RU1784954C - Устройство дл управлени многокомпонентным дозированием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области дозировани  многокомпонентных смесей и может быть использовано в различных отрасл х промышленности например, химической , в частности при приготовлении композиции в производствах моющих средств. Устройство обеспечивает повышение качества приготавл емой смеси за счет снижени  неоднородности ее состава на этапе дозировани  и ввода компонентов в смеситель путем учета транспортного запаздывани  каналов, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличени  количества режимов ввода дозируемых компонентов в смеситель, что достигаетс  дополнительным введением счетного блока, генератора трех элементов И, блока выбора режима и четчика, а в каждый канал дозировани  - элементов И и ИЛИ, задатчиков времени задержки и номера выгрузки, а также конструктивным выполнением отдельных функциональных узлов устройства, б з.п. ф-лы, 6 ил,

Description

Изобретение относитс  к области дозировани  многокомпонентных смесей и может быть ислользовано в различных отрасл х промышленности, например, химической , в частности, при приготовлении композиции в производствах синтетических моющих средств (CMC).

Известно устройство дл  управлени  дозированием, включающее (п)-каналов параллельного дозировани , состо щих из порционных дозаторов с устройствами управлени  и коррекции. Известное устройство обеспечивает повышение качества смеси путем последовательно-параллельной выгрузки компонентов в смеситель (после набора заданного веса) однако при этом возрастает длительность цикла работы устройства за счет увеличени  времени разгрузки компонентов, а достигаемое снижение неоднородности состава смеси в таком режиме разгрузки  вл етс  недостаточным, т.к. одновременно разгружаетс  только часть дозаторов, а транспортное запаздывание каналов не учитываетс .

Из известных наиболее близким по технической сущности и прин тым за прототип  вл етс  устройство дл  управлени  многокомпонентным дозированием, включающее блок определени  максимума, элементы И и НЕ, а также п каналов дозировани  содержащих порционные дозаторы с устройства ми управлени  и коррекции, блоки сравнени  инверторы и элементы И.

XJ

00 N Ю СЛ 4ь,

Известное устройство обеспечивает снижение неоднородности состава смеси путем одновременной (синхронной) выгрузки от дозированных компонентов в смеситель . Однако достигаемое при этом качество смеси  вл етс  недостаточным, т.к. указанное устройство не учитывает транспортного запаздывани  подачи ком- понентговв смеситель, обусловленного взаимнымр а Слоложением дозаторов и смесител  ; Длиной трубопроводов (достигающей нескольких дес тков метров на производствах CMC), -их толщиной, параметрами шнеков сыпучих и т.п. Кроме того, в определенных случа х (например, при приготовлении композиций CMC) технологическими нормами регламентируетс  пор док ввода исходных компонентов в смеситель. Следует также отметить, что перечисленные известные устройства обладают недостаточными функциональными возможност ми, т.к жестко прив заны к определенному режиму ввода компонентов в смеситель, что снижает эффективность их использовани  дл  различных технологических процессов приготовлени  многокомпонентных смесей.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества приготовл емой смеси путем снижени  неоднородности ее состава, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличени  количества режимов ввода дозируемых компонентов в смеситель

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  многокомпонентным дозированием, содержащее блок определени  максимума, элемент И и п каналов дозировани , каждый из которых включает дозатор, блок сравнени , инвертор и элемент И, дополнительно введены счетный блок, генератор, три элемента И, блок выЬора режима и счетчик, а в каждый канал дозировани  - элементы И и ИЛИ. задатчмки времени задержки и номера выгрузки . При этом блок выбора режима содержит переключатель режима, два ийвертора. три элемента И и два элемента ИЛИ. счетный блок включает блок пересчета , содержащий п демультиплексоров, п-1 блок определени  максимума и (п-2)-сум- матора, и блок коммутации, содержащий (2п)-мультиплексоров, а каждый дозатор состоит из датчика веса, преобразовател  аналог-код, задатчика дозы, двух элементов И. компаратора, инвертора, двух RS-тригге- ров и исполнительных механизмов загрузки и разгрузки.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства .

Устройство содержит блоки 1i-1n сравнени , инверторы 2i-2n, основнбй и дополнительный элементы И 3i-3n и 4i-4n. элементы ИЛИ . дозаторы 6i-6n, задатчики 7i-7n времени задержки, задатчики 8i- 8п номера выгрузки, блок 9 определени  максимума, счетный блок 10, генератор 11, элементы И 12-15, блок 16 выбора режима и счетчик 17.

В- устройстве применены дозаторы дискретного действи , работающие в параллельном режиме и обеспечивающие (после одновременного запуска) загрузку заданного (в соответствии с рецептурой) веса данного компонента (цепи запуска условно не показаны). На выходе дозатора формируетс  сигнал логической 1 от момента набора заданного веса (выключени  загрузки) до включени  разгрузки дозатора. При этом

вход дозатора служит дл  блокировки его разгрузки по окончанию набора заданного веса (сигнал логической 1), т.е. после выключени  загрузки включение разгрузки дозатора происходит только при наличии

сигнала логического О на его входе.

Блок 16 выбора режима (фиг. 2) содержит переключатель 18 режима, инверторы 19 и 20, элементы И 21-23 и элементы ИЛИ 24 и 25. Указанный блок функционально выполней в виде комбинационной схемы, формирующей (в зависимости от положени  переключател  18 и входного сигнала) следующие выходные сигналы:

Вых.1 SiVS2 FVS4 К(1)

Вых.2 - F F (S2VS3). (2)

Вых.З , Вых.4 $4,

(3) (4)

где F - сигнал (двоичный) на входе блока 16: Si-$4 - сигналы, соответствующие включению определенной кнопки переключател  18 (Еп) на фиг. 2 обозначает напр жение питани  устройства).

Счетчик 17 представл ет собой ревер- сивный двоичный счетчик с предварительной установкой и может быть реализован, например, на микросхемах типа К155ИЕ6.

Счетный блок 10 функционирует по следующему закону:

N1-1

DI Р Ј TNJ - 1 + р Т, . (5) где i 1,п - номер канала дозировани :

DI - выходной сигнал блока 10, соответствующий времени задержки разгрузки данного канала в соответствии с выбранным режимом разгрузки устройства;

TNI - врем  транспортного запаздывани  1-го канала (врем  поступлени  материала от выходного устройства дозатора до входа смесител ), определ емое расчетным путем или экспериментально и устанавливаемое на задатчике 7ц

NI - номер выгрузки 1-го канала (относительно остальных каналов), устанавливаемый на задатчике 8i в соответствии с технологическими нормами;

р-управл ющий сигнал блока 10, соответствующий выражению (4).

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии на выходе всех дозаторов устанавливаетс  сигнал логического О (загрузка не проводилась), т.е. на выходе элемента И 15 также формируетс  нулевой сигнал.

После синхронного запуска дозаторов осуществл етс  формирование заданных доз компонентов, выгрузка которых в смеситель производитс  в следующих режимах (в соответствии с положением переключател  18);

Si - асинхронна  разгрузка компонентов сразу же после набора заданного веса дл  своего канала;

§2 синхронна  (одновременна ) разгрузка всех компонентов без учета транспортного запаздывани :

5з - синхронна  разгрузка всех компонентов с учетом транспортного запаздывани ;

SA программный ввод компонентов в смеситель в соответствии с технологическими нормами.

В режиме Si в соответствии с (1) на входе сброса счетчика 17 присутствует сигнал логической 21, т е на выходе счетчика формируетс  нулевой сигнал При этом в соответствии с (4) и (5) выполн етс  соотношение

D, Т,.

(6)

т.к. на входе А блока 1i сравнени  присутствует нулевой сигнал, а на входе В - сигнал (6), то на выходе указанного блока формируетс  сигнал логического О, а на выходе - логической 1. поступающий на вход элемента И 3i, на другой вход которого подаетс  сигнал логического О в соответствии с (4) В результате на выходах элементов И 3i и 4,, а также на входе

дозатора 6i формируютс  сигналы логического О, т.е. сигнал запрета на входе дозатора 6| в режиме Si отсутствует, а разгрузка каждого канала осуществл етс  асинхронно , по мере окончани  загрузки.

В режиме S2 в соответствии с (1) и (2) на входе сброса счетчика 17 присутствует сигнал логического О, а на входе записи - сигнал логической 1. В результате на выходе счетчика записываетс  сигнал, соответствующий величине

Timax , T2Тп,

(7)

15 поступающий с выхода блока 9 определени  максимума. Сигнал (7) подаетс  на входы А блоков 1i сравнени , на входы В которых подаютс  сигналы (6), т.к.

20

T,,

(8)

то на выходе указанного блока формируетс  сигнал логической 1, который через элементы И 4| и ИЛИ 5i подаетс  на вход

дозатора 6| в виде запрета на включение разгрузки после окончани  загрузки указанного дозатора.«

Данный запрет сохран етс  до окончани  загрузки всех дозаторов, после чего на

выходе элемента И 15 формируетс  сигнал логической 1. При этом в соответствии с(1) и (2) происходит сброс счетчика 17 и одновременный объем сигналов запрета (установка логического О) на входах всех

дозаторов (аналогично режиму Si), т.е. одновременна  (синхронна ) разгрузка-всех каналов дозировани .

В режиме Зз работа устройства аналогична режиму S2 до момента окончани  эагрузки всех каналов. При этом после формировани  логической 1 на выходе элемента И 15 в соответствии с (1) и (2) происходит только окончание режима записи (Timax) без сброса счетчика 17, а в соответствии с (3) и (4) импульсы (период следовани  которых соответствует выбранному масштабу времени) с выхода генератора 11 через элементы И 12 и 13 поступают на вход обратного счета счетчика 17. В результате происходит уменьшение величины Timax на входе А блоков 1, сравнени , и в

момент выполнени  услови .

55

T,

(9)

снимаетс  запрет и включаетс  разгрузка (k)-ro канала (tk - промежуток времени от момента окончани  загрузки всех каналов до момента выполнени  последнего уелови ). Т.о. в режиме 5з происходит синхронна  разгрузка компонентов в смеситель с учетом транспортного запаздывани  соответствующих каналов.

В режиме S/j в соответствии с (1) (4) на втором и третьем выходах блока 16 присутствуют сигналы логического О, а на первом и четвертом выходах - логической 1. В результате на вторых входах элементов И 3i и 4| присутствуют соответственно сигналы логической 1й и логического О, счетчик 17 находитс  в режиме сброса, т.е. на входах А блоков 1i - нулевой сигнал, а на входах В указанных блоков - сигналы, соответствующие в соответствии с (5) величине

NI

T(Ni-1).

(Ю)

т.е. например, дл  (К)-го канала (с Nk 3) Dk i T,(Ni 1,2),(11)

или

Dk - Tm + Tc,

(12)

где Tm -транспортное запаздывание канала cNm-1:

Тс - то же, с Nc 2.

При этом на выходе блоков 1| формируетс  сигнал логической 1 (кроме канала с NI 1. у которого на том же выходе формируетс  сигнал логического О). Указанный сигнал через элементы 3i и 5| подаетс  на вход дозатора 6t в виде запрета на разгрузку . В результате после окончани  загрузки разгружаетс  только дозатор канала с , а после формировани  сигнала логической 1 на выходе элемента И 15 (окончание загрузки всех каналов) снимаетс  режим сброса счетчика 17 (логического О на первом выходе блока 16). Временные импульсы с выхода генератора 11 через элементы 12 и 14 подаютс  на вход пр мого счета счетчика 17, и число (t) на его выходе начинает возрастать.

При выполнении услови 

Di t

(13)

снимаетс  запрет и происходит разгрузка 1-го канала с , затем с и т.д. Например , с учетом (12) выгрузка 3-го или k-ro компонента начинаетс  в момент окончани  ввода 2-го или с-го компонента, т.е в режиме $4 осуществл етс  программна  выгрузка дозируемых компонентов.

Пример конструктивного выполнени  блока 10 приведен на фиг. 3 Блок 10 содержит блок 26 пересчета и блок 27 коммутации .

В свою очередь, блок 26 включает (фиг, 4) демультиплексоры 28г-28п, блоки 29i- 29п-1 определени  максимума и сумматоры

30i 30n-2. а блок 27 коммутации содержит (фиг. 5) мультиплексоры и . Все перечисленные функциональные узлы могут быть реализованы на известных комбинационных схемах.

Блок 10 работает следующим образом, Сигналы TNJCO входов блока 10 подаютс  на информационные входы соответствующих демультиплексоров 28i и коммутируютс  на определенные выходы последних,

номера которых соответствуют номеру выгрузки (Ni) данного компонента на управл ющих входах указанных демультиплек- соров. В результате на входах, номер которых соответствует NI, блоков 29i, номер которых также соответствует величине NI, устанавливаетс  величина TN,, а т.к. на остальных входах указанных блоков присутствуют нулевые сигналы, то на их выходе устанавливаютс  сигналы, соответствующие времени транспортного запаздывани  компонента, имеющего номер выгрузки, совпадающий с номером блока 29ь

35

U29 - TN,, NI 1,п,

(14)

где U29i - выходной сигнал блока 29i.

Сигналы (14) поступают на входы соответствующих сумматоров 30i-30n-2, кото- рые осуществл ют суммирование указанных сигналов в пор дке возрастани  номеров выгрузки (Ni) компонентов. Т.о. на выходах блока 26 формируютс  следующие сигналы:

Е, Тм, j 1,n-1. (15)

N( 1

где j - номер выхода блока 26 пересчета. Указанные сигналы подаютс  на (п-1)-старших входов всех мультиплексоров , первые (младшие) входы которых соединены с общей шиной устройства, а на управл ющие входы которых подаетс  сигнал номера выгрузки компонента (N,). В результате на выходе упом нутых мультиплексоров формируютс  следующие сигналы:

NI-I

U3i, Ј Т(МН) 1-1.п.

Сб)

которые подаютс  на входы 1 мультиплексоров 32i; на входы О которых поступают сигналы Т (со входов блока 10 и, соответственно , блока 27). На управл ющие входы указанных мультиплексоров с выхода блока 16 поступает сигнал Р, принимающий два значени  - логического О или логической 1 (в первом случае на выход мультиплексора коммутируетс  сигнал со входа О, а во втором со входа 1), а выходной сигнал мультиплексора 32| описываетс  соотношением

Ni- 1

U32i Р

Т( N1-1 )

+ Р Т, (17)

Последний сиг нал, поступа  на соответствующие выходы блока 27 коммутации и счетного блока 10, обеспечивает реализацию алгоритма (5).

На фиг. 6 показана блок-схема дозатора 6i, который содержит датчик 33 веса, задат- чик 34 дозы, элементы И 35 и 42, инвертор 36, преобразователь 37 аналог-код, компаратор 38, RS-триггеры 39 и 40, исполнительные механизмы 41 загрузки и 43 разгрузки.

Дозатор работает следующим образом.

В исходном состо нии выключен триггер 39 (логической О на пр мом выходе) и включен триггер 40 (логическа  1 на пр мом выходе) по цепи сброс по питанию (условно не показана). В результате на выходе дозатора (элемент И 42) присутствует сигнал логического О, выключен исполнительный механизм 41 загрузки и включен исполнительный механизм 43 разгрузки. Значение сигнала на входе дозатора определ етс  режимом работы устройства.

После запуска дозатора (импульс в цепи Пуск) включаетс  триггер 39, который выключает триггер 40 и исполнительный механизм 43 разгрузки и включает исполнительный механизм 41 загрузки.

Измерительный сигнал с выхода датчика 33 веса поступает на вход преобразовател ,с выхода которого в цифровой форме подаетс  на вход компаратора 38, на другой вход которого подаетс  сигнал задани  с выхода задатчика 34. При равенстве указанных сигналов на выходе компаратора 38 формируетс  сигнал логической 1, включающий триггер 39 и исполнительный механизм 41 загрузки. Дозатор устанавливаетс  в режим ожидани . При поступлении (или наличии) сигнала логического О на вход дозатора, на выходе элемента И 35 формируетс  сигнал логической 1, включающий триггер 40, который снимает сигнал логической 1 на выходе дозатора и включает

режим разгрузки. С приходом очередного импульса Пуск цикл работы дозатора 61 повтор етс .

Г.о. предлагаемое устройство (с по- мощью дополнительно введенных элементов ) обеспечивает повышение качества приготовл емой смеси за счет снижени  неоднородности ее состава на этапе дозировани  и ввода компонентов в смеситель

0 (путем учета транспортного запаздывани  каналов), а также расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличени  количества режимов ввода дозируемых компонентов в смеситель.

5 Наиболее эффективно использование предлагаемого устройства в системах управлени  дозированием различных веществ , предназначенных дл  дальнейшего смешивани , которые имеют значительное

0 транспортное запаздывание (например, из- за разнесенности и удаленности дозировочных устройств, характерных дл  производства CMC) или жесткие требовани  к регламенту ввода компонентов в сме5 ситель.

Claims (7)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  управлени  многокомпонентным дозированием, содержащее блок определени  максимума, первый эле0 мент И и п каналов дозировани , каждый из которых включает дозатор, блок сравнени , инвертор и основной элемент И, о т л и ч а- ю щ е е с   тем, что, с цель повышени  качества приготовл емой смеси и расшире5 ни  функциональных возможностей устройства путем увеличени  количества режимов ввода компонентов в смеситель, устройство содержит счетный блок, генератор импульсов , второй, третий и четвертый алементы И,

   0 блок выбора режима и счетчик, а каждый канал дозировани  - дополнительный элемент И и элемент ИЛИ, задатчики времени задержки и номера выгрузки, разр дные выходы которых соединены с соответствующи5 ми группами разр дных входов счетного . блока, соответствующие разр дные выходы которого подключены .соответственно к первым разр дным входам,блоков сравнени  каналов дозировани , вторые разр дные

   0 входы которых соединены между собой и подключены к разр дным выходам счетчика , разр дные входы которого соединены с соответствующими разр дными выходами блока определени  максимума, разр дные

   5 входы которого подключены к разр дным выходам задатчиков времени задержки всех каналов дозировани , причем в каждом канале дозировани  первый и второй выходы блока сравнени  каждого канала дозировани  подключены соответственно к пеовым

   входам основного и дополнительного элементов И своих каналов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу дозатора своего канала, выход которого соединен с соответствующим входом первого элемента И, выход которого подключен к входу блока выбора режима и первому сходу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены соответственно к входам обратного и пр мого счета счетчика, входы записи и сброса которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока выбора режима , третий выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, а четвертый выход - к второму входу четвертого элемента И, управл ющему входу счетного блока, вторым входам основных элементов И всех каналов дозировани  и входам инверторов указанных каналов, выходы которых соединены с вторыми входами дополнительных элементов И своих каналов дозировани .
2. 2.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что блок выбора режима содержит переключатель режима, два инвертора, три элемента И и два элемента ИЛИ, причем первый выход переключател  режима соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а третий - к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с входом первого инвертора и четвертым входом переключател  режима , третий выход которого подключен к riepeoMy входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом переключател  режима и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с входом второго инвертора , выход которого подключен к второму входу второго элемента И и к первому входу третьего элемента И. второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а первым, вторым и третьим выходами блока выбора режима  вл ютс  выходы, соответственно первого элемента ИЛИ, третьего элемента И и первого инвертора, вход которого  вл етс  четвертым выходом блока выбора режима, входом которого  вл етс  вход второго инвертора.
3. 3.Устройство по п.2, отличаю щее- с   тем, что переключатель режима выполнен в виде четырехкнопочного переключател  с зависимой фиксацией кнопок, размыкающие выводы которых подключены к общей шине, замыкающие выводы - к шине питани , а средние выводы  вл ютс  соответственно , выходами переключател  режима
4. 4. Устройство по п 1, о т л и ч а ю щ е ес   тем, что счетный блок содержит блок коммутации и блок пересчета, разр дные выходы которого подключены к первой группе разр дных входов блока коммутации , втора  и треть  группы разр дных вхо0 дов которого соединены соответственно с первой и второй группами разр дных входов блока пересчета, а разр дные выходы  вл ютс  соответствующими разр дными выходами счетного блока, управл ющим
5. 5 входом которого  вл етс  управл ющий вход блока коммутации, а соответствующими группами разр дных входов счетного блока  вл ютс  соответствующие группы разр дных входов блока пересчета

   0 5. Устройство по п.4, отличающее- с   тем. что блок пересчета содержит (п)-де- мультиплексоров, п-1 блоков определени  максимума и п-2 сумматоров, первые разр дные входы которых подключены к соот5 ветствующим разр дным выходам соответствующих блоков определени  максимума , разр дные входы которых соединены с соответствующими разр дными выходами демультиплексора, причем вто0 рые разр дные входы первого из п-2 сумматоров подключены к соответствующим разр дным выходам первого из п-1 блоков определени  максимума, а вторые разр дные входы каждого из остальных п-3 сумма5 торов соединены с соответствующими разр дными выходами предыдущего сумматора , причем разр дные выходы первого из п-1 блоков определени  максимума, а также разр дные выходы сумматоров  вл ютс 

   0 соответствующими разр дными выходами блока пересчета, соответствующими группами разр дных входов которого  вл ютс  соответствующие разр дные входы демуль- типлексоров.

   5
6. 6. Устройство по п.4, отличающее- с   тем, что блок коммутации содержит первую и вторую группы из п мультиплексоров, причем управл ющие входы мультиплексоров второй группы соединены между собой

   0 и  вл ютс  управл ющим входом блока коммутации , соответствующими группами разр дных входов которого  вл ютс  соответствующие разр дные входы соответствующих мультиплексоров первой груп5 пы, а разр дными выходами соответствующие разр дные выходы мультиплексоров второй группы, первые разр д- ные входы которых подключены к соответствующим разр дным выходам соответствующих мультиплексоров первой

   группы, первые- разр дные входы которых подключены к общей шине.
7. 7. Устройство поп.1.отличающее- с   тем, что каждый дозатор содержит датчик веса, подключенный к преобразователю аналог - код, задатчик дозы, два элемента И, инвертор, компаратор, два RS-триггера и исполнительные механизмы загрузки и разгрузки , входы которых соединены с пр мыми выходами соответственно первого и второго триггеров, а S-вход второго триггера подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом инвертора, а йторой вход - с R-входом пер

   вого RS-триггера и выходом компаратора, первые и вторые разр дные входы которого подключены к соответствующим разр дным выходам соответственно преобразовател  аналог - код и задатчика дозы, причем инверсный выход первого RS-триггера соединен с первым входом второго элемента И, а пр мой выход-с R-входом второго RS-триггера , инверсный выход которого подключен к второму входу второго элемента И, выход которого  вл етс  выходом дозатора, входом которого  вл етс  вход инвертора, при этом входом Пуск дозатора  вл етс  S- вход первого RS-триггера.

   Фиг.1

   фце.б

   Выход