Устройство для управления загрузкой конвейера

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 5 19) (11) 1) 4 В 65 С 1 43/08 ИТЕТ РЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А. Архипов(71) Специализированная проектно-конструкторская технологическая организация Роса втоматстром(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ КОНВЕЙЕРА(57) Изобретение относится к поточнотранспортным системам и позволяет автоматически управлять загрузкой конвейера. Цель изобретения - повышение функциональной надежности устройства, Для этого устройство содержит задатчик 1 загрузки, вычитатель 2, блок управления (БУ) 3, датчики производительности 4, перегрузки 9.1, , 9.п и интенсивности 12.1, 12.п, АЦП 5,Изобретение относится к автоматическому управлению лоточно-транспортными системами и может быть использовано в промышленности строительных материалов, металлургии, горно-добывающей и химической промышленностях для управления загрузкой конвейерной линии сыпучим материалом.Цель изобретения - повышение функциональной надежности устройства.На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления затвором; на фиг. 4 - функциональная схема датчика интенсивности. коммутаторы 6 и 7, БУ 8.1, , 8.п затворами выпускных отверстий, многовходовые элементы ИЛИ 10, 11 и приводы 13.1, , 13.и механизмов разгрузки. Задатчиком 1 загрузки устанавливается требуемая загрузка конвейера. После подачи команды Пуск БУ 3 удерживает на выходе АЦП 5 нулевой код. Выходной код вычитателя 2 поступает на коммутатор 6 и БУ 8.1, , 8.п. Замкнутые цепи, состоящие из датчиков 12.1, , 12.п БУ 8.1, ,.8.п, элементов ИЛИ 10, 11 и коммутатортз о и 7, образуют два внутренних контура. осуществляющих операцию поиска, открытия или закрытия заданного количества выпускных отверстий емкостей.Контроль за работой устройства осуы.ествляется внешним контуром, образованным датчиком 4, АЦП 5, вычитателем 2 и БУ 3. Приэтом БУ 8.1, , 8.п связаны с приводами 13.1, , 13.п механизмом разгрузки, контроль за работой которых производят датчики 9.1, , 9.п. Датчик 12 интенсивности С работает на принципе шумового эффекта.2 з. п. ф-лы, 4 ил. Устройство для управления загрузкой конвейера содержит задатчик 1 загрузки, вычитатель 2, блок 3 управления, датчик 4 производительности, аналого-цифровой преобразователь 5, коммутаторы 6 и 7, блоки 8.1, , 8.п управления затворами, датчики перегрузки 9.1, , 9.п, многовходовые элементы ИЛИ 1 О и 11, датчики 2.1, , 2.п интенсивности. Поз. 13.1, , 1 З.п обозначеныприводы механизмов разгрузки.Блок управления содержит генератор 14 импульсов, триггер 15, элементы И 16 и 17, счетчик 8 импульсов, коммутатор 19, блок 20 сравнения, делитель 21 частоты, элемент 22 задержки и триггер 23.510 ления подаются две команды. Одна через ком55 Блок 8 управления затвором содержит триггер 24, элемент И 25, элемент И 26, триггер 27, элемент 28 задержки, элементы ИЛИ 29, 30 и элементы И 31 и 32.Датчик интенсивности содержит последовательно соединенные преобразователь 33 акустического сигнала в электрический (динамическая головка), полосовой фильтр 34, выпрямитель 35, фильтр 36 низкой частоты и пороговый элемент 37.Устройство работает следующим образом.После подачи питания все блоки устанавливаются в исходное состояние, Причем с целью помехоустойчивости с блока 3 управмутатор 7 одновременно подается на все блоки 8.1, , 8.п управления затворами для удержания затворов выпускных отверстий в закрытом состоянии, а другая - на удержание аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5 в сброшенном состоянии (удержание на его выходе нулевого кода),Перед запуском конвейерной линии задатчиком 1 загрузки устанавливается требуемая загрузка конвейера с дискретностью, равной номинальной производительности одного частичного потока. Задатчик 1 загрузки может быть выполнен, например, в виде галетного переключателя, выдающего информацию в двоичном коде. После запуска конвейерной линии подается команда Пуск на блок 6 управления, продолжающий удерживать на выходе АЦП 5 нулевой код. В связи с этим код задатчика 1 загрузки переносится без изменений на выход вычитателя 2 и затем в блоке 3 управления преобразуется в последовательность коротких импульсов, которые через коммутатор 6 и блоки 8.1, , 8.п управления затворами последовательно открывают определенное количество выпускных отверстий, соответствующее коду задания, После серии открывающих импульсов с задержкой, учитывающей время открытия затворов, с блока 3 управления одновременно на все блоки 8.1 8.п управления затворами подается синхронизирующий импульс. С приходом синхронизирую- щего импульса по информации от датчиков 12 интенсивности происходит проверка наличия частичных потоков материала из открытых выпускных отверстий. В случае отсутствия или прекращения поступления материала из каких-либо открытых емкостей по командам от соответствующих им блоков 8 управления затворами выпускные отверстия последних закрываются и с разнесенными задержками по времени через элементы ИЛИ 10 на управляющий вход первого коммутатора 6 поступает по одному короткому импульсу для открытия очередных емкостей, поступление материала из которых в свою очередь проверяется с приходом следующего синхроимпульса. Таким образом осуществля. ется механизм поиска необходимого количе 20 25 30 35 40 45 50 ства номинальных частичных потоков, соответствующего заданной суммарной производительностиЧерез интервал времени прохождения материала по конвейерной линии от наиболее удаленной емкости до места установки датчика производительности (время транспортного запаздывания) с блока 3 управления поступает команда разрешения работы АЦП 5. На выходе АЦП 5 по информации от датчика 4 производительности формируется двоичный код, соответствующий реальной производительности суммарного потока материала, который в вычитателе 2 вычитается из кода задания. Разностный код поступает на блок 3 управления, где преобразуется в последовательность коротких импульсов, которые в зависимости от знака разности с управляющего выхода вычитателя 2 поступают нли на коммутатор 6 - для открытия, или на второй коммутатор 7 - для закрытия определенного количества выпускных отверстий, соответствующего разностному коду, Сразу же после преобразования разностного кода в последовательность коротких импульсов вновь поступает команда на сброс АЦП 5. В результате работа АЦП 5 составляет короткие промежутки времени на относительно протяженных интервалах.Замкнутые цепи, состоящие из датчиков 12 интенсивности, блоков 8 управления затворами, элементов ИЛИ 10 и 11, коммутаторов 6 и 7, образуют два внутренних контура, осуществляющих операцию поиска и открытия или закрытия заданного количества емкостей. Эти контуры имеют относительно высокое быстродействие н являются основными. Замкнутая цепь, состоящая из датчика 4 производительности, АЦП 5, вычитателя 2, блока 3 управления, первого или второго внутреннего контура, образует внешний контур, являющийся контролирующим. При правильной настройке устройства и исправной работе механизмов разгрузки практически после первого же контроля по внешнему контуру выхода технологической линии на заданную суммарную производительность код разности на выходе вычнтателя 2 должен быть равен нулю.Для предупреждения слеживаемости сыпучего материала и усреднения износа оборудования с блока 3 управления через оптимальные интервалы времени предусматривается подача команды на поочередное за:кры. тие работающих слева и одновременный поиск и открытие недостающих справа емкостей с материалом.Вычитатель 2 и АЦП 5 представляют собой стандартные электронные устройства, реализованные на одной микросхеме, Отличительной особенностью АЦП 5 является установка на выходе дешифратора для пре. образования кода, соответствующего теку.51015 20 25 30 35 40 45 50 55 щему значению суммарной производительности, в код, соответствующий числу номинальных частичных потоков с учетом остатка. Датчик 4 производительности может быть составной частью конвейерных весов или выголнен в виде тензодатчика, формирующего информацию как произведение погонной .нагрузки конвейера и скорости перемещения конвейерной ленты (информация с тахогенератора). Коммутаторы 6, 7 выполнены в виде счетчиков с дешифраторами на выходах, Элементы ИЛИ 10, 11 реализуются на диодных матрицах, обеспечивающих развязку между соответствующими выходами блоков 8.1, ., 8.п управления затворами. Приводы 13,1, , 13.п механизмов разгрузки могут быть выполнены на базе серийно выпускаемых исполнительных механизмов типа МЭО или приводов-толкателей типа ПТВ, имеющих в своем составе конечные выключатели для автоматического отключения питания в крайних положениях затвора. Датчики 9.1, , 9.п перегрузки представляют собой последовательно соединенные токовый трансформатор, выпрямитель, пороговый элемент, звено задержки и триггер. Причем порог срабатывания порогового элемента устанавливается в промежутке между номинальным током привода 13 и током работы его на упор. Звено запаздывания исключает срабатывание датчика 9 при кратковременных перегрузках привода 13 и обеспечивает задержку, превышающую период следования синхроимпульсов. Триггер на выходе датчика перегрузки выполняет роль электронной защелки.Работа блока 3 управления (фиг. 2) заключается в следующем. В исходном состоянии после подачи питания триггер 15 на прямом выходе имеет низкий уровень сигнала, а на инверсном высокий. В связи с этим прямоугольные импульсы с генератора 14 не проходят через элемент И 16, а делитель 21 частоты удерживается в сброшенном состоянии. Триггер 23 имеет низкий уровень на инверсном выходе и высокий на прямом. Счетчик 18 импульсов на своем выходе имеет нулевой код и готов для приема прямоугольных импульсов с генератора 14. На выходе блока 20 сравнения присутствует низкий уровень сигнала из-за неравенства входных кодов. Управляющий сигнал, поступающий с вычитателя 2, соответствует положительному знаку кода разности. При подаче команды Г 1 уск триггер 15 опрокидывается и прямоугольные импульсы через элемент И 16 начинают поступать на вход делителя 21 частоты, получившего разрешение на их счет. Одновременно через элемент И 17 прямоугольные импульсы поступают на входы счетчика 18 импульсов и коммутатора 19. На выходе счетчика 18 импульсов начинает быстро возрастать код. При достижении равенства с кодом разности на выходе блока 20 сравнения кратковременно появляется высокий потенциал, который опрокидывает триггер 23, поступление прямоугольных импульсов через коммутатор 19 на коммутатор 6 останавливается и счетчик 18 импульсов сбрасывается. Через отрезки времени, соответитвующие времени полного открытия затвора, на одном из выходов делителя 21 частоты периодически появляется короткий синхроимпульс, одновременно поступающий на все блоки 8.1, , 8.п управления затворами, Период следования синхроимпульсов представляет собой время цикла работы устройства по одному из внутренних контуров.В свою очередь через временный интервал, учитывающий время транспортного запаздывания и содержащий целое число периодов следования синхроимпульсов, появляется высокии потенциал на втором выходе делителя 21 частоты, дающий разрешение для работы АЦП 5 и через элемент 22 задержки включающий в работу преобразователь кода разности. Небольшая временная задержка необходима для переходного процесса в АЦП 5 и вычитателе 2 для получения установившегося значения кода разности. С появлением высокого уровня сигнала на выходе блока 20 сравнения заканчивается один цикл работы устройства по внешнему контуру, а в делителе 21 частоты через второй управляющий вход происходит сброс счетчиков, формирующих информацию на первом и втором его выходах. На третьем выходе делителя 21 частоты формируется егце одна последовательность коротких импульсов, период следования которых включает также целое число периодов следования синхроимпульсов и определяет оптимальное время работы одного частичного поток. Очередной импульс с третьего выхода делителя 21 частоты через второй управляющий вход коммутатора 19 одновременно поступает на счетные входы коммутаторов 6 и 7. В результате этого происходит закрытие крайней слева работающей и открытие нен н достающеи справа емкостеи с материалом. Импульсы с третьего выхода делителя 21 частоты поступают с некоторым запаздыванием после подачи синхроимпульсов, чтобы исключить наложение на импульсы, которые могут поступать на вторые управляющие коды коммутаторов 6, 7 по обратным связям через элементы ИЛИ 10, 11. При подаче команды Стоп происходит установка триггера 15 в исходное состояние. В результате этого и все другие элементы устройства также устанавливаются в исходное состояние и через коммутатор 7 одновременно на все блоки 8.1, , 8 сп управления затворами подается команда на закрытие выпускных отверстий.Алгоритм работы коммутатора 19 легко реализуется на простых комбинационных элементах типа И-НЕ или 2 ИЛИ-НЕ. Де 1465386литель 21 частоты собирается на двоичных счетчиках. Другие элементы блока 3 управления представляют собой стандартные электронные устройства.5Блок 8 управления затвором (фиг, 3) работает следующим образом. В исходном состоянии триггеры 24 и 27 на своих выходах имеют низкие уровни сигналов, а на выходах датчиков 12 интенсивности и датчиков 9 перегрузки при исправной работе обо 10 рудования присутствуют высокие уровни сигналов. При поступлении короткого импульса с выхода первого коммутатора 6 после пуска устройства триггер 24 опрокидывается и на его выходе появляется высокий уровень 15 сигнала. Одновременно через элемент И 25 на привод 13 механизма разгрузки поступает команда на открытие затвора. С приходом короткого синхроимпульса после открытия затвора на один из входов элемента И 26 происходит оценка интенсивности истечения материала из выпускного отверстия. При истечении материала из выпускного отверстия с номинальной интенсивностью на выходе датчика 12 перед поступлением синхроимпульса появляется низкий уровень сигнала. 25 В связи с этим на выходе элемента И 26 низкий уровень сигнала не изменится и триггер 27 остается в исходном состоянии. В случае отсутствия истечения материала из выпускного отверстия или истечения его с интенсивностью ниже допустимого значе- З 0 ния на выходе датчика 12 высокий уровень сигнала не изменится и поступивший на управляющий вход блока 8 синхроимпульс пройдет на выход элемента И 26. В результате этого триггер 27 опрокидывается и на его выходе появляется высокий уровень сигнала, 35 который в элементе 28 задержки преобразуется в короткий импульс. Последний поступает через элемент ИЛИ 10 на управляющий вход коммутатора 6 для открытия очередной емкости. Одновременно этот же импульс через элементы ИЛИ 30 и 31 И поступает на привод 13 механизма разгрузки для закрытия затвора. Задержка преобразованного короткого импульса в элементе 28 для каждого блока 8 управления затвором является индивидуальной, увеличи вающейся с возрастанием порядкового номера блока 8. Таким образом решается задача разнесения во времени коротких импульсон, поступающих на входы элементов 11,1 И О, 11. При подаче команды на закрыги затвора с выхода комутатора 7 на блок 8 50; явления затвором поступает короткий им, : с, который через элементы ИЛИ 30проходит на закрывающий входмеханизма разгрузки, Если зат- . п закрыт (на выходе второго 27 присутствует высокий потено импульс через элементы 32 И и114 возвращается на коммутатор 7 длякама.ды закрытия затвора на очередной блок управления затвором. В процессе работы блока 8 управления затвором периодически происходит восстановление исходного состояния триггеров 24 и 27 через входы их начальной установки. При возникновении длительной перегрузки на выходе датчика 9 перегрузки появляется низкий уровень сигнала, отключающий питание цепи управления привода 13 механизма загрузки и дополнительно блокирующий прохождение команд управления через элементы И 25, 31. Наиболее характерной причиной перегрузки привода 13 является работа его на упор как при заклинивании затвора, так и при отказе конечных выключателей. Причем при заклинивании привода 13 в момент открытия затвора с приходом очередного синхроимпульса (до срабатывания датчика 9 перегрузки) поступит команда на закрытие затвора (так как из-за недостаточной интенсивности или полного отсутствия потока материала датчик 12 не срабатывает).Таким образом, путем превышения длительности задержки срабатывания защиты от перегрузки над длительностью периода следования синхроимпульсов решается задача автоматического вывода привода 13 механизма разгрузки из аварийной ситуации. Если же перегрузка таким образом не будет устранена и питание привода 13 отключится, то в дальнейшей работе устройства соответствующая емкость будет оцениваться как не имеющая материала. Если же заклинивание привода 13 произойдет в момент закрытия затвора или при его полном открытии (не сработает конечный выключатель), когда на выходе датчика 12 интенсивности присутствует информация о наличии допустимого потока материала, то соответствующая емкость будет учитываться как работающая, но должна пропускаться при подаче команды на закрытие (из-за снятия питания с привода 13), с этой целью выход датчика 9 перегрузки соединен с инверсным входом элемента ИЛИ 29.Все элементы блока 8 представляют собой стандартные электронные устройства. Особенностью элементов И 25, 31 является дополнительное усиление мощности сигналов на их выходах. При необходимости на выходах элементов 25, 31 И могут быть установлены одновибраторы для надежного срабатывания пускателя привода 13. Для удобства обслуживания на пульте оператора может быть предусмотрена световая сигнализация с выводом информации о состоянии затворов и возможной перегрузки их приводов (на фиг. 3 показано пунктиром).Датчик 12 интенсивности (фиг. 4) работает на принципе шумового эффекта. При истечении из выпускного отверстия сыпучий материал создает акустический шум с характерным для каждого типа материала спектром частот и интенсивностью. После преобразования в динамической головке 33 акус 1465386 105 10 15 20 25 формула изобретения 30 35 40 45 50 55 тического шума в электрический в полосовом фильтре 34 происходит выделение и усиление узкого спектра частот, наиболее характерного для данного типа материала. Зато;, после выпрямителя 35 и фильтра низкой частоты 36 на входе порогового элемента 37 создается сигнал, уровень которого линейно зависит от интенсивности истечения материала. Порог срабатывания элемента 37 определяет допустимую интенсивность истечения материала из выпускного отверстия. Интервал между максимальным значением интенсивности и порогом срабатывания определяется чувствительностью датчика 12 и конструкцией выпускного отверстия, а также должен учитывать изменение характеристик материала при колебаниях температуры и влажности.Все элементы датчика 12 интенсивности представляют собой стандартные радиоэлектронные устройства, работающие в ширэком диапазоне температур. Собранный в герметическую конструкцию датчик 12 крепится к тыльной стороне желоба (лотка) выпускного отверстия.Применение датчиков по шумовому эффекту обеспечивает надежную информацию с заданной точностью, при этом срок службы датчика не зависит от абразивности материала из-за отсутствия контакта с ним. 1. Устройство для управления загрузкой конвейера, содержащее задатчик загрузки, датчик производительности суммарного потока материала, два коммутатора, два элемента ИЛИ, блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в него введены блоки управления затворами, датчики интенсивности и датчики перегрузки по числу приводов механизмов разгрузки, аналого-цифровой преобразователь и вычитатель, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока управления, первый выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом вычитателя, второй вход которого подключен к выходу задатчика загрузки, второй и третий выходы блока управления подключены к первым входам первого и второго коммутатора соответственно, выходы которых соединены с первым и вторым входами каждого из блоков управления затворами, первый и второй выходы всех блоков управления соединены с соответствующими входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго коммутаторов соответственно, третьи входы которых подключены к четвертому выходу блока управления, пятый выход которого соединен с третьими входами блоков управления затворами, к четвертому и пятому входу каждого из них подключены датчики интенсивности и датчики перегрузки, выход датчика производительности ссединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, третий и четвертый входы блока управления подключены к источникам сигналов Пуск и Стоп.2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит делитель частоты, счетчик импульсов, блок сравнения, коммутатор, элемент задержки, два элемента И, два триггера и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и первым входом делителя частоты, первый выход которого является первым выходом блока управления и через элемент задержки соединен с первым входом первого триггера, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом коммутатора и первым входом счетчика импульса, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом первого триггера и вторым входом делителя частоты, второй выход которого является пятым выходом блока управления, первый и второй входы второго триггера являются третьим и четвертым входами блока управления, первый вьход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход второго триггера является четвертым выходом блока управления и соединен с третьим входом первого триггера и третьим входом делителя частоты, третий выход которого соединен с вторым входом коммутатора, первый и второй выходы которого являются вторым и третьим выходами блока управления, второй выход первого триггера соединен с вторым входом счетчика импульсов, второй вход блока сравнения является вторым входом блока управления, третий вход коммутатора является первым входом блока управления.3, Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок управления затвором содержит два триггера, четыре элемента И, два элемента ИЛИ и элемент задержки, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и является первым выходом блока управления затвором, входы первого и второго триггеров соединены с первым входом первого элемента И, первый вход которого является первым входом блока управления затвором, первый вход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и является вторым входом блока управления затворами, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И и вторым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго триг 1465386 1 ггера, выход которого соединен с входом элемента задержки и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого является вторым выходом блока управления затвором, второй и третий входы четвертого элемента И являются третьим и четвертым входами блока управления затвором, второй вход второго элемента ИЛИ, соединен с вторыми входами первого и третье го элементов И и является пятым входомблока управления затвором.1465386 омнулггюгиру 6 аимулоору /л ААСПБ Бюнам уираЫ ия дюпораЯ Кл огюулагтг. ра 67Составитель Б. Барабаш Реда кто р А. Дол и н ич Техред И. Верес Корректор Л. Обручар Заказ 881/25 Тираж 722 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб д. 45 Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 0 н 101