SU1416320A1 - Устройство дл управлени процессом изготовлени бетонных и железобетонных изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматизации технологических процессов производства бетонных и железобетонных изделий, Может быть использовано в строительстве и промыш- строительных материалов и позвол ет повысить точность управлени  Устройство содержит агрегаты 1 тепловой обработки, каждый из которых включает издели  2 с соответствующим датчиком 3 прочности и датчик 4 температуры, и систему управлени , котора  включает коммутаторы 5 по числу агрегатов, центральный коммутатор 6, блок 7 определени  миним аль- ного значени  прочности, формирователь 8, блок 9- определени  свойств цемента, автокоррел тор-экстрапол тор 10, оптимизатор 11, блок 12 коррекции расхода цемента, блок 13 определени  длительности тепловой обработки , блок 14 коррекции режимов тепловой обработки, регул торы 15 по числу агрегатов, блок 16 определени  /сроков схватывани  бетонной смеси, блок 17 определени  предварительной вьщержки, блок 18 определени  откло нений , блок 19 определени  суточной прочности, блок 20 определени  влажности инертных заполнителей, блок 21 химических добавок и исполнительные механизмы 22 подачи пара дл  каждого агрегата. 7 ил. 7 (Л

Description

Н

Изобретение относитс  к автоматизации технологических процеосов производства бетонных и железобетонных изделий и может быть использовано в строительстве и промьппленности стро- тельных материалов.

Целью изобретени   вл етс  повы- и|ение точности управлени .

На фиг. 1 представлено устройст- в(о дл  управлени  процессом изготов- л;ени  бетонных и железобетонных из- на фиг. 2 - алгоритм работы б|нока определени  минимального значе прочностиj на фиг. 3 - алгоритм работы формировател i на фиг. 4 - ал г1оритм работы блока автокоррел тора- экстрапол тора, на фиг, 5 - алгоритм работы оптимизатораJ на фиг. 6 - ал- гЬритм работы блока определени  длительности тепловой обработки/ на фиг. 7 - алгоритм работы блока.

j Устройство содержит агрегаты 1 трпловой обработки, каждый из кото- pijjx включает издели  2 с соответст- вукидим датчиком 3 прочности и датчик 4| температуры и систему управлени , кЬтора  включает коммутаторы 5 по числу агрегатов, центральный комму- 6, блок 7 определени  минималь HJoro значени  прочности, формирователь 8, блок 9 определени  свойств ц1емента, автокоррел тор-экстрапол - тЬр 10, оптимизатор 11, блок 12 коррекции расхода цемента, блок 13 определени  длительности тепловой об- р&боткИ, блок 14 коррекции режимов тЬпловой обработки, регул торы 15 пЬ числу агрегатов, блок 16 опреде- л1ени  сроков схватывани  бетонной смеси, блок 17 определени  предварительной , выдержки , блок 18 опреде - лени  отклонений, блок 19 определени  суточной прочности, блок 20 определени  влажности инертных заполнителей , блок 21 химических добавок и исполнительные механизмы 22 подачи пара дл  каждого агрегата.

Коммутаторы 5 и 6 включают релейную матрицу 23, мультивибратор 24, счетчик 25, дешифратор 26 и блок 27 ключей, блок 7 определени  минимального значени  прочности включает ультразвуковой прибор 28, аналого- цифровой преобразователь 29 и арифметическое устройство 30, формирователь 8 включает цифроаналоговьй преобразователь 31 и компаратор 32, блок 9 определени  свойств цемента

o

0

5

5

0

5

0

5

0

5

выполнен в виде ультразвукового прибора типа УК-16П. Автокоррел тор- экстрапол тор10 включает вычита- тель 33, квадратор 34, сумматор 35, вьгчитатель 36, схему 37 извлечени  квадратного корн , два делител  38 и усилитель 39, блок 13 определени  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 преобразовател  43, схему ИЛИ 44, арифметическое устройство 45, запоминающее устройство 46, счетчик 47, запоминающее устройство 48 и цифроаналого- вый преобразователь 49, блок 17 определени  предварительной выдержки включает два компаратора 50 и схему ИЛИ 51, блок 18 определени  отклонений включает два компаратора 52 и схему ИЛИ 53. В качестве блока 19 определени  суточной прочности использован yльtpaзвyкoвoй прибор УК- 10П, а в качестве блока 20 определени  влажности инертных заполнителей использован универсальный цифровой прибор дл  измерени  влагосодержани  ВСКМ-12.

Устройство работает следующим образом .

Кинетика нарастани  прочности бетона в изделии 2, наход щемс  в агрегате 1 тепловой обработки, контролируетс  датчиками 3 прочности, которые через определенные промежутки времени после начала цикла тепловой обработки, посредством коммутаторов 4 и центрального коммутатора 5 подключаютс  последовательно к блоку 7 определени  минимального значени  прочности. При этом опорные импульсы от мультивибратора 26 поступают на вход счетчика 25. Кажда   чейка счетчика подключена к координатным шинам матричного дешифратора 26. Выходы дешифратора 26 через блок 27 транзисторных ключей св заны с релейной матрицей 23, выполненной на магнитоуп- равл емых реле, и используютс  дл  подключени  датчиков, задатчиков и исполнительных механизмов к управл ющему блоку и схеме управлени , соответственно

-мак

-1 ItO

(1)

- 1.

где - сквлж11(к;т1, имггуль ЧМ in. tieii- Hoii матрицы; T.i- niiTt- pBa i регулиро- оани  режимного параметра (температуры пропарнвани ), врем  замыкани  регул тора на исполнителы|ый механизм.

Интервал регулировани  Трег без учета зоны неоднозначности регул тора выбираетс  из следующих пределов

,-ТГп(1 -ел2)

К,

С

где Со - запаздывание в передаче управл ющих воздействий, Т - посто нна  времени объекта; - возмущающее (управл ющее) воздействие.

Врем  замкнутого состо ни  выходо каждого реле матрицы 23 определ етс  из услови 

IjVn«e

-lO-M v у

а НМ

(3)

где 1дои« допустимые отклонени  режимного параметра в установившемс  режиме;

К„ - коэффициент передачи объекта регулировани ,

- показатель хода регулирующего органа 14,%.

В блоке 7 определени  минимального значени  прочности согласно алгоритму (фиг. 2) устанавливаетс  прочность издели , наход щегос  в наихудших услови х тепловой обработки. Это происходит следующим образом. Сигнал с коммутатора 6 поступает на вход ультразвукового прибора 28, который фиксирует текущее значение прочности R t контролируемого издели  i, наход щегос  в камере j, ас выхода прибора 28 через аналого-цифровой преобразователь 29 сигнал поступает в арифметическое устройство 30, где собственно и реализуетс  алгоритм отыскивани  издели  с минимальным значением прочности согласно фиг. 2. При этом в начале работы индекс (номер) камеры j устанавливаетс , в единичное значение, перва  камера подключена через коммутатор 6 к блоку 7 (см. алгоритм на фиг. 2), индекс контролируемого издели  i устанавливаетс  в единичное состо ние (первое изделие первой камеры про- паривани  подключено через коммутатор 5 и центральньй коммутатор 6 к блоку 7), индекс текущего значени  прочности RJ, принимает Значение прочЬ Ч п

iioi:i;i iieptjoi o излс.-шч К,, К. rj H- ним ст значение К. Bi Cb алгоритм оп1)еделени  минимального глшчоип  прочности включает два цикла: I - определение минимальнот о зклчс 1  прочности в каждой из m камер; II - опрос всех m камер тепловой обработки . После установлени  минимального

10 значени  прочности издели  цифровой сигнал с арифметического устройства 30 блока 7 поступает на вход цифро- аналогового преобразовател  31 формировател  8.

15 После преобразовани  цифрового сигнала в аналоговый компаратор 32 сравнивает установленное значение R с заданным в виде уровн  напр жени  на контрольном входе компара20 тора 32 сигналом, соответствующим отпускной прочности издели  Алгоритм , по сн ющий работу блока 8, представлен на фиг. 3.

С nepjoro выхода формировател  8

25 сигнал в виде электрического импульса поступает на вход блока 9 определени  свойств цемента. Перед рабочей сменой дл  работы устройства в датчики ультразвукового прибора блока 9

30 закладьшаютс  балочки размером 40 х X 40 X 160 мм дл  определени  активности примен емого цемента. Растворы дл  балочек готов т при водоцемен ном отношении, равном 0,4; причем

3g их консистенци  по распылу конуса после 30 встр хиваний на столике должна характеризоватьс  диаметром в пределах 106-115 мм. Балочки из раствора хран т в формах над водой в

40 течение 24 2 2 ч, помеща  в ванну с гидравлическим затвором. Далее их расформовывают и хран т в воде (температура 20 С ±2) в течение 27 сут. Через 28 сут с момента изготовлени 

45 балочки помещают в электроды ультразвукового прибора блока 9. Показатель предела прочности в данном случае  вл етс  активностью цемента. С блока 9 электрический сигнал,

gQ пропорциональный значению активности цемента, использованного дл  изготовлени  данной партии изделий, по команде с блока 8 подаетс  на вход ав- токоррел тора-экстрапол тора 10, где

gg путем прогнозировани  осуществл етс  определение активности цемента на момент приготовлени  бетонной смеси в последующих замесах путем определени  коэффициента вариации активности

514163206

по результатам испытаний цемента, те-грева дл  следующего издели  или пар-,

кущего и произведенного за квартал,тий изделий, по формулеЗатраты на содержание оборудова (А - д Лг /fn-n с определ ютс  по формуле V .A...(n,l).ioo (4) 5 с (3.22 А,, 1,6ZA,p/P (5)

где Со/- сумма расходов по содержа- где V - коэффициент вариации, %;иию и эксплуатации по всем

А, - активность цемента отдельной° « оборудовани  данной

(i-й) партии, кгс/см ; Ю линии,

Аср - средн   активность цемента амортизационных отданной марки за квартал;числений, определ емых по ; кгс/см ъс.еы агрегатам и машинам I п - число партий цемента данной . линии по нормам, i марки, произведенного за 5 Аер- то же. по формам, формам- квартал. вагонеткам, оснастке, it . Р - годова  производительность I Алгоритм, по сн ющий работу блока линии.

llO, представлен на фиг. 4. Вычитатель Фактический удельный расчет знер- 33 блока 10 определ ет разность меж- 20горесурсов на заводе с учетом затрат значени ми активности цемента от-знергии по вспомогательных цехах |1ельной (i-й) партии и средней актив-(приготовление бетонной смеси, хра- €ости цемента данной марки за квартал,нение материалов на складах..произ- хвадратор 34 осуществл ет возведе-водство арматуры, внутрицеховой и пне полученной разности в квадрат. 25внутризаводской транспорт) и в обслу- иосле чего сигнал поступает на сум-живающих подразделени х (ремонтные йатор 35. Вычитатель 36 осуществл ет.службы, отопление, гор ча  вода, 1 ычитание единицы из числа партий це-освещение, вентил ци  и др.) вычис- ента данной марки, произведенногол ют по эмпирической формуле фа квартал. Частное от делени  резуль-зо 3 95К jpaTOB вычислений блоков 35 и 36. полу- Э, 1.566 X. iieHHoe в делителе 38 в виде электри- 4 gj «веского сигнала, поступает на схемугде Э - затраты знергии на тепло- 7 извлечени  квадратного корн . Ре-влажностную обработку изделий с уче- $ультирующий сигнал с выхода автокор- «g том потерь тепла в конструкци х ка- рел тора-экстрапол тора 10 поступаетмер. паровой системы и из-за несовер- йа вход автоматического оптимизаторашенства организации производства; 11. который реализует алгоритмы на- п - число технологических линий Хо здени  минимума технико-экономичес-на предпри тии. кого критери , представл ющего собой 40 К коэф мциент. учитывающий варьируемую часть себестоимости, рав-используемую удобоукладываемость бе- Ную сумме затрат на цемент и тепловуютонной- смеси и способ ее уплотнени , обработку при выполнении услови  обес-принимаемый по заводским данньм/ печени  заданного уровн  качества же- Kj коэффи191ент. учитывающий вид лезобетонных изделий. В зависимости 45 технологической линии, на которой от заданных ограничений, накладывае- производ тс  издели , принимаемый мых на удельный расход цемента, иравным дл  конвейерных линий 1. по- длительности тепловой обработки, ор-точно-)агрегатных - 1.04. кассетных - ганизационно-технических ограничений.1,1 и стендовых - 1.13; включающих в себ  сменность работы. 50 з коэффициент. учитываю1щий номенклатуру изделий, обеспеченностьтип примен емого теплового агрегата; материальными и энергетическими ресур- К -коэффициент, учитывающий сами и состо ние св занных технологи-вид примен емого цемента, ческих постов, оптимизатор 11 соглас- После прин ти  автоматическим но алгоритму работы (фиг. 5) принима- gg оптимизатором 11 решени  об измене- ет решение о необходимости изменени нии удельного расхода цемента в бе- удельного расхода цемента в бетоннойтонной смеси последующих замесов, а смеси последующих замесов, а такжетакже о длительности изотермичес- о длительности изотермического про-кого прогрева дл  следухщих изделий, ,

сигнал, пропорциональный величинам необходимости изменений, с выхода оптимизатора 11 поступает на вход блока 12 коррекции расхода цемента системы управлени  дозированием, . котора  обеспечивает приготовление бетонной счеси в последующем замесе измененного состава. В серийно выпускаемой станции управлени  бетонным заводом СУБЗ-1 дл  определени  момента выключени  питател  используютс  бесконтактные путевые датчики . Бесконтактный датчик устанавливаетс  на дополнительной стрелке, с помощью которой указываетс  заданна  масса дозы цемента. При поступлении материала R бункер дозатора основна  стрелка поворачиваетс  вокруг своей оси. При совпадении текущей дозы с заданной сигнал поступает в устройство управлени , которое выключает питатель. На серийно выпускаемых циферблатных головках обычно

4163208

жнтельность режима тепловой обработки , установленна  на данном заводе. По сигналу с блока 8 счетчик 42 ко- манд выдает команду на регистр 40 ввода и арифметическое устройство 41 о корректировке режима тепловой обработки . Арифметическое устройство 41 производит .увеличение или уменьше1Q ние установленного режима тепловой обработки изделий. Окончательна  длительность цикла тепловой обработк записываетс  в регистр 43 вывода бло ка 13. Выход блока 13 св зан с вхо15 дом блока 14 коррекции режимов тепловой обработки, в котором происходит запоминание нового значени  длительности изотермического прогрева дл  изделий, проход щих тепловую обработ20 ку в данном тепловом агрегате. При отсутствии сигналов с блоков 17, 18 и 21, блок 14 вьтолн ет цикл ТВО, установленный блоком 13, в противном случае(гри наличии сигнала с одного

устанавливаю несколько дополнитель- 25 и ё перечисленных блоков) происходит

ных стрелок с расположенными на них бесконтактными датчиками. Эти датчики и используютс  в данном устройстве дл  управлени  дозированием по команде с блока 11.

Со второго выхода формировател  8 результирующий сигнал поступает на вход блока 13 определени  длительности тепловой обработки, где согласно алгоритму определени  длительности тепловой обработки (фиг. 6) определ етс  врем  изотермического прогрева изделий по формуле

R(t) С, еСг

t -Т,

(7)

где R(c) - отпускное значение прочности издели  в момент времени с,%,

С - коэффициент, численно равный величине прочности издели  в момент его загрузки в камеру

GI - козффициент, численно равный величине прочности издели  в момент подачи тепла в камеру,

Tj , Т, - посто нные времени, определ ющие скорость изменени  прочности во времени при естественном твердении и при подаче тепла в камеру соответственно , с;

t - врем  тепловой обработки.

Алгоритм, по сн ющий работу блока 13, изображен на фиг. 6. Блок 13 работает следующим образом.

Перед циклом тепловой обработки в регистр 40 ввода записываетс  продол

35

корректировка режимов ТВО согласно алгоритму, приведенному на фиг. 7. Сигналы с блоков 17 и 21 через блок 43 и схему ИЛИ 44 поступают в ариф- 30 метическое устройство 45 и на счетчик команд 47 блока 14. С регистра выпо- да 43 блока 13 установленный цикл ТВО поступает на запоминающее устройство 48 блока 14 и по команде со счетчика 47 команд вводитс  дл  корректировки в арифметическое устройство 45. Откорректированна  длительность изотермической выдержки изделий из арифметического устройства 45 записываетс  в оперативные запоми- наюш;ие устройства 46, количество которых равно количеству тепловых камер . Цифровые сигналы с оперативных запоминающих устройств поступают в -g цифроаналоговые преобразователи 49, с выхода которых в виде аналоговых сиг- иалов поступают на второй вход регул торов 15.

40

На первый вход регул тора 15 режима тепловой обработки с выхода дачика 4 температуры поступает электрический сигнал, пропор11Д1ональЕ1ый величине температуры в тепловом as- - регате 1. С выхода peryjmropa 15 режима тепловой обработки результирующий электрический сигнал поступает на вход исполнительного механизма 22, установленного на линии

у1

подачи теплоносител  в тепловой агрегат 1 ..

Блок 18 выдает сигнал на первый вход блока 17 определени  предварительной выдержки о корректировке времени предварительной выдержки в зависимости от сроков схватывани  бетонной смеси. Принцип работы блока 16 основан на том, что со сроками схватывани  бетонной смеси св зываютс  такие параметры тепловой обработки как врем  предварительной выдержки и начало изотермического трогрева. Если отклонени  превьшают допустимую величину, контролируемую 5ЛОКОМ 16, подаетс  сигнал, и произ- зодитс  соответствующа  коррекци  ()локом 17 при несоответствии начала Схватывани  и блоками 10 и 14 при несоответствии конца схватывани  бе- онной смеси. Если сроки схватывани 

кладываютс  в расчетные, то коррек ировка режима не производитс . Ком- гараторы 50 через схему ИЛИ 51 блока

7 выдают управл ющий сигнал на блок 1j4 коррекции режимов ТВО.

I Блоком 19 определ етс  фактичес- к|а  прочность изделий в возрасте 2)8 сут. Значение этой прочности анализируетс  блоком 18 определени  от- к понений путем сравнени  с проектной этом сигнал с блока 19 сравнива- еЬгс  компаратором 52 с уровнем сигнала , соответствующим проектному значению прочности. Если отклонени  выход т за установленн рамки (например 10%), то сигнал с компаратора 52 в качестве управл ющего подаетс  через схему ИЛИ 53 на блок 17 по сигналу , с которого.предварительна  выдержка мен етс , причем ее изменение производитс  в дол х сроков схватывани  бетонной смеси, выцаваемой блоком 16 (например, 0,1; 0,2 , ) Блок 20 определени  влажности инертных заполнителей определ ет влажност инертных заполнителей (песка и щебн ) и пропорционально ее величине подает сигнал на блок 18 определени  отклонений о корректировке времени предварительной вьщержки бетонных изделий.

Непосредственно перед циклом тепловой обработки на блоке 21 химических добавок устанавливаетс  уровень напр жени , соответствующий виду примен емой химической добавки (замедлитель или ускоритель). Если приме0 10

н етс  замедлитель твердени  бетона, то уровень выходного сигнала блока 21 равен (-5 В), если примен етс  ускоритель твердени  бетона, то уровень выходного сигнала блока 21 - (+5 В). Если при изготовлении изделий хими- ческие добавки не используютс , то уровень выходного сигнала равен 0.

При зтом команда с блока 21 о коррек- тиройке режима ТВО отсутствует. В частности, этим объ сн етс  то, что блок 21  вл етс  блоком напр жени . Усилитель 39 блока 10  вл етс 

усилителем с коэффициентом усилени  100, он выполн ет умножение результата с делител  38 на 100, т.е. вычисление коэффи1Ц1ента вариации активности цемента.

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

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  процессом изготовлени  бетонных и железобетонных изделий, содержащее датчики прочности по числу изделий и датчик температуры, установленные в соответ- ствуюа их агрегатах тепловой обработки , коммутаторы по числу агрегатов, центральный коммутатор, блок опредеени  свойств цемента, автокоррел тор- экстрапол тор, оптимизатор, блок коррекции расхода цемента, блок определени  длительности тепловой:обработки , блок коррекции режимов тепловой обработки, регул торы по числу агрегатов, блок определени  предварительной вьщержки, блок определени  сроков схватывани  бетонной смеси , блок определени  отклонений,блок определени  суточной прочности и исполнительные механизмы подачи пара дл  кахдого агрегата, причем датчики

   прочности каждого агрегата подключены соответственно к входам соответствующих коммутаторов, выходы которых соединены с соответствующими входами центрального коммутатора,

   блок определени  свойств .цемента через автокоррел тор-зкстрапол тор подключен к первому входу оптимизатора, второй вход которого подключен к первому выходу блока определени  отс Ндудм }

   I I

   ±

   ffniiH Ki

   I ffffl t KLJh IfLJ

   С Конец 3

   0att

   ffem

   Да

   продолжение ТВО

   ПоекращениеТВО определение /4, Определение И, Koppef(

   расхода и емента.

   1

   ( КонеиГ} Ф 1/8.3

   ( Начало

   Вбо9 искодных

   данных: Аср.)

   Вы1/ис/гение

   козсрфициента

   бариации

   Выбод

   Начало

   т

   1

   с Коней, ) Фиг4

   Вбод данных: .

   1

   Вычисление бремени и,и/(Мг Т sot

   Прекраиление цикла ТВО

   Кррректиробка бремени иинла ТВО

   t

   С KoHei4) (

   ( HatJaлo

   Вбод данных:

   о&уАс/л Р)

   Вычисление затрат на содер аиие оборудо - бани  Coff

   )

   Вычисленное энергозатрат

   Зз

   Корректиробка расхода цемента и бремени ГВО

   С Конец ) Фие.5

   ( )

   Выполнение цикла ТВО, установленного-, ffлoкoм iZ

   Есть

   сигналы с блоков 18,W,Z2

   Корректиробна режимоб ТВО

   I

   С Коней 0ufg.7

   Нет

   fg