DE2427353C3 - Schaltungsanordnung zur digitalen Dichteregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Regelung der Dichte eines aus zwei Massenströmen unterschiedlicher Dichte gebildeten Massenstroms.

Bei einer durch die DT-OS 21 53 265 beschriebenen Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines konstanten Mischungsverhältnisses werden die Komponenten zunächst in einem etwa dem Sollwert entsprechenden VerhLiinis vermischt und danach wird der Feinabgleich dadurch vorgenommen, daß die fehlende Menge der einen oder anderen Komponente erhöht wird. Dies bedingt ein zweistufiges "'erfahren, wobei die erste Stufe der Grobeinstellung sogar ohne Automatik auf Erfahrungssätzen beruhend manuell durchgeführt wird.

Bei einem in der DT-AS 14 98 377 beschriebenen digitalen Regler ist in die Zuflußleitung jedes Massenstrotnes ein Fördermengenmesser eingeschaltet, deren Ausgänge einer Subtraktionsschaltung zugeführt werden, und zwar einerseits direkt und andererseits über eine digitale Multiplizieranordnung, und die Subtrahierschaltung eine Integrieranordnung speist, die ihrerseits das Regelventil einstellt.

Eine weitere Anordnung zum selbsttätigen Mischen von Flüssigkeiten ist in der DT-AS 12 45 15(i beschrieben. Hierbei werden die einzelnen Komponenten über jo Dosierpumpen gespeist, die digital in Abhängigkeit von gemessenen Dichtewerten gesteuert werden.

Gegenüber Analogreglern zeichnen sich derartige Digitalregler durch einen relativ einfachen Aufbau und hohe Betriebssicherheit und Genauigkeit aus. Schwierigkeiten ergeben sich bei derartigen Reglern im Aufbau insbesondere dann, wenn damit gerechnet werden muß, daß sich die Dichte der einzelnen Komponenten während des Mischungsvorganges ändert, so daß für die Einstellung des Mischungsverhältnisses eine Dichtebe-Stimmung der zuzuführenden und zu vermischenden Komponenten erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur digitalen Regelung der Dichte eines aus zwei Massenströmen unterschiedlicher Dichte gebildeten Massenstroms im Hinblick auf eine die Ist-Dichte liefernde Schaltungsgruppen derart zu verbessern, daß bei einfachem Aufbau eine einstufige

und schnelle, dabei sehr feinfühlige Regelung erfolgt

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß einem ersten Zähler Ober ein ODER-Gatter abwechselnd von den beiden Massenströmen zugeordneten Gebern das Volumen pro Zeiteinheit repräsentierende Signale zugeführt werden, daß im zweiten Zähler über ein zweites ODER-Gatter abwechselnd die beiden Massenströme repräsentierende Signale zugeführt werden, wobei einer der Zähler, vorzugsweise der Volumenzähler als Zeitgrber dient und über eine Rückstellung des anderen Zählers ein der Ist-Dichte des Gesamtstromes entsprechendes Signal erzeugt wird.

Hierdurch wird auf einfachste Weise die für den Regelvorgang erforderliche Dichtebestimmung durchgeführt, indem einerseits Volumen und andererseits Gewicht der pro Zeiteinheit geförderten Komponenten gemessen werden, wobei diese Messungen durch die einfache Zählerschaltung zu dem gewünschten Quotienten, nämlich der Dichte verarbeitet werden. Der Regler stellt demgemäß vor der Vermischung der beiden Komponenten fest, weiche Dichte eine so hergestellte Mischung haben würde und stellt das Verhältnis ein, bevor die Massenströme zusammenfließen. Beim Zusammenfließen ist dann bereits gewährleistet daß die Solldichte erreicht ist

Die nach der Erfindung gewonnene Ist-Dichte wird in einem Komparator mit einer von eintm Sollwertgeber gelieferten Soll-Dichte verglichen und das Fehlersignal wird in üblicher Weise zur Einstellung der Fördermengen benutzt so daß die zusammenfließenden Massenströme einen GeG&mtstrom mit der Soll-Dichte ergeben.

Die den beiden ODER-Gattern von den Gebern zugeführten Impulse besitzen nur eine sehr kurze Dauer, so daß die Gefahr einer Überlappung gering ist. Um eine Überlappung jedoch mit Sicherheit auszuschließen sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung den ODER-Gattern Anti-Koinzidenzschaltungen vorgeschaltet

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht des Zuführungssystems mit Dichtesteuerung,

F i g. 2 A und 2B zusammen ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Zuführungssystems mit Dichtesteuerung.

In der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichem Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine erste Zuführungivorrichtung 12 und eine zweite Zuführungsvorrichtung 14. Die erste Zuführungsvorrichtung 12 wird mit einem Material gespeist, das eine gegenüber der Solldichte geringere Dichte aufweist und uie zweite Zuführungsvorrichtung 14 wird mit einem Material gespeist, dessen Dichte größer ist als die Solldichte. Die Materialmengen, die individuell durch die Zuführungsvorrichtung 12 und 14 in den Aufgabetrichter 20 geschüttet werden, werden durch digitale Schaltungen gemäß F i g. 2A und 2B gesteuert. Dadurch, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Zuführungsvorrichtungen 12 und 14 eingestellt wird, ergibt sich eine exakt vorbestimmte Materialdichte im Aufgabetrichter 20. Diese Zuführungsvorlichtungen 12 und 14 halten eine konstante volumentrische Strömung bei einer konstanten Arbeitsgeschwindigkeit durch Einstellung der Steueröffnungen bei.

Im folgenden wird auf die Fig. 2A und 2B Bezug genommen. Hier ist die Zuführungsvorrichtung 12 mit

einem Geber 6 sowie die Zuführungseinrichtung 14 mit einem Geber S dargestellt Die Ausgänge der Geber 6 und 8 auf den Leitungen U und 13 sind Impulsfolgen, deren Impulsrate proportional zur Geschwindigkeit der Zuführungsvorrichtungen ist Da die Fläche auf dem S Riemen, auf der Material abgelagert wird, durch die gesteuerten öffnungen konstant gehalten wird, repräsentieren diese Geschwindigkeitssignale ein Volumen. Die Geschwindigkeitsimpulse werden Ober die Leitungen U und 13 einem ODER-Gatter 10 zugeführt, dessen Ausgang 10 eine Kombinationsimpulsfolge darstellt, deren Impulsrate gleich der Summe der Impulsraten ist, die durch die Geber 6 und 8 geliefert werden. Die dem ODER-Gatter 10 zugeführten Impulse haben eine sehr kurze Dauer und daher besteht nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit einer Überlappung. Jedoch besteht gemäß einer alternativen Ausführungsform die Möglichkeit eine Anti-Koinzidenzschaltung am Eingang des ODER-Gatters 10 vorzusehen, um jede Möglichkeit auszuschalten, einen Impuls zu verlieren.

Jeder Impuls des Impulsfolgenausgangs des ODER-Gatters 10 repräsentiert einen nach dem Aufeabetrichter 20 geführten Volumenanteil. Diese Impvlse werden einem ersten Zähler 22 im Komputer 28 zugeführt Der Komputer 28 berechnet die Dichte des Gesamtmaterials das in den Trichter 20 abgegeben wird. Diese Dichte ist gleich der Gesamtmassenströmung geteilt durch den volumetrischen Gesamtfluß.

Die Ausgänge der Geber 6 und 8 auf den Leitungen IS und 17 stellen Impulsfolgen dar, deren Impulsfolgefrequenz proportional der Massenströmung der Zuführungsvorrichtungen ist Diese Signale werden den Eingängen eines zweiten ODER-Gatters 24 zugeführv. Der Ausgang des ODER-Gatters 24 ist eine Impulsfolge mit einer Impulsrate, die gleich der Summe der Impulsraten auf den Leitungen 15 und 17 ist. Das ODER-Gatter 24 kann ebenfalls mit einer Anti-Koinzidenzschaltung an den Eingängen ausgestattet sein, wie dies unter Bezugnahme auf das ODER-Gatter 10 beschrieben wurde Der Ausgang des ODER-Gatters 24 wird einen¹ zweiten Zähler 26 zugeführt

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Komputers 28 im einzelnen beschrieben. Der Dekadenzähier 22 zählt bis er überläuft Der Dekadenzähler 22 kann ein Dreidekadenzähler sein, der bis zu einem Wert von 4; 1.000 zählt, oder er kann ein Dekadenzähler oder ein Binärzähl?r irgendeiner anderen geeigneten Zahl von Dekaden oder Stufen sein. Nur als Beispiel, jedoch nicht beschränkend, soll angenommen werden, daß der Dekadenzähier 22 ein Dreidekadenzähler ist, der bis auf so 1000 zählt und dann überfließt. Wenn der Dekadenzähler 22 den 1000sten Impuls erhält, wird auf der Leitung 30 ein Überlaufsignal erzeugt. Das Überlaufsignal auf der Leitung 30 triggert eine Rückstellstufe 34, die bewirkt, daß die Zählung, die in dem Dekadenzähler 26 gespeichert ist nach dem Speicherregister 32 übertragen wird Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Zählung, die der Dekadenzähler 26 im Moment des Auftretens des Überlaufimpulses auf der Leitung 30 zählt von dem Dekadenzähier 26 nach dem Speicherregister 32 übertragen wird. Nach Vollendung der Übertragung der Zählung von dem Dekadenzähler 26 nach dem Speicherregister 32 wird der Dekadenzähler 26 über die Leitung 25 zurückgestellt.

Der Ausgang des Speicherregisters 32 v/ird einer 6j Ziffernanzeigestufe 38 zugeführt, die die Ist-Dichte des Materials im Trichter 20 anzeigt. Der Ausgang des .Speicherregisters 32 wM außerdem einem Komparator 40 zugeführt Zur Einstellung der Solldichte ist ein Sollwertgeber 36 vorgesehen. Das Istwert-Dichtesignal vom Speicherregister 32 wird mit dem Sollwertsignal des Gebers 36 im Komparator 40 verglichen.

Der Ausgang des Komparator 40 liefert Impulse und eine Anzeige, die Auskunft darüber gibt welcher der beiden Eingänge größer ist Der Ausgang auf der Leitung 42 liefert demgemäß eine Anzeige dafür, ob dei Sollwert über oder unter dem Dichtewertausgang des Speicherregisters 32 ist Die Impulse auf der Leitung 44 sind gleich der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der aus dem Speicherregister 32 geliefert wird.

Die Ausgänge des Komparators 40 werden dem Vor-Rück-Zähler 46 zugeführt

Unter der Annahme, von der auch oben ausgegangen wurde, daß nämlich die Zuführungsvorrichtung 12 das Material mit der geringeren Dichte zuführt und die Zuführungsvorrichtung 14 das Material mit der größeren Dichte, dann wird ein negatives Signal, welches also zurückzählt, am Ausc-ing der Leitung 42 des Komparators 40 auftreten, wenn das Ist-Dichte-Ausgangssignal vom Speicherregister 32 den Sollwert überschreitet Ein positives Signal, welches nach vorwärts zählt wird dem Zähler 46 dann zugeführt, wenn das Ist-Dichtesignal des Speicherregisters 32 niedriger ist als das Soll-Dichte-Signal. Der Ausgang des Zählers 46 bestimmt die Rate der Vervielfachung des Vervielfachers 48.

Am Eingang 53 des Vervielfachers 48 wird ein Massenstrom-Sollimpulszug empfangen. Der erwünschte Gesamtmassenfluß wird im Massenfluß-Sollwert-Geber 148 eingegeben. Der Taktgeber 50 liefert dem Vervielfacher 52 einen Impulseingang. Der Ausgang des Vervielfachers 52 stellt eine Impulsfolge auf der Leitung 54 dar, welche eine Zahl von Impulsen aufweist, die proportional dem erwünschten Massenstrom sind. Diese Impulsfolge auf der Leitung 54 wird als ein Eingang dem UND-Gatter 56 und dem Eingang 53 des Vervielfachers 48 zugeführt.

Der benutzte Vervielfacher ist eine Vorrichtung, die emen Ausgangsimpuls für jeden Eingangsimpuls nur dann liefert, wenn der Wert 1 bzw. der maximale Wert am zweiten Eingang vorhanden ist. Deshalb stellt die Zahl der Ausgangsimpulse am Ausgang des Vervielfachers 48 einen gewissen Prozentsatz (0 bis 100%) der Impulse am Eingang dar.

Der Inverter 58 veranlaßt das UND-Gatter 56 Impulse vom Vervielfacher 52 nur dann hindurchtreten zu lassen, wenn am Ausgang des Vervielfachers 48 kein Impuls geliefert wird. Die Funktion des Vervielfachers 48 des Inverters 38 und des UND-Gatters 56 besteht darin, eine Teilerfunktion bezüglich dem Ausgang des Vervielfachers 52 durchzuführen, bzw. zwei komplementäre Signale zum Ausgang des Vervielfachers 52 zu erzeugen. Der Ausgang des Vervielfacher* 52, der die gewünschte Gesamtmassenströmung darstellt, wird zwischen die Fördervorrichtungen 12 und 14 aufgeteilt und diesen über Leitungen 64 bzw. 68 zugeführt. Der Ausgang des DND-Gatters 56 wird dem Eingang 60 des Steuergerätes 6 der Fördervorrichtung 12 über die Leitung 64 zugeführt. Der Ausgang des Vervielfachers 48 wird dem Eingang 62 des Steue'gerätes 8 der Zuführungsvorrichtung 14 über die Leitung 68 zugeführt. Die Signale auf den Leitungen 60 und 62 umfassen Sollimpulsfolgen f Jr die Z'iführungseinrichtungen.

Wenn in Betrieb der Ausgang des Speicherregisters 32 bwz. die Ist-Dichte kleiner ist als die Soll-Dichte wird

der Zähler 46 zu einem Vorwärtszählen veranlaßt, wodurch eine große Zahl von Impulsen am Ausgang des Vervielfachers 48 erscheint Dies bewirkt, daß eine größere Zahl von Impulsen dem Eingang 62 des mit dem Geber 8 kombinierten Steuergerätes der Zuführungsvorrichtung 14 über die Leitung 68 zurückgeführt wird. Dies bewirkt, daß die effektive Impulsrate der Sollimpulsfolge auf der Leitung 68 ansteigt und dadurch bewirkt, daß die Zuführungsrate der Zuführungsvorrichtung 14 vergrößert wird. Da die Zuführungsvorrichtung 14 Material mit einer größeren Dichte als die Solldichte zuführt, steigt die Dichte des dem Aufgabetrichter 20 zugeführten Materials an. Dies bewirkt einen Abfall in der Differenz zwischen dem Dichteausgang des Speicherregisters 32 und der Dichteeinstellung am Sollwert-Geber 36. Das System bewirkt so eine Einstellung bis das Material am Aufgabetrichter 20 die Soll-Dichte besitzt. Das beschriebene System stellt einen Regler dar.

Wenn der Fehler größer ist, dann erscheint eine größere Anzahl von Impulsen auf der Leitung 44 und es wird eine schnelle Änderung der Multiplikationsrate am Vervielfacher 48 über eine sich schnell ändernde Zählung im Zähler 46 erreicht.

Eine Begrenzer-Stufe 100 erfaßt vorbestimmte hohe bzw. niedrige Grenzen der Zählung in dem Zähler 46 Wenn eine obere oder untere Grenze erreicht ist, dann wird eine Alarmstufe 103 oder 105 ausgelöst. Die Arlarmstufen 103 und 105 können irgendwelche beliebigen Alarmeinrichtungen sein, z. B. akustische Alarmstufen oder sichtbare Lampen. Der Grenzdetek tor 100 kann die Überlaufbedingung des Zählers odei eine Zählung in dem Zähler feststellen, die zu gering ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur digitalen Regelung der Dichte eines aus zwei Massenströmen unterschiedlicher Dichte gebildeten Massenstroms, dadurch gekennzeichnet, daß einem ersten Zähler (22) über ein ODER-Gatter (10) abwechselnd von den beiden Massenströmen zugeordneten Gebern (6 und 8) das Volumen pro Zeiteinheit repräsentierende Signale zugeführt werden, daß im zweiten Zähler (J*) über ein zweites ODER-Gatter (24) abwechselnd die beiden Massenströme repräsentierende Signale zugeführt werden, wobei einer der Zähler, vorzugsweise der Volumenzahler (22) als Zeitgeber dient und über eine Rückstellung (34) des anderen Zählers (26) ein der Ist-Dichte des Gesamtätromes entsprechendes Signal erzeugt wird

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den ODER-Gattern (10; 24) _M eine Anli-Koinzidenzschaltung vorgeschaltet ist