Весовой порционный дозатор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >879316

Ф фри ..

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20 ° 03.80 (21) 2897021/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07. 11.81, бюллетень р6 41

Дата опубликования описания 07. 11.81 (5I)M. Кл.

G О1 G 13/28

1асударетеснвый коиктет

СССР ае делан изобретений н икрыткй (53) УДК 681 ° 269 (088.8) Н.А. Фомин, Н.Н. Краснорядцев, Н.И. Вадаа4 Д,П. Авдеев, С.Ф. Киселев, В.А, Столяр, В.Ф. Евтуш нко, Л.П. Иьппляев

Фр " °

А.А. Берлин, В.С.Крапивкин, Е.А. Даше ский, В .И-. Нось)рев и Л.И. Криволапова g". и

Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ВЕСОВОЙ ПОРЦИОННЫЙ ДОЗАТОР

Изобретение относится к области весоизмерительной техники.

Известно устройство управления весовым порционным дозатором, содержащее весоизмерительную систему, датчики грубого и точного веса, блок управления, блоки контроля времени набора грубого и точного веса, состоящие из элементов памяти и задатчиков времени 1! ).

Это устройство не обеспечивает требуемую точность набора порции, так как не учитывает ряд факторов, влияющих на результат дозирования— скорости поступления материала, вре15 мя срабатывания затвора и т.д.

Ближайшим по технической сущностипрототигом изобретения является весовой порционный дозатор, содержащий грузоприемный бункер, установленный на силоизмерительные датчики, подключенные к входу блока измерения сигнала, и блок самообучения, входы которого подключены к выходам блока определения скорости загрузки, блока определения величины и знака ошибки текущего цикла доэирования, блока определения времени закрытия затвора и задатчика массы порции, а выходы — к первому входу блока определения времени закрытия затвора и входу формирователя выходного сигнала задатчика порции, выход которого подключен к первому входу узла сравнения, своим выходом соединенного со вторым входом блока определения времени закры-.ия затвора и с входом блока управления затвором, соединенного с приводом затвора питателя|2j.

Одним из недостатков этого доэатора является то, что он не обеспечивает требуемую надежность порционного дозирования, так как не предусматиривается возможность автоматического управления дозированием в случае отказа в процессе набора силоизмерительных датчиков или блока иэ8793

2S мерения сигнала, что необходимо хотя бы для завершсния цикла дозирования.

Другой недостаток заключается в следующем. Блок самообучения позволяет наиболее эффективно устранить вли-.

5 яние случайных факторов только при нормальном (гауссовом) распределении ошибок дозирования 5 P. Однако сигналы, получаемые на выходе применяемых в промышленности измерителей, содержат, помимо случайных, также и нерегулярные составляющие типа выбросов, обусловленные помехами импульсного характера. Эти помехи приводят к существенным ошибкам в определении момента закрытия затвора и, соответственно, к значительным погрешностям дози1 ования. Следствием последних являются систематические ошибки в оценивании коэффициентов модели и в последующем—

20 ошибки прогнозирования АР (n+1). Все это снижает точность дозирования.

Целью изобретения является повьппение надежности порционного дозатора и повышение точности дозирования.

Г

Цель достигается тем, что в порционный дозатор введены блок оценки текущего значения массы, блок выработки программы изменения массы в процессе ее набора и блок коррекции оценки средней скорости набора массы, причем блок оценки текущего значения массы выполнен в виде последовательно соединенных вычитателя, усилите3S ля с насыщением фильтра низкой часто/ ты, ключа и сумматора и элемента сравнения, первый вход которого через реле и узел определения длительности отказа датчиков соединен с выходом

40 вычитателя, второй вход связан с задатчиком длительности отказа, а выход — с ключем, блок выработки прог- . раммы изменения массы в процессе ее набора выполнен в виде последовательно соединенных ключа, узла определения длительности набора и умножителя, а блок коррекции оценки средней скорости набора выполнен в виде последовательно соединенных делителя, филь" тра низкой частоты и узла запоминания, при этом первый вход вычитателя блока оценки текущего значения массы подключен к выходу блока измере." ния сигнала, второй вход вычитания и вход сумматора подключены к выходу умножителя блока выработки программы изменения массы при ее наборе, а выход сумматора подключен к второl6 4 му входу узла сравнения, к блокам определения скорости загрузки и определения величины и знака ошибки текущего цикла дозирования и к первому входу делителя блока коррекции оценки средней скорости набора массы, второй вход которого соединен с выхо; дом узла определения длительности набора блока выработки программы изменения массы в процессе ее набора ключ которого и третий вход делителя подключены к выходу блока управления затвором, а выход узла запоминания блока коррекции оценки средней скорости набора массы подключен к входу умножителя блока выработки программы изменения массы при ее наборе. Введение в порционный (дозатор блока оценки текущего значения массы, бло" ка выработки программы изменения массы в .процессе набора и блока коррекции оценки средней скорости набора позволяет повысить, по сравнению с прототипом, точность дозирования благодаря повьппению точности оценива» ния текущих значений массы за счет контроля достоверности вьходного сигнала блока измерения и отбраковки больших ошибок измерения (недостоверных значений), а также за счет фильтрации обычных ошибок измерения. Кроме того, повышается надежность порци. онного дозатора по сравнению с прототипом, так как в случае отказа датчиков или каких-то других нарушений в измерительных цепях предусматривается возможность управления доэированием в соответствии с программой изменения массы в процессе набора; при этом обеспечивается приемлемая точность дозирования на достаточно большом количестве циклов набора, что достигается благодаря коррекции оценки средней скорости набора с учетом тенденции ее изменения

На чертеже показана блок-схема описываемого доэатора.

Порционный дозатор содержит груэоприемный бункер 1, силоизмерительные датчики 2, блок 3 измерения сигнала датчиков 2, блок 4 оценки текущего значения массы, состоящий из вычита-теля 5, усилителя с насыщением 6, фильтра низкой частоты 7, выполненного, например, в виде интегратора, охваченного отрицательной обратной связью, ключа 8, сумматора 9, двухпозиционного реле lO,ðåëå 11 опреСигнал с выхода вычитателя 5, пропорциональный отклонению ЬР(й,и+1) текущего значения сигнала на выходе блока 3 от программного значения массы Р(,n+1) поступает на вход усилителя с насыщением 6, имеющего коэффициент усиления, равный единице.

Величина ограничения (насыщения) выбирается, исходя иэ наибольшей величины сигнала с вычитателя 5 при нормальном функционировании датчиков

2 и блока 3. Если абсолютная величина этого сигнала превышает заданные ограничения, на вход фильтра низкой частоты ? поступает сигнал, равный по величине ограничению, а по знаку совпадающий со знаком разностного сигнала с выхода вычитателя 5 °

Одновременно включается реле 10 и в узле 11 фиксируется общее время, в

8793 деления длительности отказа, элемента сравнения 12, задатчика 13 предельно допустимой длительности отказа, блок 14 выработки программы изменения массы в процессе ее набора, 5 состоящий иэ ключа 15, узла 16 определения длительности набора текущего цикла и умножителя 17, блок !8 коррекции оценки средней скорости набора, состоящий из делителя 19 фильт- 10 ра низкой частоты 20 и узла 21 запоми", нвния, задатчик 22 с блоком 23 формирования выходного сигнала, узел сравнения 24, блок 25 управления затвором питающего узла 26, блок 27 опре- 1g деления времени закрытия затвора, блок 28 определения величины и знака ошибки текущего цикла дозирования, блок 29 определения скорости загрузки, блок 30 самообучения, вклю- 20 чающий узел 3) решения системы уравнений, интегратор 32 и узел 33 моделирования.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении материала в грузоприемный бункер 1 сигналы силоиэмерительных датчиков 2, пропорциональные массе материала в бункере 1, подаются на вход блока 3 измерения. Оце- З0 нивание текущего значения массы материала s грузоприемном бункере 1 осуществляется в блоке 4. Из теку- . щего значения сигнала на выходе блока 3 в вычитателе 5 вычитается сигнал, пропорциональный программному значению массы P(t,и+1) на текущий момент времени.

l6 б течение которого сигнал с выхода блока 3 на текущем (n+I)-и цикле имеет недостоверное значение,.(длительность отказа). Если длительность отказа не превышает предельно допусти" мой величины, задаваемой задатчиком

13, то ключ 8 замкнут, и сигнал с выхода фильтра 7 поступает на вход сумматора 9, а сигнал оценки теку" щего значения массы материала формируется путем суммирования в сумматоре 9 сигналов с выхода умиожителя

17 и с выхода фильтра 7. Если *e дли тельность отказа превышает допустимую величины, то по сигналу элемента сравнения 12 размыкается ключ 8. В этом случае сигнал на выходе сумматора 9 равен сигналу с умножителя

17, и в качестве текущей оценки значения массы принимается программное значение P (t у и+1 ) .

Сигнал, пропорциональный значению

Р(й,и+1), формируется на выходе умножителя 17 блока 14. По сигналу открытия затвора замыкается ключ 15 и запускается узел 16 определения длительности набора. Сигнал с выхода узла 16, пропорциональный длительности набора, подается на ддин иэ входов умножителя 17, на второй вход которого подается сигнал с выхода блока 18, пропорциональный прогнозиру" емой на текущий (и+,1)-ый цикл дозирования скорости набора. Сигнал на выходе умножителя 17 пропорционален значению массы материала в бункере в текущий момент времени дозирования (программной массе F(t,n+1)) в предположении, что набор материала в бункер производится с постоянной средней скоростью. Программное значение массы рассчитывается в блоке 14 путем умножения оценки средней скорости набора К (и+1) на текущем (и+1)-м цикле на величину интервала времени

t t-,(и+1)1, определяемого узлом 16 с момента начала набора t (и+1) на текущем цикле, то есть

Р (t,n+1) = К(и+1).(-t,(n+i)) .

Узел 16 запускается и отключается ключом 15 по сигналу на открытие и закрытие затвора с выхода блока 25.

Оценивание средней скорости набора осуществляется в блоке 18, где величи879316 8 с помощью низкочастотного фильтра 20 и запоминается в узле 21, По окончании цикла доэирования в блоке 28 формируется сигнал ошибки, пропорциональный разности дР(и) =Р (и) -Р (n) л

Р (n+1), Р (n+1) = Р (и+1)

СК

50 на набранной массы материала на цикле дозирования делится в делителе

19 на величину интервала времени, в течение которого велся набор на этом цикле. Запуск блока 18 осуществляется по сигналу закрытия затвора. Информация о-набранной массе поступает на вход делителя 19 с выхода сумматора 9, а информация о длительности на" бора поступает с узла 16. Получаемый 10 на выходе делителя 19 сигнал оценки средней скорости пропускается через фильтр низкой частоты 20 с целью усреднения с учетом оценок, полученных на предшествующих циклах, и запо-. 15 минается в узле 21.

Сигнал с выхода сумматора 9, пропорциональный величине оценки массы, поступает на один из входов узла сравнения 24, на другой вход которого gp с блока 23 подается скорректирован-. ы ный сигнал задания Рк (и+1) пропорциональный значению массы материала в грузоприемном бункере, по достижении которого подается сигнал на зак- 25 рытие затвора.

30 где Р(и+1)- задание на массу порции на текущем (и+1)-м цикле, формируемое на выходе задатчика 22, йФ(и+1) величина коррекции на текущем цикле, формируемая узлом моделирования 33.

При равенстве сигналов на входе уз.

Э5 ла сравнения 24 в блоке 25 формируется команда на закрытие затвора питающего узла 26, и запускается блок 27 определения времени закрытия затвора °

Работа блока 27 заканчивается по сиг40 чалу с блока 29 о прекращении поступления материала в грузоприемный бун-. кер.

По сигналу закрытия затвора размы-, кается ключ 15, и заканчивается ра-. ота узла 16. Одновременно с этим запускается делитель 19, который осу-, ществляет деление сигнала с выхода блока 4, пропорционального массе материала в бункере в момент закрытия затвора, на сигнал с выхода узла 16, пропорциональный длительности набора.

На выходе делителя 19 формируется сигнал, пропорциональный средней скорости набора на завершившемся цикле дозирования. Значение средней скорос-. ти прогнозируется на следующий цикл где P (n) - фактическое значение массы дозы после полного закрытия затвора и прекращения поступления материала в грузоприемный бункер.

Процесс самообучения .осуществляется блоком 30. Проводится и, последовательных циклов дозирования, по результатам которых (n-2) раз последовательно решается система уравнений вида ьР(и-2.) =С(К(и-г.)+b 7,"(И-2.)+ C P(n-2), gP(n-1) С1>К(И-4)+Q ."(И-1)+С Р(И-1), ь.Р(и)=с К(и)+Ь, (и)+ Р(и), где Π— время закрытия затвора в соответствующем цикле

К вЂ” скорость загрузки.

В ходе каждого из циклов дозирования блоками 27, 28, 29 определяются соответствующие значения,ЬР, к, которые вместе с Р поступают на вхо" ды узла 31 решения системы уравнений и блока 33 моделирования. В узле 31 полученная система уравнений решается относительно коэффициентов а, b

И У с,, которые затем поступают на интегратор 32, На выходе интегратора 32 формируются осредненные по N пред- . шествующим циклам дозирования значения коэффициентов а1, Ь, с . По этим значениям коэффициентов, по значениям к(и+1) и Р(и+1) текущего (и+1)го цикла и по величине б (и) предшествующего цикла прогнозируется значение л

АР(и+1) по модели л P(1 )=5„K(1+<) 6 (И) С P (1 ).

Вычисленное значение ЬР(и+1) поступает на вход блока 23 формирования выходного сигнала задатчика. Информация,полученная в (и+1)-м цикле дозирования,используется для уточнения коэффициентов аи, b< с, то есть производится их усреднение с учетом этои информации. Количество N осредняемых результатов определяется требуемой точностью дозирования и характеристиками действующих на систему возмущений. Усреднение всегда осуществЛяутс по М последним результатам

8793!

30 дозирования. Ио получении (и+1)"го результата, первый результат отбрасывается.

Таким образом, в процессе оценивания текущих значений массы осуществляется контроль достоверности выходного сигнала блока измерения, исключение недостоверных значений сигнала и фильтрация обычных ошибок измерения, что позволяет повысить точ- lg ность оценивания текущих значений массы. Дополнительное повышение точности оценивания обеспечивается центрированием в блоке 4 текущих значений сигнала блока 3 измерения относительно нестационарного значения Р(t, и+1), задаваемого программой изменения массы в процессе набора и формируемого в блоке 14 что позволяет существенно снизить 20 динамическую ошубку фильтрации. так как более полно соблюдаются предпосылки функционирования фильтра 7 низкой частоты. Фоэмиэование программы измерения массы материала в процессе набора на основе оценки средней скорости дозирования, корректируемой с учетом предшествуюших циклов, позволяет в случае. отказа силоизмерительных датчиков или блока измерения сигналов осуществлять дозирование с приемлемой точностью, что обеспечивает высокую надежность дозатора.

Формула изобретения

Весовой порционный дозатор, copeDжащий грузоприемный бункер, установленный на силоизмеэительные датчики, 4о подключенные к входу блока измерения сигнала, и блок самообучения, входы которого подключены к выходам блока определения скорости загрузщ блока определеняи величины и знака 45 ошибки текушего цикла позирования, блока определения времени закрытия затвора и задатчика массы порции, а выходы — к первому входу блока определения времени закрытия затвора и входу Формирователя выходного сигнала задатчика порпии выход которого подключен к первому входу узла сравнения, своим выходом соединенного со вторым входом блока определения времени закрытия затвора и с входом блока управления затвором соединенного с приводом затвора питателя, о т л и ч а ю щ н и с я тем, 6 lO что, с целью повышения его надежности н точности дозиэоваиия, в него введены блок опенки текущего значе-. ния массы, блок выработки программы изменения массы в процессе ее набора и блок коррекции оценки средней скорости набора массы< причем блок опенки текушего значения массы выполнен в виде последовательно соединенных вычитателя, усилителя с насьпцением, Фильтра низкой частоты ключа и сумматора, и элемента ю сравнения, первый вход которого через реле и узел определения плитель" ности отказа датчиков соединен с выходом вычитателя второй вход свя1 зан с задатчиком длительности отка" за, а выход — с ключем блок выработки программы изменения массы в процессе ее набора выполнен в виде последовательно соединенных кдюча, узла определения длительности набора и умножителя а блок коррекции оцен" ки средней скорости набора выполнен в виде последовательно соединенных делителя, Фильтра низкой часто— ты и узла запоминания, при этом первый вход вычитателя блока оценки текущего значения массы подключен к выходу блока измерения сигнала, второй вход вычитателя и вход сумматора подключены к выходу умноллтеля блока выработки программы изменения массы при ее наборе, à выход сумматора подключен к второму входу узла сравнения, к блокам определения скорости загрузки и определения величины и знака ошибки текушего цикла позирования и к первому входу делителя блока коррек. ции оценки средней скорости набора массы, второй вход которого соединен с выходом узла определения длительности набора блока выработки программы изменения массы в пропессе ее набора, ключ которого и третий вход делителя подключены к выходу блока управления затвором, а выход узла запоминания блока коррекции опенки средней скорости набора масся подключен к входу умножнтеля блока выработки программы изменения массы при ее наборе.

Источники информации, принятые во внимание пэи экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 532169, кл. G O I С 13/18. 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 515947, кл. G Ol G 13/28 1975 (прототип).

Весовой порционный дозатор Весовой порционный дозатор Весовой порционный дозатор Весовой порционный дозатор Весовой порционный дозатор Весовой порционный дозатор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению скорости подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, предпочтительно непосредственным впрыскиванием

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для дозирования жидкости и регистрации количества доз

Изобретение относится к устройствам для непрерывного дозирования порошкообразных и мелкозернистых сыпучих продуктов

Изобретение относится к средствам дозирования и может быть использовано для объемного порционного дозирования легкого сыпучего материала, в частности вспученного перлита

Изобретение относится к средствам для образования паровой и парогазовой смеси, используемой при высокотемпературной обработке изделий в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем

Изобретение относится к средствам для образования паровой и парогазовой смеси, используемой при высокотемпературной обработке изделий в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем

Изобретение относится к санитарной технике и может быть использовано для автоматического полива огородных культур с заданным интервалом времени; для точного дозирования жидкости, без ее перелива; для смыва унитазов в туалетах общественного пользования и т.п

Изобретение относится к средствам контроля уровня и может быть использовано, например, в сельском хозяйстве, а именно в тепличном хозяйстве, гидропонике, а также машиностроении и т.д

Изобретение относится к области дозирование материалов, в частности, к устройствам объемного дозирования жидкости и может быть использовано в технологических линиях по производству строительных материалов, например, керамзитопенобетонных стеновых блоков и других изделий
Наверх