Цифровое устройство управление весовым дозированием

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциал нстическииРеспублик п 86641 8(51)М. Кл. 6 01 6 13/28 С 05 О 1/13 1 Ъеудзрствсииый кенитет СССР ио делен изебретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Карагандинский филиал Особого конструкВсесоюзного научно-исследовательскогоавтоматизации черной металлургии тел титу 54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ВЕСОВЫМ ДОЗИРОВРАВЛЕНИЕМ татком устройства .явлтворительная точностбусловленная тем, чтрекции по влажностизаданной массе коксафактически засыпанно т о иронеудовлвания,чина коется попо масс преде а го ко са.ОЦель зобрете овьппени ности дозйровани Поставленная ся те достиг ведены генератор в устроиствотовых импульс а импуолта5ль в, два счет ра сдвига, до памяти, дели вычитания, ч ирователь имп ов, двельныйтоты, д регис егист ель тыч ре триггера, ф семь элементов сов,два элемент Наибо ущности ифровое интегратор, компаратор ментов ИЛИ, причем вых эл, группа оды груп ны к вхо элементов ИЛИ подключ реверсивного счетчика вым" доз мер, дат ульсо Изобретение относится к области весоизмерительной техники, в частности к весодозирующим устройствам, например для дозирования кокса.Известно устройство для весового дозирования кокса с коррекцией по влажности, содержащее дозатор с цифровыми приборами, задатчики, элементы сравнения, узел коррекции по влажности, датчик химического состава и блок коррекции производительности ЩЭто устройство обеспечивает коррек тирование заданного соотношения рудных и топливных частей шихты и корректирует порции топливного компонента в функции влажности.Однако оно не обеспечивает необходимую точность коррекции по влажности. ее близким по техническоик предлагаемому являетсяустройство управления весорованием, содержащее влагоик веса, блок задания, блок управления загрузкой, реверсивныйсчетчик импульсов, сумматор, регипамяти и переключатель 21.3 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 113 апись 1 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 "За 11пись 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 подклюф 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" до 664184 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 вхо 11 11ду 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 импу 51015 льсов, выход которого подключен к датчик веса 2, блок задания 3,блокуправления загрузкой 4, генератор 5тактовых импульсов, первый и второйсчетчики импульсов б и 7, ревер-"сивный счетчик импульсов 8, сумматор 9, первый и второй регистрысдвига 10 и 11, дополнительныйрегистр 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 раздельнымзапуском, формирователь импульсов 21,элементы И 22-28, элементы ИЛИ 29 и30, группу элементов ИЛИ 31, переключатель 32, интегратор 33, компаратор 34,Устройство работает следующим обРазом.Генератор 5 генерирует импульсыс частотами Ги Г,причем выполняется условие Г 7 Г, Информация о влаж 50 55 входу формирователя импульсов, а егрвходы соединены с выходами датчикавеса, второй выход генератора тактовых импульсов подключен ко вторьп 4 входам первого и второго регистров сдвига, второй выход первого из которыхподключен ко второму входу группыэлементов ИЛИ и второму входу второгоэлемента ИЛИ, а второй выход второго регистра сдвига подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, атретий выход - ко второму входу второго триггера, первый вход которого 30связан с третьим, выходом первогорегистра сдвига через второй входпервого элемента ИЛИ, а выход реверсивного счетчика импульсов подключен ко второму входу пятого элемен. - .та И.З 5 На .чертеже показана структурнаясхема устройства.Устройство содержит влагомер 1,86641 8 6Импульсы переноса с формирователяимпульсов 21 поступают также на первые входы элементов И 24 и 25. В зависимости от состояния триггера 18имеется два режима работы системы:первый - режим определения массы сухого материала, второй - режим дозирования,С приходом команды пЗатвор закрытпиз блока управления загрузкой 4, сигнализирующей о начале загрузки бункера, начинается первый цикл работы системы. Импульс команды Затвор закрыт" поступает на вход "Установка О" регистра памяти 12, осуществляя в нем гашение информации,на первый вход триггера 19, и черезэлемент ИЛИ 29 на первый вход триггера 18, устанавливая их в единичное состояние. Единичный потенциалс выхода триггера 19 поступает навход элемента И 22. Единичный потенциал с первого выхода триггера 18поступает на вход элемента И 25. Сприходом импульса переноса г выходаформирователя импульсов 21 начинается первый режим работы устройства.Импульс переноса через элемент И 25поступает на первый вход регистрасдвига 11 и сдвигается тактовый частотный Г 2. Регистр сдвига 11 последовательно задает команды в первомрежиме работы устройства10 15 обык 20 аЕччи0,0125 30 35 В блоке задания 3 устанавливается за; дание о требуемой массе дозы кок.са в коде М, который поступает в сумматор 9, Информация о массе влажного метариала с учетом массы пустогобункера в обратном коде М = М + Мщ тс датчика веса 2 поступает на группувходов счетчика импульсов 6, на45счетный вход которого поступает частотный сигнал Г. После заполнениясчетчика импульсов 6 на его выходе появляется импульс, поступающий через формирователь импульсов 21 навход Запись счетчика импульсов 6,н ВФ 50разрешая записьв него кода М. Таким образом, в счетчике импульсов 6постоянно идет преобразование входной информации о массе влажного материала и массы тары во временной интервал, определяемый как 40 М м,+МГ 5ности материала в частотной форме 11 с влагомера 1 поступает на первый вход узла вычитания 15, на второй вход которого с выхода делтеля час" тоты 14 поступает частота ф (и-коэффициент деления). В узле вйчитания 15 определяется разность между частотами Гщп . Частотный сигнал 1 поступает также на первый вход узла вычитания 16, на второй вход которого постпает частотный сигнал, равный (Г,- ф ). На выходе узла вычитания 16.получается частотный сигнал Гы, определяемый как Необходимым условием работы узловвычитания 15 и 16 являетсячи Г. Тактовая частота и коэффициент деления выбираются из отношений где Г - эталонная частотаи - влажность материала,Таким образом, частота на выходе узла вычитания 16 1 ы будет меняться .в зависимости от влажности материала от Г до Г,при изменении влажности от и .до ь; соответствии с выражением- ( - - , )1=Г (1-О,о Ь) 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 11 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 реверсивыый счетчик импульсов .8 не изменяет своего состояния. С третьего выхода регистра сдвига 11 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 сложенияЧастотные сигналы7 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 МтЗа это время в реверсивном счетчике импульсов 8 будет набран код, соответствующий массе пустого бункера 15 так как влажность равна нулю. 20С 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 Г, 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. Эта 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 19 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 Мт. Со второго выхода регистра сдвига 1 О команда поступает на второй управляющий вход группы элементов ИЛИ 31, раз 50 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, соответствующего заданной Маст се. С третьего выхода регистра сдвига 8 810 команд поступает через элементИЛИ 29 на вход триггера 18, устанавливая его в единичное состояние,при этом единичный потенциал свыхода триггера 18 поступает на входэлементов И 23, 25 и 26 и на вход"Реверс" реверсивного счетчика импульсов 8, устанавливая его в режимвычитания.В реверсивном счетчике импульсов8 за времяопределяется разностьдвух кодов,="ь( 1=2 Ф и 5 с 1где Йс- масса сухого материала, т.е.определяется разность между заданнымзначением массы дозы кокса и массойсухого материала, фактически засыпаемого в бункер. Далее работа системы в двух режимах повторяется автоматически.По мере загрузки бункера коксомвозрастает временной интервал С,пропорциональный массе влажного материала.При этом в первом режиме работыустройства определяется масса сухого материала, засыпанного в бункер сучетом массы пустого бункера, таккак информация о массе пустого бункера, определяемая в первом такте,из регистра памяти 12 каждый раз записывается в реверсивном счетчикеимпульсов 8,Во втором режиме работы устройства происходит сравнение заданного значения массы дозы кокса с массой сухого материала, засыпанного в бункер"3 1 сПри достижении массы сухого материала МС заданного значения Мво 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 сос гояние.Единичный потенциал с выхода тригЯ 66 ч герд 20 постуцдет цд нкод элемецтд И 27, разрешая прохождение одного импульса переноса с выхода реверсивного счетчика импульсов 8 в очередном втором режиме через элемент И 27 на вход нЗапись" 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 7 поступает на вход элемента И 23, разрешая прохождение частотных сигналов 1, на счетный вход счетчика импульсов 7. В результате чего в счетчике импульсов 7 набе 920 рется информация о массе сухого кокса, засыпанного в бункер сверх заданной дозы, с учетом массы пустого бункера. 15 25МР (1 - РЮ 1,1-0,01%)-йт=(йс-М 1-М,30 35 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 дозировдние коксз с коррекцией по трем переменным, одна из которых - влажность, другдя - мдссд пересыпа кокса сверх заданного зцдгде йп- код, соответствующий информации о массе пересыпа кокса сверх дозы;время набора, пропорциональное массе влажного материала;Фвремя набора информации о массе материала до момента достижения заданного значения. Информация о массе пересыпа й,из счетчика импульсов 7 поступает навход сумматора 9, где определяетсяразность между заданным значениемдозы и величиной пересыпа.й : й - йт.е. производится коррекция заданияна величину пересыпа в первом цикледозирования, Скорректированная величина й задания поступает на входыэлемента ИЛИ 31, На этом первый циклдозирования заканчивается,Таким образом, в первом цикле дозирования определена масса пустогобункера и масса сухого мдтериала, фак.тически засыпанного в бункер, выданакоманда на окончание загрузки бункера при достижении массы сухого коксазаданного значения, определена массарухого кокса, запыл.д.цого в бункерсверх заданного зцдче 1 ц 1 я и проведенакорректнровкд здлднцгн о гцдчения массы доы кокса цд нонн нцг, цересыцд,8 10В слецуюшем цикле дозировдцня выполняются дналогичные 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 компараторд 34 В компараторе 34 устанавли, вается опорное напряжение 1 выбранноес учетом скорости загрузки и инерционности грохотов. При достижениинапряжения с интегратора опорногонапряжения компаратор 34 переключается и единичный потенциал с еговыхода разрешает прохождение сигнала Затвор открытн через элементИ 28. При этом в счетчике импульсов7 определяется величина пересыпа йВ том случае, когда скорость выгрузки увеличивается (Пиковая подача ) сигнал Затвор открыт , приходящий раньше заданного времени, пос -тупает на вход переключателя 32 нустанавливает интегратор 33 в исходное состояние и компаратор 34 не переключается. Нулевой сигнал с еговыхода запрещает прохождение сигнала Затвор открытн в систему. Приэтом информация о величине пересыпа предыдущего цикла сохраняется дляпоследующего цикла. Это позволяетдозировать кокс с учетом прогноэируемой величины пересыпа,11 Яб 64 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 выплав ляемого чугуна, вести точный учет расхода массы сухого кокса, стабилизировать тепловой режим доменной печи. 15 Формула изобретения Цифровое устройство управления Весовым дозированием, содержащеевлагомер, датчик веса, блок задания, блок управления загрузкой, реверсивный счетчик импульсов, сумматор, регистр памяти и переключатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены 5 О 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 ИЛИинтегратор, компаратор, группа элементов ИЛИ, причем выходы груп 35 .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 элементв ИЛИ и к входам первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к первой группе входов сумматора45 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 вхо 1ду Запись реверсивного счетчика импульсов, вход Реверс которого подключен к первым входам второго, чет 55 вертого и пятото элемента И и к первому выходу первого триггера, второй выход которого подключен к пер 18 12вому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, к входуЗапись 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 О 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 квходу 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 О" 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 тригера, 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 регистрасдвига подключен к первому вхо;. дувторого 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 1 р 18 14счетчика импульсов подключен ко второму входу пятого элемента И.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 520516, кл. 6 01 6 19/34, 1975.2, Механизация и автоматизация управления. Научно-производственный сборник, 1976, У 5, с. 32-34 (прототип) .