При достижении сигналом с выхода вычислительного блока 11 значени  Рцсг выходе порогового элемента 12 формируетс  сигнал логической единицы, который, поступа  на второй вход триггера 9, переключает его, т.е. на выходе триггера 9 формируетс  сигнал логического нул , который включает блок 4 управлени , останавливающий питающее устройство 3. После разгрузки сформированной порции материала из бункера 2 дозатора цикл дозировани  вновь повтор етс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  процессом порционного дозировани  сыпучего материала с измерением его массы, начальной нулевой установкой сигнала с измерител  массы, подачей дозируемот го материала в бункер дозатора, формированием сигнала задани  нарастани  массы дозы до номинального значени , преобразованием сигнала с измерител  массы в сигнал, характеризующий истинную массу материала, в бункере, определением отклонени 

   8

   сигнала задани  нарастани  массы дозы от сигнала, характеризующего истинную массу материала D бункере, воздействием на подачу дозируемого

   материала в сторону ко мпенсации этого отклонени  и отключением подачи материала при достижении сигналом, характеризующим истинную массу материала в бункере, значени  меньшего

   номинального значени  на заранее заданную величину, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности порционного дозировани  при заданной точности

   дозировани , задерживают сигнал задани  нарастани  массы дозы до номинального значени  на врем  падени  дозируемого материала из питаюршх устройств в бункер дозатора по отношению к началу подачи дозируемого материала , суммируют сигнал,.пропорциональный сигналу с измерител  массы с сигналами, пропорциональными скорости и ускорению сигнапа с измерител  массы и с помощью полученного суммарного сигнала определ ют сигнал ,характеризующий истинную массу материала в бункере из уравнени 

   30

   Т 1 .

   где X - суммарный сигнал;

   У - сигнал, характеризующий истинную массу материала в бун- кере; t - врем ;

   Т - заданный коэффициент пропорциональности ,

   зад.,ц

   Отключение подачи ма/neptfa a j

   Фиг.1

   Редактор Т.Парфенова

   Составитель С.Р1акин Техред И.Попович

   Заказ 1619/38 Тираж 694 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор А.Обручар