Система автоматического управления барабанной мельницей

СО 1 ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 25/00 Щ 4 р ",р 1 у гг г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГЕ,-,ИИИТИд ЕЛЬСТВ А ВТОРСНОМУ анал устр из с рато ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Днепропетровский горный институт им.Артема(56) Авторское свидетельство СССРУ 395112, кл. В 02 С 25/00, 1970.Системы управления технологическими процессами. Межвузовский сбор.ник. Иэд-во Новочеркасского политехнического ин-та. 1984, с,62-65.(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЕЙ(57) Изобретение относится к управлению процессами измельчения минерального сырья в барабанных мельницах, может быть использовано в цветной и черной металлургии при обогащении полезных ископаемых в строительсных отраслях промышленности и позволяет повысить точность управления,Система содержит преобразователь 1мощности, устройство 2 управления,логическое устройство 3, блок 4 согласования, исполнительный механизм 5 шибера мельницы, устройство 6 диагностики, устройство 7 "Выборка-хранение", устройство 8 сравнения, усилитель 9, устройство 10 "Выборка- хранение".,устройство 11 сравнения. Каждое устройство "Выборка-хранение" состоит иэ аналого-цифрового преобразователя, регистра памяти и цифроогового преобразователя. Каждоеойство 8 и 11 сравнения состоитумматора и двухпорогового компара. Двухпороговый компаратор состоит из двух собственных компараторов, формирователей логического уровня и задатчиков зон нечувствительности. Устройство 2 управления состоит из тактового генератора, логического элемента, одновибратора и ло" фф гического элемента НЕ. Логическое устройство 3 состоит из элементов С: И-НЕ и РЯ-триггера. Блок 4 согласования состоит из эмиттерного повторителя, ключевого каскада и реле. А устройство 6 диагностики включает блок выделения переменной составляющей сигнала активной мощности, режектор полосовой фильтр, согласующий усилитель, детектор и сглаживающий ф фильтр. 9 ил СОБО Выход одновибратора 25 соединен с управляющими входами регистров 13 памяти устройств 9 и 10 "выборка- хранение" соответственно, а выход логического элемента НЕ 26 устройства 2 управления соединен с вторыми 1 138630Изобретение относится к управлению процессами измельчения минерального сырья в барабанных мельницах,преимущественно в рудногалечных, и5может быть использовано в цветнойи черной металлургии при обогащении полезных ископаемых, а также встроительных отраслях промышленностиПель изобретения - повышение точности управления.На фиг.1 представлена структурнаясхема системы управления барабанноймельницы; на фиг.2 - структурнаясхема системы управления; на Фиг.З - 15блок сравнения; на фиг.4 - схема логического устройства; на фиг,5 - схема блока согласования; на фиг.6 -.схема устройства технологической диагностики; на фиг.7 - характеристики 20компараторов; на Фиг.8 - зависимостьХ 1 - Х 4 от дА и ьР; на фиг.9 - зависимость логических переменныхЯУ и К от Х - ХСистема автоматического управления (Фиг.1) содержит преобразователь1 мощности, устройство 2 управления,логическое устройство 3, блок 4 согласования, исполнительный механизм 5шибера мельницы, устройство 6 диагностики, устройство 7 "Выборка-хранение", устройство 8 сравнения, усилитель 9 (с пассивным Фильтром),устройство 10 "Выборка-хранение",устройство 1 сравнения. Устройства6 - 8 образуют первый канал преобразования,а устройства 9 - 11 - второйканал, Каждый канал (фиг,2) состоитиз аналого-циФрового преобразователя12, регистра 13 памяти и цифроанало Огового преобразователя 14.Каждое устройство 8 и 11 сравнения состоит из сумматора 15, соединенного с двухпороговым компаратором 16. При этом двухпороговый компаратор (Фиг.З) состоит из двух собственных компараторов 17 и 18, соединенных с формирователями 19 и 20 ло"гического уровня, и задатчиков 21и 22 зон нечувствительности. Выходсумматора 15 соединен с входами компараторов 17 и 18.Устройство 2 управления (фиг.2)состоит из тактового генератора 23,логического элемента И 24, одновибратора 25 и логического элемента НЕ 26.Логическое устройство 3 фиг.4состоит из девяти элементов И-НЕ 27 -35 и КБ-триггера 36. Пр 1 и этом первый 2 2и второй входы логического устройства 3 соединены с первыми входами логических элементов 27, 29 и 28, 30 соответственно, третий и четвертый входы логического устройства 3 соеди иены с вторыми входами логических элементов 29, 28 и 30, 27 соответственно, выходы логических элементов 27 и 29 соединены с первыми входами элементов 31 и 32 соответственно. Выходы логических элементов 28 и 30 соединены с вторыми входами элементов 31 и 32 соответственно, выход логического элемента 31 соединен с первым входом элемента 33, выход логического элемента 32 соединен с первым входом элемента 34; выход логического элемента 33 соединен с первым входом триггера 36 и вторым входом логического элемента 35, выход логического элемента 34 соединен с первым входом элемента 35 и вторым входом КЯ-триггера 36, выход которого (первый выход логического устройства 3) соединен через блок 4 согласования с исполнительным механизмом 5 шибера мельницы.Входы аналого-цифровых преобразователей 12 в каждом канале дополнительно соединены с вторыми входами сумматоров 15, первые входы последних соединены с выходами цифроаналоговых преобразователей 14. Первый и второй выходы двухпорогового компаратора 16 устройства 8 сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами логического устройства 3, а первый и второй выходы двух- порогового компаратора 16 устройства 11 сравнения - с третьим и четвертым входами логического устройства 3.Первый выход логического устройства 3 соединен с блоком 4 согласования (Фиг.5), содержащим эмиттерный повторитель 37, ключевой каскад 38 и реле 39, выход которого подключен к исполнительному механизму 5. Второй выход логического устройства 3 соединен с вторым входом логическо. го элемента И 24 устройства 2 управления.( в(вп(Р(р) - Р, (р) ввКв(Р (ср) - (2 вщв(Р, (/р) - Р(ср) +(в в ) + 1)в(ръ(Р; (ср) - Р 0 р) +Ьв ) где д- частота антоколебаний системы относительно экстремумахарактеристики А).Мгновенные значения сигналов А) и Р(ц) поступают на вторые входы сумматоров 15 (фиг.2 ) уст-, ройств 8 и 11 сравнения, а также через аналого-цифровые преобраэоват тели 12 - на информационные входы регистров 3 памяти. Запись в память новых значений, закодированного в двоичном виде соответствующего сигнала, производится при наличии на у(правляющем входе регистров 13 памяти разрешающего сигнала с устройства 2 управления - режим "Выборка" устройства 7 и 1 О "Выборка-хранение".В режиме "Хранение" устройстна "Выборка-хранение", на выходе Регистров 13 памяти постоянно находится двоичный код, соответстнующий значению сигнала на момент подачи последнего управляющего воздействия. Цифроаналоговые преобразователи 14 25 преобразуют этот код в инвертирован-: ные аналоговые сигналы-А;(с) и -Р,), которые поступают на первые входы сумматоров 15 соответствующего канала, Таким образом, на выходе сумматоров 15.постоянно присутст" вует разность д А и дР текущих значений сигналов А(ч и Р(с и, соответ" ственно, значений А) и Р; у), записанных в память на предыдущем35 шаге управления. Выделенные приращения дА = А(с 1 - А; и дР " Рр)-Р сигнала сравниваются н компараторах 16 с формируемыми соответствующими задатчиками зон нечувствительности величинами дд д, и дК выходам собственных компарато-. ров 17 и 18 подключены формирователи 19 и 20 логических уровней для согласования с логическим устройством. Для получения нужных функций один из них выполнен неинвертирующим (для положительных знаков приращения сиг-, налон), а другой - инвертирующим (для отрицательных знаков приращения сигналов).Устойчивость собственных компараторов 17 и 18 по отношению к быстро- переменным помехам обеспечивается введением цепи положительной обратной связи, что приводит к появлению в характеристиках компараторон гис" тереэисной петли (фиг.7). На выходах компараторов,17 формируются логические функции Х, и Х. Х в и Х (нумерация соответствует нумерации входов логического устройства 3. При малых изменениях сигналов (меньше неличины эон нечувствительности Х,= Х = Х.= Х= 0 (фиг.8). Функции Х, и Х становятся равными 1 при положительном приращении сигнала, превосходящем величину зоны нечувствительности в соответствующем канале, а Х. и Х - при отрицательном приращении.Функции ХХ , Х и Х - существенно нелинейные, представляемые релейной характеристикой с зоной нечувствительности величиной Ь Ьг, Ь и Ьи гистерезисом О; и Ог . Причем Ь Ь Ь, Ь , 3, и Бг должны удовлетворять следующим ограничениям:.15 Наличие гистерезиса 3 , В позволяет исключить влияние высокочастотных помех(Саз) и у (игд) по первому и второму каналу соответственно. Наличие зон нечувствительности Ь Ь г и Ь, Ь пбзволяет уменьшить влияние низкочастотных помех.Далее сигналы Х, Х , Х и Хпоступают на соответствующие входы логического устройства 3, в котором иэ них формируется комбинация двух логических сигналов Я и 30(Х, Х + Х,. Х,) 2,где 2 - сигнал с выхода логическо 35го элемента НЕ 26 устройства 2 управления, поступающий на вторые входылогических элементов 33 и34 логического устройства. 40Функции Я и Я таковы, что при малых изменениях сигналов Ар) и Р(9) Я = 0 г = 1При изменениях сигналов, превосходящих величину зон нечувствительности одновременно по 45 каналам 6, 7, 8 и 9, 1 О, 11 одна из функций принимает значение логического "О". Причем 1, принимает это значение при равных знаках приращений сигнала в обоих каналах, а (1 - при разных.В КБ-триггере 36 логического устройства 3 под давлением управляющих воздействий и Яг по первому и второму входам реализуется логическая команда функция управления К,55 поступающая на вход блока 3 согла, - . сования и далее к исполнительному механизму 5 загрузки мельницы:1 - шибер открыть; КО - шибер закрыть.Связь между значениями описанных логических функций видна из зависимости истинности фиг.8). В таблице приведены только разрешенные состояния Х Х , Х., и Х,При переходе в низкий уровень лю бого из сигналов Й или Ог на торо выходе логического устройства 3 при помощи логического элемента 35 фор" мируется сигнал У, предназначенный для запуска одновибратора 25 устройства 2 управления.= О 1,Запуск одновибратора 25 происходит при одновременном появлении на входе элемента И 24 устройства 2 уп равления сигнала У с логического устройства 3 и сигнала с тактового генератора 23 устройства 2 управления. Введение тактового генератора 23 и элемента И 24 вызвано необходимостью обеспечения надежного запуска системы управления при включении питания сети, а также после кратковременных перерывов в подаче питания.При срабатывании одновибратора 25 на управляющие входы регистров 13 памяти устройств 7 и 1 О "Выборка- хранение" поступает короткий импульс 2, переводящий регистры 13 памяти в режим выборки мгновенного значения сигнала. Одновременно с ним такой же импульс, но инвертированный 2 элементом НЕ 26 устройства 2 управ-, ления, поступает с выхода логического элемента 26 на управляющий вход пять логического устройства 3, а точнее, на вторые входы логических элементов 33 и 34, запрещая на время выборки отработку триггером 36 ложных управляющих воздействий, Если мельница недогружена (работает слева от экстремума кривой А(ч, то независимо от положения шибера знаки приращения сигналов в обоих каналах совпадают, При одновременном выходе величин приращения в обоих каналах за пределы зон нечувствительности (с учетом гистерезиса) появляется управляющий сигнал Яна первом входе триггера 36, который переводит триггер в состояние К=1, или сохраняет его, при этом шибер открывается (или продолжает оставаться открытым)Мельница при этом догружается, и система приближается к экстремуму.Если же мельница перегружена, работает справа от экстремума, то знаки5 приращения сигналов в первом и втором каналах противоположны, При,выходе приращений за пределы зон нечувствительности появляется сигнална втором входе триггера 36, ко О торый переводит его в состояние,К = О, при этом шибер устанавливается в закрытое состояние, и загрузка мельницы начинает уменьшаться, При этом система также дви- жется к экстремуму, Таким образом, система совершает устойчивые авто- колебания в области экстремума.Амплитуда колебаний по сравнению с ,известной системой уменьшается в 2- 4 раза.Предлагаемая система отличается повышенным качеством управления, за счет повышения быстродействия при заданной помехоустойчивости. Это поз воляет решить задачу экстремальной оптимизации работы такого нестацио нарного объекта. как рудногалечная мельница. Система обеспечивает сокращение среднего времени поискаэкстремума в 2-4 раза, повышение производительности мельницы на 5-77., что позволяет снизить себестоимость продукции и повысить рентабельность производства в целом.35Формула изобретенияСистема автоматического управления барабанной мельницей, содержащая преобразователь мощности приво О да мельницы, подключенный к входу блока диагностики и к входу усилителя, выход блока диагностики подключен к первому входу первого устройства "Выборка-хранение", второй вход которого соединен с первым выходом устройства управления, выход усилителя подключен к первому входу второго устройства "Выборка-хранение", второй вход которого соединен с вторым выходом устройства управ"50 ления, третий выход которого подключен к первому входу логическогО устройства, первый выход которого подключен к входу устройства управления, второй выход логического устройства подключен к входу блока согласования, выход которого соединен с исполнительным механизмом шибера мельницы, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения точности управления, она снабжена двумяустройствами сравнения, каждое из которых состоит из последовательносоединенных сумматора и двухпорогового компаратора, устройство управления состоит из последовательно соединенных между собой тактового генератора, логического элемента И, одновибратора и логического элементаНЕ, логическое устройство состоитиз девяти элементов И-НЕ и триггера,выходы первого и второго элементовИ-НЕ подключены к соответствующимвходам третьего элемента И-НЕ выходы четвертого и пятого элементовИ-НЕ подключены к соответствующимвходам шестого элемента И-НЕ, выходтретьего элемента И-НЕ соединен спервым входом седьмого элемента И-НЕ,выход шестого элемента И-НЕ соединен с первым входом восьмого элемента И-НЕ, выход седьмого элементаИ-НЕ соединен с первыми входами девятого элемента И-НЕ и триггера, выход восьмого элемента И-НЕ соединенс вторыми входами девятого элементаИ-НЕ и триггера, устройство "Выборка.хранение" состоит из последовательно соединенных аналого-цифровогопреобразователя, регистра памяти ицифроаналогового преобразователя,причем вход аналого-цифрового преобразователя является первым входомкаждого устройства "Выборка-хранение", выход цифро-аналогового преобразователя является выходом каждогоустройства "Выборка-хранение" и подключен к первому входу сумматора, который является первым входом каждогоустройства сравнения, второй входпервого сумматора, который являетсявторым входом первого устройствасравнения подключен к выходу блокадиагностики, а второй вход второгосумматора, который является вторымвходом второго устройства сравненияподключен к выходу усилителя, первый выход двухпорогового компаратораявляется первым выходом первогоустройства сравнения и подключен кпервому входу первого элемента И-НЕ,который является первым входом логического устройства, второй выходдвухпорогового компаратора является вторим выходом первого устройства сравнения и подключен к первымвходам второго и пятого элементов И-НЕ, которые являются вторым входом логического устройства, вторые входы второго и четвертого элемен 5 тов И-НЕ являются третьим входом логического устройства и подключены к первому выходу двухпорогового компаратора второго устройства сравнения, вторые входы первого и пятого эле ментов И-НЕ, которые являются четвертым входом логического устройства, подключены к второму выходу двухпорогового компаратора второго устройства сравнения, вторые входыседьмого и восьмого элементов И-НЕявляются пятым входом логическогоустройства и подключены к выходуэлемента НЕ, который является третьим выходом устройства управления,выходы одновибратора, которые являются первым и вторым выходами устройства управления, подключены к регистрам памяти устройств "Выборка-хранение".