Устройство для управления многокомпонентным дозированием

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 7849 51)5 О 05 О 11/ ЕНИЯ ЗОБ АВТОРСКО В ИДЕТЕЛ ЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИ(56) Авторское свидетельство СССР % 1254444, кл. 6 05 О 11/13, 1986.Авторское свидетельство СССР Кф 1520493, кл, 0 05 О 11/13. 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЛ МНОГОКОМПОНЕНТНЫМ ДОЗИРОВАНИЕМ(57) Изобретение относится к области дозирования многокомпонентных смесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности например, химиИзобретение относится к области дозирования многокомпонентных смесей и может быть использовано о различных отраслях промышленности, например, химической, в частности. при приготовлении композиции в производствах синтетических моющих средств (СМС),Известно устройство для управления дозированием, включа.ощее (и)-каналов параллельного дозирования, состоящих из порционных дазаторов с устройствами управления и коррекции. Известное устройство обеспечивает повышение качества смесипутем после,овательно-параллельной выгрузки компонентов в смеситель (после набора заданного веса), однако при этом возрастает длительность цикла работы устческой, в частности при приготовлении композиции в производствах моющих средств. Устройство обеспечивает повышение качества приготавляемой смеси за счет снижения неоднородности ее состава на этапе дозирования и ввода компонентов в смеси- тель путем учета транспортного запаздывания каналов, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения количества рЕжимов ввода дозируемых компонентов в смеситель, что достигается дополнительйьм введени-. ем счетного блока, генератора. трех элементов И, блока выбора режима и счетчика, а в каждый канал дозирования - элементов И и ИЛИ, задатчиков времени задержки и номера выгрузки, а также конструктивным вы- - полнением отдельных функциональных узлов устройства. 6 з,п, ф-лы, 6 ил,ройства за счет увеличения времени разгрузки компонентов, а достигаемоесникение неоднородности состава смеси в таком режиме разгрузки является недостаточНым; т.к. одновременно разгрукается только часть дозаторов, а транспортное запаздывание каналов не учитывается.Из известных наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство для управления много- компонентным дозированием, включающее блок определения максимума, элементы И и НЕ, а также и каналов дозирования содержащих порционные дозаторы с устройства ми управления и коррекции, блоки сравнения инверторы и элементы И.1784954 аказ 4364 ВНИИПИ Государ Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям и 113035; Москва, Ж, Раушская наб 4/5 КНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага 10 Составитель А.Митинэктор Н,Коляда Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева(3) 40 45 Вых,4 = Я 4, (4) 50 сино на ду 55 Известное устройство обеспечивает снижение неоднородности состава смеси путем одновременной (синхронной) выгрузки от дозированных компонентов в смеси- тель. Однако достигаемое при этом качество смеси является недостаточным, т.к, указанное устройство не учитывает транспортного запаздывания подачи компонентув в смеситель. обусловленного взаимным раЪйо.ложением дозаторов и смесителКдлинойтрубопроводов (достигающей" йеСколькихдесятков метров на производствах СМС), . их толщиной, параметрами шнеков сыпучих и т.п. Кроме того., в определенных случаях (например. при приготовлении композиций СМС) тех- нологическими нормами регламентируется порядок ввода исходных компонентов в смеситель. Следует также отметить, что перечисленные известные устройсттва облада ют недостаточными функциональными возможностями, т,к. жестко привязаны к оп.ределенному режиму ввода компонентов в смеситель, что снижает эффективность их использования для различных технологических процессов приготовления многокомпонентных смесей.Целью изобретения является. повыше- ние качества приготовляемой смесй путем снижения неоднородности ее состава. а также расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения количества режимов ввода дозируемых компонентов в смеситель,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления многокомпонентным дозированием, содержащее блок определения максимума, элемент И и и каналов дозирования, каждый из которых включает дозатор, блок сравнения, инвертор и элемент И, дополнительно введены счетный блок, генератор,три элемента И, блок выбора режима и счетчик, а в каждый канал дозирования - элементы И и ИЛИ, задатчики времени задержки и номера вытрузки. При этом блок выбора режима содержит переключатель режима, два инвертора. три элемента И и два элемента ИЛИ, счетный блок включает блок йересчета, содержащий и демультиплексоров, иблок определения максимума и (и)-сумматора, и блок коммутации, содержащий (2 п)-мультиплексоров, а каждый дозатор состоит из датчика веса. преобразователя аналог-код, задатчика дозы, двух элементов . И, компаратора, инвертора, двух ЯЯ-триггеров и исполнительных механизмов загрузки и разгрузки.На фиг. 1 показана блок-схема устройства,Устройство содержит блоки 11-1, сравнения, инверторы 21-2 основндй и дополнительный элементы И 31-3 и 41-4 п, элементы ИЛИ 51-5. дозаторы 61-6, задатчики 71 - 7 п времени задержки, задатчики 81- 8 п номера выгрузки, блок 9 определения максимума. счетный блок 10, генератор 11, элементы И 12-15, блок 16 выбора режима и счетчик 17.В устройстве применены дозаторы дискретного действия, работающие в параллельном режиме и обеспечивающие (после одновременного запуска) загрузку заданного (в соответствии с рецептурой) веса данного компонента (цепи запуска условно не показаны). На выходе дозатора формируется сигнал логической "1" от момента набора заданного веса (выключения загрузки) до включения разгрузки дозатора, При этом вход дозатора служит для блокировки его разгрузки по окончанию набора заданного веса (сигнал логической "1"), т.е. после выключения загрузки включение разгрузкидозатора происходит только при наличии сигнала логического "0" на его входе.Блок 16 выбора режима (фиг, 2) содержит переключатель 18 режима, инверторы 19 и 20, элементы И 21 - 23 и элементы ИЛИ 24 и 25, Указанный блок функционально выполнен в виде комбинационной схемы, формирующей (в зависимости от положения переключателя 18 и входного сигнала) следующие выходные сигналы: Вых,1 = ЯФЯ 2 ГЧЯ 4 Г, (1) Вых.2 = Яз Г Я 2 Г = Г (Я 2 ЧЯз), (2) где Г - сигнал.(двоичный) на входе блока 16;Я-Я 4 - сигналы, соответствующие включению определенной кнопки переключателя 18 (Е) на фиг. 2 обозначает напряжение питания устройства). Счетчик 17 представляет собой ревервный двоичный счетчик с предварительй установкой и может быть реализован, пример, на микросхемах типа К 155 ИЕ 6.Счетный блок 10 функционирует по слеющему закону; М О = Р ТМ 1-1+ р Т, (5) где = 1,п - номер канала дозирования;01 - выходной сигнал блока 10, соответствующий времени задержки разгрузки данного канала в соответствии с выбранным режимом разгрузки устройства;Тм 1 - время транспортного запаздыва ния 1-го канала (время поступления материала от выходного устройства дозатора до входа смесителя), определяемое расчетным путем или экспериментально и устанавливаемое на эадатчике 7; 10К - номер выгрузки 1-го канала (относительно остальных каналов), устанавливаемый на задатчике 8 в соответствии с технологическими нормами;р - управляющий сигнал блока 10, соот ветствующий вы ражению (4).Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе всех дозаторов устанавливается сигнал логиче ского "0" (загрузка не проводилась). т.е. на выходе элемента И 15 также формируется нулевой сигнал,После синхронного запуска доэаторов осуществляется формирование заданных 25 доз компонентов, выгрузка которых в смеситель производится в следующих режимах (в соответствии с положением переключателя 18);Я 1 - асинхронная разгрузка компонентов 30 сразу же после набора заданного веса для своего канала;Я 2 - синхронная (одновременная) разгрузка всех компонентов без учета транспортного запаздывания; 35Яз - синхронная разгрузка всех компонентов с учетом транспортного запаздывания:Я 4 - программный ввод компонейтовв смеситель в соответствии с технологически ми нормами.В режиме Я 1 в соответствии с (1) на входе сброса счетчика 17 присутствует сигнал логической 21", т.е. на выходе счетчика формируется нулевой сигнал. При этом в 45 соответствии с (4) и (5) выполняется соотно- шение(6) О;=Т; 50 т,к. на входе "А" блока 1 сравнения присутствует нулевой сйтнал, а на входе "В" - сигнал (6). то на выходе "АВ" указанного блока формируется сигнал логического "0", а на выходе "АВ" - логической "1". посту пающий на вход элемента И 3, на другой вход которого подается сигнал логического "О" в соответствии с (4), В результате на выходах элементов И 3 и 4 ь а также на входедозатора 61 формируются сигналы логического "0", т,е, сигнал запрета на входе доза- тора 6 в режиме Я 1 отсутствует, а разгрузка каждого канала осуществляется асинхронно, по мере окончания загрузки,В режиме Я 2 в соответствии с (1) и (2) на входе сброса счетчика 17 присутствует сигнал логического "0", а на входе эаписи - сигнал логической "1", В результате на вы-ходе счетчика записывается сигнал. соответствующий величине Т = ПЗахТ 1, Т 2, . Тп), (7) поступающий с выхода блока 9 определениямаксимума, Сигнал (7) подается на входы"А" блоков 1 сравнения, на входы "В" которых подаются сигналы (6), т.к. Т"Ть(8) Т,пах 1 Тк (9) снимается запрет и включается разгрузка (к)-го канала (Ъ - промежуток времени от момента окончания загрузки всех каналов до момента выполнения последнего услото на выходе "АВ" указанного блока формируется сигнал логической "1", который через элементы И 41 и ИЛИ 5 подается на входдозатора 6 в виде запрета на включениеразгрузки после окончания загрузки укаэан-,ного дозатора,Данный запрет сохраняется до окончания загрузки всех дозаторов, после чего навыходе элемента И 15 формируется сигналлогической "1", При этом в соответствии с(1)и (2) происходит сброс счетчика 17 и одновременный объем сигналов запрета (установка логического "О") на входах всехдозаторов (аналогично режиму Я 1), т.е. одновременная (синхронная) разгрузка. всех каналов дозирования.В режиме Яз работа устройства аналогична режиму Я 2 ДО МОМЕнта Оканчания загрузки всех каналов. При этом послеформирования логической "1" йа выходеэлемента И 15 в соответствии с (1) и (2)происходит только окончание режима записи (Т") без сброса счетчика 17, а в соответ- .ствии с (3) и (4) импульсы (периодследования которых соответствует выбранному масштабу времени) с выхода генерато-ра 11 через элементы И 12 и 13 поступаютна вход обратного счета счетчика 17. В результате происходит уменьшение величиныТ; на входе "А" блоков 1; сравнения, и вмомент выполнения условия,ме Яа осуществляется программная выгрузка дозируемых компонентов,Пример конструктивного выполненияблока 10 приведен на фиг. 3, Блок 10 содер 5 жит блок 26 пересчета и блок 27 коммутации,В свою очередь, блок 26 включает (фиг,4) демультиплексоры 281-28, блоки 29129 попределения максимума и сумматоры10 301 - 30-2, а блок 27 коммутации содержит(фиг. 5) мультиплексоры 311-31 п и 321-32 ц,Все перечисленные функциональные узлымогут быть реализованы на известных комбинационных схемах.15 Блок 10 работает следующим образом,Сигналы Тисо входов блока 10 подаются на информационные входы соответствующих демультиплексоров 28 и коммутируютсй на определенные выходы последних,20 номера которых соответствуют номеру выгрузки (йл) данного компонента на управляющих входах указанных демультиплексоров, В результате на входах, номер которых соответствует Ц, блоков 29 ь номер ко 25 торых также соответствует величине Йустанавливается величина Тм а т.к. на ос тальных входах указанных блоков присутствуют нулевые сигналы, то на их выходе30устанавливаются сигналы, соответствую 1щие времени транспортного запаздываниякомпонента, имеющего номер выгрузки,впадающий с номером блока 29 й -О = Т(К - 1),(10) или Ок = Тв+ Тс,со При этом на выходе "АВ" блоков 1 форми руетсй сигнал логической "1" (кроме канала с й = 1, у которого на том же выходе форми-руется сигнал логического "0"), Укаэанный сигнал через элементы 3 и 5 подается на вход дозатора 6; в виде запрета на разгруз ку, В результате после окончания загрузки .разгружается только дозатор канала с М=1, а после формирования сигнала логической "1" на выходе элемента. И 15 (окончание загрузки всех каналов) снимается режим 45 сброса счетчика 17 (логического "0" нэ первом выходе блока 16). Временные импульсы с выхода генератора 11 через элементы 12 и 14 подаются на вход прямого счета счетчика 17; и число (т) на его выходе начинает 50 возрастать.При выполнении условия Тс - то же, с йс = 2 где 02 д - выходной сигнал блока 29,Сигналы (14) поступают на входы соответствующих сумматоров 301-30,-2, которые осуществляют суммирование указанных сигналов в порядке возрастания номеров выгрузки(Й) компонентов, Т,о, на выходах блока 26 формируются следующие си гнал ы. Е 1 =Ти 1,= 1, о-. (15)й 1 =1где) - номер выхода блока 26 пересчета, Укаэанные сигналы подаются на (и - 1)-старших входов всех мультиплексоров 31 зо, первые (младшие) входы которых соединены с общей шиной устройства, а на управляющие входы которых подается сигнал номера выгрузки компонента (Ц). В результате на выходе упомянутых мультиплексоров формируются следующие сигналы: О с (13)55 снимается запрет и происходит разгрузка 1-го канала с Ь 1=2, затем с Ц=З и т,д. Например, с учетом (12) выгрузка 3-го или 1 с-го компонента начинается в момент окончания ввода 2-го или с-го компонента, т,е, в режиОз, =Тр 11,вия). Т.о, в режиме Яз происходит синхронная разгрузка компонентов в смеситель с учетом транспортного запаздываний соответствующих каналов,В режиме Я 4 в соответствии с (1) (4) на втором и третьем выходахблока 16 присутствуют сигналы логического "0", а на первом и четвертом выходах - логической "1". В результатена вторых входах элементов И 31 и 4 присутствуют соответственно сигналы логической "1" и логического "0", счетчик 17 находится в режиме сброса, т.е. на входах "А" блоков 1 - нулевой сигнал, а на входах "В" указанных блоков - сигналы, соответствующие в соответствии с (5) величине т.е, например, для (К)-го канала (с И = 3) О = Т(й = 1,2), (11) где Т - транспортное запаздывание каналас И=1; Ц 2 в = Ти;, Н = 1,п, (14)5 10 20 25 ситель 30 35 40 45 50 55 которые подаются на входы "1" мультиплексоров 32, на входы "0" которых поступают сигналы Т (со входов блока 10 и, соответственно, блока 27), На управляющие входы указанных мультиплексоров с выхода блока 16 поступает сигнал Р, принимающий два значения - логического "0" или логической "1" (в первом случае на выход мультиплексора коммутируется сигнал со входа "0", а во втором со входа "1"), а выходной сигнал мультиплексора 32 описывается соотноше- нием й - 1032 =РТ(и.р Т (17) Последний сигнал, поступая на соответствующие выходы блока 27 коммутации и счетного блока 10, обеспечивает реализацию "ал го ритма (5).На фиг.6 показана блок-схема дозатора 6 ь который содержит датчик 33 веса, задатчик 34 дозы, элементы И 35 и 42, инвертор 36, преобразователь 37 аналог - код, ком па. ратор 38, ЯЯ-триггеры 39 и 40, исполнительные механизмы 41 загрузки и 43 разгрузки.Дозатор работает следующим образом.В исходном состоянии выключен триггер 39 (логической "0" на прямом выходе) и включен триггер 40(логическая "1" на прямом выходе) по цепи "сброс по питанию" (условно не показана). В результате на выходе дозатора (злемент И 42) присутствует сигнал логического "0", выключен исполнительный механизм 41 загрузки и включен исполнительный механизм 43 разгрузки, Значение сигнала на входе дозатора определяется режимом работы устройства.После запуска дозатора (импульс в цепи "Пуск" ) включается триггер 39, который выключает триггер 40 и исполнительный механизм 43 разгрузки и включает . исполнительный механизм 41 загрузки,Измерительный сигнал с выхода датчика 33 веса поступает на вход преобразователя, с выхода которого в цифровой форме подается на вход компаратора 38, на другой вход которого подается сигнал задания с выхода задатчика 34. При равенстве указанных сигналов на выходе компаратора 38 формируется сигнал логической "1", включающий триггер 39 и исполнительный механизм 41 загрузки. Дозатор устанавливаетсяв режим ожидания. При поступлении (или , наличии) сигнала логического "0" на вход дозатора, на выходе элемента И 35 форми-, руется сигнал логической "1", включающий триггер 40, который снимает сигнал логической "1" на выходе дозатора и включает режим разгрузки, С приходом очередного импульса "Пуск" цикл работы дозатора 6 повторяется,,о. предлагаемое устройство (с помощью дополнительно введенных элементов) обеспечивает повышение качества приготовляемой смеси за счет снижения неоднородности ее состава на этапе дозирования и ввода компонентов в смеситель (путем учета транспортного запаздывания. каналов), а также расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения количества режимов ввода дозируемых компонентов в смеситель,15 Наиболее эффективно использованиепредлагаемого устройства в системах управления дозированием различных веществ, предназначенных для дальнейшегосмешивания, которые имеют значительное транспортное запаздыванйе (например, изза разнесенности и удаленности дозировочных устройств, характерных для производства СМС) или жесткие требования к регламенту ввода компонентов в смеформула изобретения 1. устройство для управления многокомпонентным дозированием. содержащееблок определения максимума, первый элемент И и и каналов дозирования, каждый из которых включает дозатор, блоксравнения,инвертор и основной элемент И, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с цель повышения качества приготовляемой смеси и расширения функциональных возможностей устройства путем увеличения количества режимов ввода компонентов в смеситель, устройство содержит счетный блок, генератор импуль. сов, второй, третий и четвертый элементы И,блок выбора режима и счетчик, а каждый канал дозирования - дополнительный элемент И и элемент ИЛИ, задатчики времени задержки и номера выгрузки, разрядные выходы которых соединены с соответству 1 ощими группами разрядных входов сче 1 ного . блока, соответствующие разрядные выходы которого подключены соответственно к первым разрядным входам, блоков сравнения каналов дозирования, вторые разрядные входы которых соединены между собой и подключены к разрядным вйходам счетчика. разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами блока определения максимума. разрядные входы которого подключены к разрядным выходам задатчиков времени задержки всех каналов дозирования, причем в каждом канале дозирования первый и второй выходы блока сравнения каждого канала дозирования подключены соответственно к пеовымвходам основного и дополнительнбго элементов И своих каналов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подклюцен к входу дозатора своего канала, выход которого соединен с соответствующим входом первого элемента И, выход которого подключен к входу блока выбора режима и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединенс выходом генератора импульсов, а выход - 10с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выхОды которых подключенысоответственно к входам обратного и прямого счета счетчика, входы записи и сбросакоторого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока выбора режима, третий выход которого подключен квторому входу третьего элемента И, а цетвертый выход -" к второму входучетвертого элемента И, управляющему входу счетного блока, вторым входам основных элементов И всех каналов дозирования и входам инверторов указанных каналов, выходы которых соединены с вторыми входамидополнительных элементов И своих каналовдозирования,2. Устройство по п,1, о т л и ц а. ю щ е ес я тем, цто блок выбора режимасодержит переклюцатель режима, два инвертора, триэлемента И и два элемента ИЛИ, причем первый выход переключателя режима соединен-с первым входомпервого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вы-. ходу пврвОго элемента И, а третий - к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с входом первого инвертора и четвертым входом переклюцателя режима, третий выход которого подключен кпервомувходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом переключателя режима и первым входом"первого элемента И. второй. входкоторого соединен с входом второго инвертора, выход которого подключен к второмувходу второго элемента И и к первому входутретьего элемента И, второй вход которого подклюцен к выходу второго элемента ИЛИ, а первым, вторым и гретьим выходами блока выбора режима являются выходы, соответственно первого элемента ИЛИ,третьего элемента И и первого инвертора, вход которого является четвертым выходомблока выбора режима, входом которого является вход. второго инвертора.3. Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ.е ес я тем, что переклюцатель режима выполнен в виде четырехкнопоцйого переключателя с зависимой фиксацией кнопок, размыкающие выводы которых подключены к общей шине, замыкающие выводы - к ши 203035405055 не питания, а средние выводы являются соответственно. выходами переключателя режима,4. Устройство по п,1, отл и ц а ю щеес я тем, цто счетный блок содержит блок коммутации и блок пересчета, разрядные выходы которого подключены к первой группе разрядных входов блока коммутации, вторая и третья группы разрядных входов Которого соединены соответственно с первой и второй группами разрядных входов блока пересчета. а разрядные выходы являются соответствующими разрядными выходами счетного блока. управляющим входом которого является управляющий вход блока коммутации, а соответствующими группами разрядных входов счетного блока являются соответствующие группы разрядных входов блока пересчета,5, Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок пересчета содержит (и)-де. мультиплексоров, пблоков определения максимума и и - 2 сумматоров, первые разрядные входы которых подключены к соответствующим разрядным выходам. соответствующих блоков определения мак. симума, разрядные входы которых соединены с соответствующими разрядными выходами демультиплексора, причем вторые разрядные входы первого из и - 2 сумматоров подключены к соответствующим разрядным выходам первого из и - 1 блоков определения максимума, а вторые разрядные входы каждого из остальных исумматоров соединены с соответствующими разрядными выходами предыдущего сумматора, причем разрядные выходы первого из иблоков определения максимума, а также разрядные выходй сумматоров являются соответствующими разрядными выходами блока пересчета, соответствующими группами разрядных входов которого являются соответствующие разрядные входы демультиплексоров,6, Устройство по п,4, о т л и ц а ю щ е ес я тем, что блок коммутации содержит первую и вторую группы из и мультиплексоров, причем управляющие входы мультиплексоров второй группы соединены между собой и являются управляющим входом блока коммутации, соответствующими группами разрядных входов которого являются соответствующие разрядные входы соответствующих мультиплексоров первой группы, а разрядными выходами соответствующие разрядные выходы мультиплексоров второй группы, первые разрядные входы которых подключены к соответствующим разрядным выходам соответствующих мультиплексоров первойгруппы, первые разрядные входы которых подключены к общей шине,7. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е ес я тем,что каждый дозатор содержит дат чик веса, подключенный к преобразователюаналог - код, задатчик дозы, два элемента И, инвертор, компаратор. два ВЯ-триггера и исполнительные механизмы загрузки и разгрузки, входы которых соединены с прямыми выходами соответственно первого и второго триггеров, а Я-вход второго триггера подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выхОдом инвертора, а второй вход - с В-входом первого ВБ-триггера и выходом компаратора.первые и вторые разрядные входы которого подключены к соответствующим разрядным выходам соответственно преобразователя 5 аналог - код и задатчика дозы, причем инверсный выход первого ВЯ-триггера соединен с первым входом второго элемента И, а прямой выход- с В-входом. второго ВЯ-триггера; инверсный выход которого подключен 10 к второму входу второго элемента И, выходкоторого является выходом дозатора, входом которого является вход инвертора, при этом входом "Пуск" доэатора является Я- вход первого ВЯ-триггера.