Цифровое устройство управление весовым дозированием

Цифровое устройство управление весовым дозированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапнстическик

Республик (i i>86641 8 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 01. 80 (21) 2871044/18-10 с присоеаинениеет заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23 .09 .8) . Бюллетень Рй 3g

Дата опубликования описания 23.Q9 8) (51) М. Кл.

G 0I G 13/28

G 05 О 1)/13

1Ъсудзрствснный квинтет

СССР ло делен нзебретеннй н вткрытнй (53) УДК 681.269 (088.8) А. А. Першин, Л. Т. Глушкова, Г. Г. Безы тенко и И; И. Бургутин

1 т ° (72) Авторы изобретения

Карагандинский филиал Особого конструкт

Всесоюзного научно-исследовательского института автоматизации черной металлургии (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

ВЕСОВЫМ ДОЗИРОВАНИЕМ

Изобретение относится к области весоизмерительной техники, в частности к весодозирующим устройствам, например для дозирования кокса.

Известно устройство для весового

Ю дозирования кокса с коррекциеи по влажности, содержащее дозатор с цифровыми приббрами, задатчики, элементы сравнения, узел коррекции по влажности, датчик химического состава и

10 блок коррекции производительности Щ

Это устройство обеспечивает корректирование заданного соотношения рудных и топливных частей шихты и корректирует порции топливного компонента в фу-нкции влажности.

Однако оно не обеспечивает необходимую точность коррекции по влажности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровое устройство управления весовым" дозированием, содержащее Влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, реверсивный счетчик импульсов, сумматор, регистр памяти и переключатель j2).

Недостатком устройства .является неудовлетворительная точность-дозирования, обусловденная тем, что ведичина коррекции по влажности определяется по заданной массе кокса, а не по массе фактически засыпанного кокса.

Цель изобретения — повышение точности дозйрования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов, два регистра сдвига, дополнительный регистр памяти, делитель частоты, два узла вычитания, четыре триггера, формирователь импульсов, семь элементов И, два элемента ИЛИ, интегратор, компаратор, группа элементов ИЛИ, причем выходы группы элементов ИЛИ подключены к входам реверсивного счетчика импульсов, пря3 8 мые выходы которого подключены к входам регистра памяти, а инверсные выходы — к группе входов дополнительного регистра памяти, выходы которого подключены к входам группы.элементов ИЛИ и к входам первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам блока задания, а выходы сумматора соединены с входами группы элементов ИЛИ, первый и второй управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу "Запись" реверсивного счетчика импульсов, вход "Реверс" которого подключен к первым входам второго, четвертого и пятого элемента И и к первому выходу первого триггера, второй выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, к входу Запись" первого счетчика импульсов и ко второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго регистра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу первого триггера и ко входу "Установка 0" реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу второго узла вычитания и к второму входу второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход " к счетному входу второго счетчика импульсов, вход "Заll пись которого подключен ко второму входу первого триггера, к выходу шестого элемента И, и к первому входу четвертого триггера, второй вход которого подключен к выходу седьмого элемента И, первый вход которого подклю чен к выходу компаратора, а второй вход — к первому выходу блока управления загрузкой и к первому входу переключателя, выход которого через. интегратор подключен к входу компаратора, а второй вход переключателя подключен к выходу пятого элемента

И и к входу блока управления загрузкой, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента

ИЛИ, входу "Установка 0" дополнительного регистра памяти и к первому входу третьего триггера, второй- вход которого подключен к входу "Запись" до66418

4 полнительного регистра памяти и к вы-.. ходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу третьего триггера, а второй вход- к первому выходу первого регистра сдвига и вхоIt 11 ду Запись регистра памяти, при этом выход влагомера подключен к первому входу первого узла вычитания, второй вход которого подключен к выходу де . лителя частоты, а выход — к первому входу второго узла вычитания, второй вход которого подключен к входу делителя частоты, к первому выходу генератора тактовых импульсов и к счетному входу первого счетчика импу5 0

15 льсов, выход которого подключен к датчик веса 2, блок задания 3,блок управления загрузкой 4, генератор 5 тактовых импульсов, первый и второй счетчики импульсов 6 и 7, ревер-" сивный счетчик импульсов 8, сумматор 9, первый и второй регистры сдвига 10 и 11 дополнительный регистр памяти 12, регистр памяти 13, 40

45 делитель частоты 14, первый и второй узлы вычитания 15 и 16, триггеры 17, 18, 19 и 20 с раздельным запуском, формирователь импульсов 21, элементы И 22-28, элементы ИЛИ 29 и

30, группу элементов ИЛИ 31, переклю чатель 32, интегратор 33, компара» тор 34.

Устройство работает следующим обРазом.

Генератор 5 генерирует импульсы с частотами 1„и Г,причем выполняется условие f

55 входу формирователя импульсов, а егр входы соединены с выходами датчика веса, второй выход генератора такто 20 вых импульсов подключен ко вторьп4 входам первого и второго регистров сдвига, второй выход первого из которых подключен ко второму входу группы элементов ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, а второй выход второго регистра сдвига подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, а третий выход — ко второму входу второго триггера, первый вход которого

30 связан с третьим. выходом первого регистра сдвига через второй вход первого элемента ИЛИ, а выход реверсивного счетчика импульсов подключен ко второму входу пятого элемен.— та И.

На .чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит влагомер 1, 86641

8 6

Импульсы переноса с формирователя импульсов 21 поступают также на первые входы элементов И 24 и 25. В зависимости от состояния триггера 18 имеется два режима работы системы: первый — режим определения массы сухого материала, второй — режим дозирования.

С приходом команды пЗатвор закрытп из блока управления загрузкой 4, сигнализирующей о начале загрузки бункера, начинается первый цикл работы системы. Импульс команды Затвор закрыт" поступает на вход "Установка 0" регистра памяти 12, осуществляя в нем гашение информации, на первый вход триггера 19, и через элемент ИЛИ 29 на первый вход триггера 18, устанавливая их в единичное состояние. Единичный потенциал с выхода триггера 19 поступает на вход элемента И 22. Единичный потенциал с первого выхода триггера 18 поступает на вход элемента И 25. С приходом импульса переноса с выхода формирователя импульсов 21 начинается первый режим работы устройства.

Импульс переноса через элемент И 25 поступает на первый вход регистра сдвига El и сдвигается тактовый частотный f2. Регистр сдвига 11 последовательно задает команды в первом режиме работы устройства °

15

-(f - )) 20

Е

2 ьж

df% и

0,01 f

30

В блоке задания 3 устанавливается за; дание о требуемой массе дозы кок.са в коде N >, который поступает в сумматор 9. Информация о массе влажного метариала с учетом массы пустого бункера в обратном коде М = Й + Й щ т с датчика веса 2 поступает на группу входов счетчика импульсов 6, на

45 счетный вход которого поступает частотный сигнал fg. После заполнения счетчика импульсов 6 на его выходе появляется импульс, поступающий через формирователь импульсов 21 на вход Запись счетчика импульсов 6, н tt

50 разрешая запись в него кода N. Таким образом, в счетчике импульсов 6 постоянно идет преобразование входной информации о массе влажного материала и массы тары во временной интервал, определяемый как

hE N + hit

Г

5 ности материала в частотной форме

f с влагомера 1 поступает на первый вход узла вычитания 15, на второй вход которого с выхода делителя час" тоты 14 поступает частота †: (и-коэффициент деления). В узле вйчитания 15 определяется разность между частотами fyn + . Частотный сигнал

1 поступает также на первый вход узла вычитания 16, на второй вход которого поступает частотный сигнал, равный (f ф ). На выходе узла вычитания 16.получается частотный сигнал fit>< определяемый как

Необходимым условием работы узлов вычитания 15 и 16 является а

Тактовая частота и коэффициент деления выбираются из отношений где f — эталонная частота и — влажность материала.

Таким образом, частота на выходе узла вычитания 16 fit,> tt,будет меняться .в зависимости от влажности материала от f „до,„;„,при изменении влажности от и .„до w „.; соответствии с выражением (f - (f - — ))=ГХ(1-0,01 ° W) С первого выхода регистра сдвига

11 команда поступает на вход "Установка Оп реверсивного счетчика импульсов 8 и вход триггера 17, устанавливая их в-нулевое состояние.

Со второго выхода регистра сдвига ll команда поступает на первый управляю-. щий вход группы элементов ИЛИ 31, разрешая прохождение кода из регистра памяти 12 через группу элементов

ИЛИ 31. Эта же команда через элемент

ИЛИ 30 поступает на вход "Запись" реверсивного счетчика импульсов 8, разрешая запись в него кода из регистра памяти 12. Поскольку в первом такте регистр памяти 12 обнулен, то реверсиввый счетчик импульсов .8 не изменяет своего состояния. С третьего выхода регистра сдвига ll команда поступает на второй вхбд триггера

28, переключает его в нулевое состояние. Нулевой потенциал с первого выхода триггера 18 поступает на вход

Реверс" реверсивного счетчика импульсов 8, устанавливая его в режим сложения..Частотные сигналы

7 8664 с .выхода узла вычитания 16 поступают на счетный вход реворсивного счетчика импульсов 8. Набор информации в реверсивном счетчике 8 производится за время, определяемое счетчиком 5 импульсов 6. Поскольку весовой бункер еще не заполнен материалом,то временный интервал, задаваемый счетчиком импульсов, пропорционален массе пустого бункера, т.е. 0

1 от

Х

За это время в реверсивном счетчике импульсов 8 будет набран код, соответствующий массе пустого бункера

N tR т, -О,О ЮЦN

"ьь - f ebtx—

="т 1 так как влажность равна нулю. 20

С приходом очередного импульса переноса с выхода формирователя импульсов 21 начинается второй режим работы системы. Импульс переноса поступает через элемент И 24 на первый вход регистра сдвига 10 и сдвигается тактовый частотный f Регистр сдвига 10 последовательно задает команды во втором режиме работы системы, С первого выхода регистра сдвига 10 команды поступает на вход

"Зайись" регистра памяти 13, разрешая запись кода, полученного в реверсивном счетчике импульсов 8 в первом режиме. Зта команда поступает также через элемент И 22 на вход "Запись" регистра памяти 12 осуществляя в не-. го запись обратного кода, полученного в счетчике 8, и на второй вход триггера 19, устанавливая его в нулевое состояние. Нулевой потенциал с выхода триггера !9 поступает на вход элемента И 22 и запрещает в дальнейшем запись информации в регистр памяти 12, в котором, таким образом, 45 записана информация, соответствующая массе пустого бункера N>. Со второго выхода регистра сдвига 10 команда поступает на второй управляющий вход группы элементов ИЛИ 31, раз50 решая прохождение информации о заданном значении массы дозы кокса М 5 из сумматора 9 через группу элементов

ИЛИ 31. Одновременно эта команда пос" тупает через элемент ИЛИ 30 на вход

"Запись" реверсивного счетчика импульсов 8, разрешая запись в него кода й+, соответствующег0 заданной Мас-, се. С третьего выхода регистра сдвига

l8 8

10 команда поступает через элс мент

ИЛИ 29 на вход триггера 18, устанавливая его в единичное состояние, при этом единичный потенциал с выхода триггера 18 поступает на вход элементов И 23, 25 и 26 и на вход

"Реверс" реверсивного счетчика импульсов 8, устанавливая его в режим вычитания.

В реверсивном счетчике импульсов

8 за время определяется разность двух кодов. ="3-t(R -(f - ))=N -N

2 Ф и 3 с где Йс- масса сухого материала, т.е. определяется разность между заданным значением массы дозы кокса и массой сухого материала, фактически засыпаемого в бункер. Далее работа системы в двух режимах повторяется автоматически.

По мере загрузки бункера коксом возрастает временной интервал t,ïðîпорциональный массе влажного материала.

При этом в первом режиме работы устройства определяется масса сухого материала, засыпанного в бункер с учетом магсы пустого бункера, так как информация о массе пустого бункера, определяемая в первом такте, из регистра памяти 12 каждый раз записывается в реверсивном счетчике импульсов 8.

N<=4 f >,<-йт= N(<-0,0<%)-NT

Во втором режиме работы устройства происходит сравнение заданного значения массы дозы кокса с массой сухого материала, засыпанного в бункер З

При достижении массы сухого материала

МС заданного значения N > во втором режиме работы системы на выходе реверсивного счетчика импульсов 8 появляется импульс переноса, который через схему И 26 поступает в блок управления загрузкой 4 для отключения питателя кокса (на чертеже не показан).

По окончании загрузки бункера и начале высыпки кокса в скип из блока управления загрузкой 4 через элемент И 28 поступает команда "Затвор открыт, которая переключает триггер 20 в единичное гос гояние.

Единичный потенциал с Bhlxo;l<3 триг9 866ч

Iера 20 поступает ид нкод элемента

И 27, разрешая прохождение одного импульса переноса с выхода реверсивного счетчика импульсов 8 в очередном втором режиме через элемент И 27 на вход Запись" счетчика импульсов 7 и на входы триггеров 17 и 20 для их переключения. При этом в счетчике импульсов 7 записывается информация о массе пустого бункера в обратном коде. Нулевой потенциал с выхода триггера 20 поступает на вход элемента И 27, запрещая в дальнейшем прохождение импульсов переноса.

Единичный потенциал с выхода триггера 17 поступает на вход элемента

И 23, разрешая прохождение частотных сигналов F „l„ на счетный вход счетчика импульсов 7. В результате чего в счетчике импульсов 7 набеУ

20 рется информация о массе сухого кокса, засыпанного в .бункер сверх заданной дозы, с учетом массы пустого бункера.

30

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять истинное значение массы сухого кокса, загружаемого в доменную печь в каждом цикле дозирования, .что, в свою очередь, позволяет вести точный учет материала и его экономию, а также осуществляет дозирование коксз с коррекцией по трем переменным, одна из которых — влажность, другая — масса пересыпа кокса сверх заданногo зн»где Ntl- код, соответствующий информации о массе пересыпа кокса сверх дозы;

t,- время набора, пропорциональное массе влажного материала;

У время набора информации о массе материала до момента достижения заданного значения.

Информация о массе пересыпа М,„ из счетчика импульсов 7 поступает на вход сумматора 9, где определяется разность между заданным значением дозы и величиной пересыпа. т.е. производится коррекция задания на величину пересыпа в первом цикле дозирования. Скорректированная вели- 45 чина N задания поступает на входы элемента ИЛИ 31. На этом первый цикл дозирования заканчивается.

Таким образом, в первом цикле дозирования определена масса пустого бункера H M o I. . ol o Mttòåðèàëà, фак.тически засыпанного в бункер, выдана команда на окончание загрузки бункера при до .тижении массы сухого кокса заданного значения, определена масса рухого кокса, засы1.гп иогo в бункер сверх заданного значения и проведена корректнровка зад tltltol о значения массы до ы кокса н» нс:III IIIII Ilt ресь1па.

18 I0

11 следуюшем цикле дозировання вьпглняются аналогичные операции, при" чем команда на отключение питателя кокса выдается при достижении массы сухого кокса заданного значения, скорректированного на величину пересыпа в предыдущем цикле.

В том случае, когда по технологии, меняется скорость загрузки доменной печи (отключение питателя кокса и открытие затвора бункера происходит одновременно) и датчик веса 2 не регистрирует массу кокса, засыпанного сверх дозы, в системе предусмотрена блокировка. При этом импульс переноса на выходе элемента И 26, сигнализирующий о достижении массы сухого кокса заданного значения, поступает на вход переключателя 32, который включает интегратор 33. Напряжение на выходе интегратора 33 начинает расти и поступает на вход компаратоP»4 ° В компараторе 34 устанавли, вается опорное напряжение1 выбранное с учетом скорости загрузки и инерционности грохотов. При достижении напряжения с интегратора опорного напряжения компаратор 34 переклю чается и единичный потенциал с его выхода разрешает прохождение сигнала "3aTBop открытн через элемент

И 28. При этом в счетчике импульсов

7 определяется величина пересыпа N .

В том случае, когда скорость Bbt грузки увеличивается (нПиковая подача ) сигнал Затвор открыт", приходящий раньше заданного времени, пог.— тупает на вход переключателя 32 н устанавливает интегратор 33 в исходное состояние и компаратор 34 не переключается. Нулевой сигнал с его выхода запрещает прохождение сигнала .Затвор открыт" в систему. При этом информация о величине пересыпа предыдущего цикла сохраняется для последующего цикла. Это позволяет дозировать кокс с учетом прогноэируемой величины пересыпа.

50

1) Яб64 чения в предыдущем цикле дозирова" ния, третья — масса пустого бункера, которая изменяется вследствие налипания материала. В результате этого, интегральная ошибка дозирования будет стремиться к нулю.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключает-. ся в том, что устройство позволяет снизить расход кокса на тонну выплавляемого чугуна, вести точный учет расхода массы сухого кокса, стабилизировать тепловой режим доменной печи.

Формула изобретения

Цифровое устройство управления

Весовым дозированием, содержащее влагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, реверсивный счетчик импульсов, сумматор, регистр памяти и переключатель, о т л и- 5 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов, два регистра сдвига, дополнительный регистр памяти, делитель частоты, два узла вычитания, четыре триггера, формирователь импульсов, семь элементов И, два элемента ИЛИ,.интегратор, компаратор, группа элементов ИЛИ, причем выходы груп35

-пы элементов ИЛИ подключены к входам реверсивного счетчика импульсов, прямые выходы которого подключены к входам регистра памяти, а инверсные выходы — к группе входов дополнительного регистра памяти, выходы которого подключены к входам группы элемент в

ИЛИ и к входам первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора

45 вторая группа входов которого подключена к выходам блока задания, а выходы сумматора соединены с входами группы элементов ИЛИ, первый и второй управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента

ИЛИ, выход которого подключен ко вхоtI !1 ду Запись реверсивного счетчика импульсов, вход Реверс" которого подключен к первым входам второго, «er55 вертого и пятого элемента И и к первому выходу первого триггера, втсDoH выход которого ичен к пер18 12 вому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, к входу !! I!

Запись первого счетчика импульсов и ко второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго регистра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу первого триггера и ко входу "установка 0" реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу второго узла вычитания и к второму входу второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход — к счетному входу второго счетчика импульсов, вход !Запись!! которого подключен ко второму входу первсго триггера, к выходу шестого элемента И, и к первому входу четвертого триггера, второй вход которого подключен к выходу седьмого элемента И, первый вход которого подключен к выходу компаратора, а второй вход — к первому выходу блока управления загрузкой и к первому входу переключателя, выход которого через интегратор подключен к входу компаратора, а второй вход переключателя подключен к выходу пятого элемента И и к входу блока управления загрузкой, второй выход которо го подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, входу "Установка 0" дополнительного регистра памяти и к первому входу третьего триггера, второй вход которого подключен к входу !!Запись" дополнительного регистра памяти и к выходу первого элемента

И, первый вход которого подключен к выходу третьего три гера, а второй вход — к первому выходу первого регистра сдвига и входу "Запись" регистра памяти, при этом выход влагомера подключен к первому входу первого узла вычитания, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а выход — к первому входу второго узла вычитания, второй вход которого подключен к входу делителя частоты, к первому выходу генератора тактовых импульсов и к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, а его входы соединены с выходами датчика веса, второй выход генератора тактовых импульсов подключен ко вторым входам первого и второго регистров сдвига, 13 8664 вторбй выход первого из которых подключен ко второму входу группы элементов ИЛИ,а второй выход второго регистра сдвига подключен к первому вхо,«. ду второго элемента ИЛИ,а третий выход — ко второму входу второго триггера, первый вход которого связан с третьим выходом первого регистра сдвига через второй вход первого элемента ИЛИ, а выход реверсивного

18 14 счетчика импульсов подключен ко второму входу пятого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 520516, кл. G 01 G 19/34, 1975.

2. Механизация и автоматизация управления. Научно-производственный сборник, 1976, У 5, с. 32-34 (прототип) .