Система автоматического управления барабанной мельницей

 

Изобретение относится к управлению процессами измельчения минерального сырья в барабанных мельницах , может быть использовано в цветной и черной металлургии при обогащении полезных ископаемых-в строительных отраслях промышленности и позволяет повысить точность управления. Система содержит преобразователь 1 мощности, 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 Выборкахранение,устройство II сравнения. Кфкдое устройство Выборка-хранение состоит из аналого-цифрового преобразователя , регистра памяти и цифроаналогового преобразователя. Каждое устройство 8 и 11 сравнения состоит из сумматора и двухпорогового компаратора . 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 логического элемента НЕ. Логическое устройство 3 состоит из элементов И-НЕ и RS-триггера. Блок 4 согласования состоит из эмиттерного повторителя , ключевого каскада и реле. А устройство 6 диагностики включает блок вьщеления переменной составляющей сигнала активной мощности, режектор полосовой фильтр, согласующий усилитель, детектор и сглаживающий фильтр. 9 ил. (Л CAD 00 Oi оо о ю

СО1ОЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 В 02 С 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЯИ ЛЦОТРу (21) 4008965/31-33 (22)15.01.86 (46) 07.04.88. Бюл. У 13 (71) Днепропетровский горный институт им.Артема (72) С.Г.Мамонов, И.В.Новицкий, В.Б.Григорьев, В.А.Бунько, А.Т.Калашников и В.Н.Чуев (53) 621.926 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 395112, кл. В 02 С 25/00, 1970.

Системы управления технологическими процессами. Межвузовский сборник. 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 строительс ных отраслях промышленности и позволяет повысить точность управления.

Система содержит преобразователь 1 мощности, устройство 2 управления, логическое устройство 3, блок 4 согласования, исполнительный механизм

„„Я0„„1 86302 А1

5 шибера мельницы, устройство 6 диагностики, устройство 7 "Выборка-хранение", устройство 8 сравнения, усилитель 9, устройство 10 "Выборкахранение",устройство 11 сравнения.

Каждое устройство "Выборка-хранение" состоит иэ аналого-цифрового преобразователя, регистра памяти и цифроаналогового преобразователя. Каждое устройство 8 и 11 сравнения состоит из сумматора и двухпорогового компаратора. Двухпороговый компаратор состоит из двух собственных компараторов, формирователей логического уров° ня и задатчиков зон нечувствительности. Устройство 2 управления состоит из тактового генератора, логического элемента, одновибратора и ло" гического элемента НЕ. Логическое устройство 3 состоит из элементов

И-НЕ и RS-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 фильтр. 9 ил.

Выход одновибратора 25 соединен с управляющими входами регистров 13 памяти устройств 9 и 10 "выборкахранение" соответственно, а выход логического элемента НЕ 26 устройства 2 управления соединен с вторыми

1 138630

Изобретение относится к управлению процессами измельчения минерального сырья в барабанных мельницах, преимущественно в рудногалечных, и

5 может быть использовано в цветной .и черной металлургии при обогащении полезных ископаемых, а также в строительных отраслях промышленности °

Цель изобретения — повышение точности управления.

На фиг.1 представлена структурная схема системы управления барабанной мельницы; на фиг.2 — структурная схема системы управления; на фиг.3 — - 15 блок сравнения; на фиг.4 — схема логического устройства; на фиг.5 — схема блока согласования; на фиг.6— .схема устройства технологической диагностики; на фиг.7 — характеристики 2р компараторов; на фиг.8 — зависимость

Х вЂ” Х4 от аА и ьР; на фиг.9 — зависимость логических переменных

Q,, Q, YиК отХ Хд.

Система автоматического управле- 25 ния (фиг.1) содержит преобразователь

1 мощности, устройство 2 управления, логическое устройство 3, блок 4 согласования, исполнительный механизм 5 шибера мельницы, устройство 6 диаг- 30 ностики, устройство 7 "Выборка-хранение", устройство 8 сравнения, усилитель 9 (с пассивным фильтром), устройство 10 "Выборка-хранение", устройство 11 сравнения. Устройства

6 — 8 образуют первый канал преобразования,а устройства 9 — )1 — второй канал. Каждый канал (фиг.2) состоит из аналого-цифрового преобразователя

12, регистра 13 памяти и цифроанало- 4р гового преобразователя 14.

Каждое устройство 8 и 11 сравнения состоит из сумматора 15, соединенного с двухпороговым компаратором 16. При этом двухпороговый компа- 45 ратор (фиг.3) состоит из двух собственных компараторов 17 и 18, соединенных с формирователями 19 и 20 логического уровня, и задатчиков 21 и 22 зон нечувствительности. Выход сумматора 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.4 состоит из девяти элементов И-НЕ 27—

35 и RS-триггера 36. Пр1и этом первый

2 2 и 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 RS-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 двухпорогового 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 логического элемента И 24 устройства 2 управления.

1386302.

С учетом помех и возмущающих воздействий, выделенные сигналы могут быть представлены в следующем виде:

A(q) (A(q)} +f,(è„) + р, (и„) +

+ It,(я„); (1)

Р® = !Р(")} 4() 2,() (2) Уг(Ы ) где (А() и (Р(()) — математические ожидания значений соответствующих сигналов; входами логических элементов 33 и

34 логического устройства 3.

Устройство 6 технологической диагностики (фиг.6) состоит из блока 40 выделения переменной составляющей сигнала активной мощности, режектора 41, подавляющего колебания помехи на частоте вращения барабана, полосового фильтра 42, выделяющего полезный сигнал, согласующего усилителя 43, детектора 44 абсолютного значения сигнала, предназначенного для двухполупериодного прецизионного выпрямления сигнала, и сглаживающего фильтра 45 низких частот, вы полняющего функцию усреднения сигнала.

Система управления загрузкой мельницы работает следующим образом.

Сигнал с преобразователя 1 мощности Р (q) поступает на входы каналов, в которых раздельно обрабатываются переменная и постоянная составляющие активной мощности, потребляемой двигателем мельницы. Перемен- 25 ная составляющая мощности Р ((1)) обрабатывается в устройстве 6 технологической диагностики.

На выходе устройства 6 технологической диагностики реализуется функция А (и)), имеющая экстремальный вид, несущая информацию о ходе интенсивности измельчения. Постоянная составляющая мощности Р ((})) выделяется и усиливается усилителем 9 с пассивным фильтром низких частот (фиг.2) .Этот сигнал в рабочем диапазоне заполнений мельницы связан ( близкой к линейной зависимостью с величиной заполнения (у . (((ы„) и (саг) — медленный дрейф статичес" ких характеристик эа счет возмущающих воздействий, связанных с износом футеровки и разгрузочной рещетки мельницы и изменением вещественного состава руды. низкочастотные момехи, связанные с возмущениями,обусловленными колебаниями гранулометрического состава внутримельничной загрузки и сложностью (нестационарностью) колебательного процесса, протекающего в барабане мельницы; высокочастотные (вьппе. 10 Гц ) помехи, возникающие в электроцепи за счет наводок; а(у ) и Ь (И1) ll в >e +(>s +11

Qnэ и с)„ — частоты помех и возмущений; причем ()(((<63,. а(У, Я с(с (ау

12 13 У у ((g < г Fz

Поскольку характеристики A(cp) и

Р(с ) нестационарны и могут дрейфовать, то система управления должна быть следящей с памятью, причем должно выполняться условие К ((К (1, ) г 7(> 72

3 иfг — амплитуды помех и возмущений, 1386302 (eign(A(tP) — А, (tP>

Х" ( (sign(A(tp) — А;(Ч) -Ь;) + 1) 1

2 д А((р) 0 (sign(A;(tP) — A(tP) +А +6,) + >>, «(tP» а О

Х

2 (sign(A,(tp) — A(tp) +t1t) + 1). А(с1>) > 0 (sign(P(tp) — Р, (tp) -Ь, -аt) + )>, aP(cp) 0 P(V) 0

>I> Р((.>)) а 0 (sign(P (tp) 1

j S 2.gn (P (q) Х =

4 P(q) 0

2 (в (Ьп (Р; (tp) где 43„ — частота антоколебаний системы относительно экстремума характеристики A(q).

Мгновенные значения сигналов

A(q) и P((g) поступают на вторые входы сумматоров 15 (фиг.2 ) уст-, ройств 8 и ll сравнения, а также через аналого-цифровые преобраэоват тели 12 — на информационные входы регистров 13 памяти. Запись в память новых значений, закодированного в двоичном виде соответствующего сигнала, производится при наличии на управляющем входе регистров 13 памяти разрешающего сигнала с устройства

2 управления — режим "Выборка" устройства 7 и 10 "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 (-A (V)3 и (-P (y)J, 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(ц)) и P(q) и, соответ" ственно, значений A„(q) и Р; (<р), записанных в память на предыдущем

35 шаге управления. Выделенные приращения b,À = А(с1)) - А; и дР Р((6>)-Р сигнала сравниваются н компараторах

16 с формируемыми соответствующими задатчиками зон нечувствительности величинами д,, д,, д, и д,д.

К 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 быстропеременным 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, и Х4 (нумерация соответствует нумерации входов логического устройства 3).

При малых изменениях сигналов (меньше неличины эон нечувствительности

Х,= Х = Х.= X = 0 (фиг.8). Функции

Х, и Х становятся равными 1 при положительном приращении сигнала, превосходящем величину зоны нечувствительности в соответствующем канале, а Х2 и Х,ь - при отрицательном приращении.

Ь, -6,) + 1), ДА(ср) ) О, 1386302

Функции Х,, Х, Х и Х вЂ” существенно нелинейные, представляемые релейной характеристикой с зоной нечувствительности величиной Ь,, d, и и и и гистерезисом Р, и 3 . Причем Ь,, й„ Ь<, й.<, 3, и К2 должны удовлетворять следующим ограничениям:

d2 - g< (u„);

, «2,(а„);

10 < (v„); < Рг (u„); о,+ t < (С „); 8, (, (u„) .15

Наличие гистерезиса 3, о позволяет исключить влияние высокочастотных помех Zt, (Са<з) и г (и ) по первому и второму каналу соответственно. Наличие зон нечувствительности d,, Ь и d, Ь пбзволяет уменьшить влияние низкочастотных помех.

Далее сигналы Х,> Х, Х и Х,1 поступают на соответствующие входы логического устройства 3, в котором иэ них формируется комбинация двух логических сигналов Q u

30 (Х,.x, + x, ° X,) (х, х„ + х,. х,) z, где 2 — сигнал с выхода логическо35 го элемента НЕ 26 устройства 2 управления, поступающий на вторые входы логических элементов 33 и

34 логического устройства.

Функции Q u Q таковы, что при малых изменениях сигналов A(cp) и Р(< ). Q, = 0 = 1. При изменениях сигналов, превосходящих величину зон нечувствительности одновременно по 45 каналам 6, 7, 8 и 9, 10, 11 одна из функций принимает значение логического "0". Причем <<, принимает это значение при равных знаках приращений сигнала в обоих каналах, а

Q - при разных.

В RS-триггере 36 логического устройства 3 под давлением управляющих воздействий- Q < H Q no 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:

l — шибер открыть;

К

0 — шибер закрыть.

Связь между значениями описанных логических функций видна из зависимости истинности фиг.8). В таблице приведены только разрешенные состояХз и

При переходе в низкий уровень лю-бого из сигналов Q, или Q на втором выходе логического устройства 3 при помощи логического элемента 35 фор" мируется сигнал У, предназначенный для запуска одновибратора 25 устройства 2 управления.

Y= Q<

Запуск одновибратора 25 происходит при одновременном появлении на входе элемента И 24 устройства 2 уп» равления сигнала Y 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 10 "Выборкахранение" поступает короткий импульс

Z, переводящий регистры 13 памяти в режим выборки мгновенного значения сигнада. Одновременно с ним такой же импульс, но инвертированный Z 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 A(q}), 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 Q < на первом входе триггера 36, который переводит триггер в состояние K=l, или сохраняет его, при этом шибер открывается (или продолжает оставаться открытым) 1386302

|О

Мельница при этом догружается, и система приближается к экстремуму.

Если же мельница перегружена, работает справа от экстремума, то знаки

5 приращения сигналов в первом и втором каналах противоположны. При,выходе приращений за пределы зон нечувствительности появляется сигнал

Q< на втором входе триггера 36, который переводит его в состояние, К = О, при этом шибер устанавливается в закрытое состояние, и загрузка мельницы начинает уменьшаться, При этом система также движется к экстремуму, Таким образом, система совершает устойчивые автоколебания в области экстремума.

Амплитуда колебаний по сравнению с ,известной системой уменьшается в 2- 2О

4 раза.

Предлагаемая система отличается повышенным качеством управления, за счет повышения быстродействия при заданной помехоустойчивости. Это поз- 25 воляет решить задачу экстремальной оптимизации работы такого нестацио нарного объекта. как рудногалечная мельница. Система обеспечивает сокращение среднего времени поиска экстремума в 2-4 раза, повышение производительности мельницы на 5-7 что позволяет снизить себестоимость продукции и повысить рентабельность производства в целом.

Формула изобретения

Система автоматического управления барабанной мельницей, содержащая преобразователь мощности приво- 4О да мельницы, подключенный к входу блока диагностики и к входу усилителя, выход блока диагностики подключен к первому входу первого устройства Выборка-хранение" второй 45 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, отличающаяся тем, что, с целью повышения точносЪ ти управления, она снабжена двумя устройствами сравнения, каждое из которых состоит из последовательно соединенных сумматора и двухпорогового компаратора, устройство управления состоит из последовательно соединенных между собой тактового генератора, логического элемента И, одновибратора и логического элемента

НЕ, логическое устройство состоит из девяти элементов И-НЕ и триггера, выходы первого и второго элементов

И-НЕ подключены к соответствующим входам третьего элемента И-НЕ выходы четвертого и пятого элементов

И-НЕ подключены к соответствующим входам шестого элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с первым входом седьмого элемента И-НЕ, выход шестого элемента И-НЕ соединен с первым входом восьмого элемента И-НЕ, выход седьмого элемента

И-НЕ соединен с первыми входами девятого элемента И-НЕ и триггера, выход восьмого элемента И-НЕ соединен с вторыми входами девятого элемента

И-НЕ и триггера, устройство "Выборкахранение" состоит из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, регистра памяти и цифроаналогового преобразователя, причем вход аналого-цифрового преобразователя является первым входом каждого устройства "Выборка-хранение", выход цифро-аналогового преобразователя является выходом каждого устройства "Выборка-хранение" и подключен к первому входу сумматора, который является первым входом каждого устройства сравнения, второй вход первого сумматора, который является вторым входом первого устройства сравнения подключен к выходу блока диагностики, а второй вход второго сумматора, который является вторым входом второго устройства сравнения подключен к выходу усилителя, первый выход двухпорогового компаратора является первым выходом первого устройства сравнения и подключен .к первому входу первого элемента И-НЕ, который является первым входом логического устройства, второй выход двухпорогового компаратора является вторым выходом первого устройства сравнения и подключен к первым

1386302

12 входам второго и пятого элементов

И-НЕ, которые являются вторым входом логического устройства, вторые входы второго и четвертого элемен5 тов И-НЕ являются третьим входом логического устройства и подключены к первому выходу двухпорогового компаратора второго устройства сравнения, вторые входы первого и пятого эле- 10 ментов И-НЕ, которые являются четвертым входом логического устройства, подключены к второму выходу двухпорогового компаратора второго устройства сравнения, вторые входы седьмого и восьмого элементов И-НЕ являются пятым входом логического устройства и подключены к выходу элемента НЕ, который является третьим выходом устройства управления, выходы одновибратора, которые являются первым и вторым выходами устройства. управления, подключены к регистрам памяти устройств "Выборка-хранение".

1386302

13863 02 аг. 7

1386302

+ — да с иа снае Фиг. 8 ф — предыдущее сосаоякие

Фиг. 9

ВНИИНИ Заказ 1449/13 Тираж 582.

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4