устройство для дозирования флотационных реагентов

Формула изобретения

Устройство для дозирования флотационных реагентов, содержащее N идентичных каналов дозирования, каждый из которых содержит электромагнитный дозатор, отличающееся тем, что в него введены первый и второй последовательно включенные источники питания, к выходу второго источника питания подключен датчик тока, введен блок ввода/вывода, связанный с микропроцессорным вычислительным устройством, снабженным программой, и электрически соединен с клавиатурой и дисплеем, причем N выходов блока ввода/вывода подключены соответственно к входам N каналов дозирования, один вход блока ввода/вывода подключен к выходному сигналу датчика тока, а другой вход блока ввода/вывода подключен к объединенным выходам N каналов дозирования, причем общий потенциал первого и второго источников питания подключен к каждому каналу дозирования и в каждый канал дозирования введен формирователь форсирующего напряжения, входом подключенный к соответствующему выходу блока ввода/вывода, а выходом - к управляющему входу введенного в канал дозирования первого ключа, входом подключенным к датчику тока, а выходом - к аноду первого полупроводникового диода, к катоду которого подключен ограничивающий резистор и катод второго полупроводникового диода, который анодом подключен к введенному в устройство второму ключу, входом подключенным к точке соединения первого и второго источников питания, а управляющим входом подключен к входу формирователя форсирующего напряжения, причем ограничивающий резистор посредством предохранителя подключен к управляющему входу электромагнитного дозатора, к которому подключен датчик форсирующего напряжения, вторым выводом подключенным к точке соединения первого и второго источников питания, при этом один из выводов выходного контакта датчика форсированного напряжения подключен последовательно с контактным выходом введенного в устройство датчика протока реагента, а другой вывод выходного контакта датчика форсированного напряжения подключен к аналогичным выходам датчиков форсированного напряжения каждого канала и к входу блока ввода/вывода, при этом вторые выводы выходных контактов датчика протока каждого канала подключены к общему потенциалу блока ввода/вывода, а микропроцессорное вычислительное устройство снабжено программой, состоящей из программных блоков, обеспечивающих создание баз данных отказов N каналов дозирования и учет расхода реагентов по каждому каналу.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации производственных процессов дозирования жидких реагентов, в частности, к устройствам для дозирования реагентов при флотации руд цветных металлов.

Известно устройство [1] для дозирования реагентов, содержащее два генератора фазовых сигналов, кольцевой счетный регистр на N выходных каналов, N каналов дозирования, каждый из которых содержит реле времени, первый и второй логические элементы, тиристорный усилитель и электромагнитный дозатор. Недостатком устройства [1] являются низкие надежность и ограниченные функциональные возможности.

Известно устройство [2], содержащее генератор треугольного напряжения, N каналов дозирования, каждый из которых содержит компаратор, усилитель и электромагнитный дозатор. Недостатками устройства [2] являются его низкие надежность и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту - прототипом предлагаемого устройства является устройство [1].

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в дополнении функциями контроля исправности цепей управления и самого дозатора в каждом канале дозирования, учета расхода реагентов по каждому каналу дозирования и создания базы данных неисправностей каналов дозирования и создания базы данных расхода реагентов по каждому каналу дозирования,

На Фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на Фиг.2 - графическое изображение электрических сигналов в соответствующих точках устройства и временные диаграммы моментов опроса датчиков микропроцессорным вычислительным устройством, на Фиг.3 изображены примеры реализации отдельных фрагментов предлагаемого устройства.

На Фиг.1 - 3 изображены:

1 - дисплей,

2 - микропроцессорное вычислительное устройство,

3 - клавиатура,

4 - блок ввода/вывода,

5 - вход блока 4 сигнала датчика тока,

6.1 - 6.N - управляющие выходы блока 4,

7 - вход блока 4 сигналов датчиков форсирующего напряжения,

8 - датчик тока,

9 - первый источник питания Е1,

10 - второй источник питания Е2,

11 - каналы дозирования реагента,

12 - формирователь форсирующего напряжения,

13 - первый электронный ключ,

14 - второй электронный ключ,

15 - первый полупроводниковый диод,

16 - второй полупроводниковый диод,

17 - ограничивающий резистор,

18 - предохранитель,

19 - датчик форсирующего напряжения,

20 - выходной контакт с выводами а и b датчика 19,

21 - технологический вход электромагнитного дозатора,

22 - электромагнитный дозатор с катушкой,

23 - датчик протока реагента,

24 - выходной контакт с выводами c и d датчика протока реагента, выводом d соединенный с общим потенциалом блока 4,

25 - технологический выход дозатора,

26 - сигнал на управляющем выходе 6.1 блока 4,

27 - сигнал на выходе формирователя 12,

28 - напряжение на управляющем входе электромагнитного дозатора,

29 - ток в катушке электромагнитного дозатора,

30 - пороговый ток I_ср включения дозатора,

31 - момент «опроса на закрывание дозатора» датчика 23,

32 - момент «опроса на открывание дозатора» датчика 23,

33 - момент опроса датчика тока 8 по входу 5 блока 4,

34 - сигнал на управляющем выходе блока 4,

35 - логические элементы 2И-НЕ,

36 - быстродействующее электромагнитное реле,

37 - полупроводниковый стабилитрон.

Программа микропроцессорного вычислительного устройства, соединенного с блоком 4 ввод/вывода, клавиатурой и дисплеем, обеспечивает ввод сигналов по входам 5 и 7 и вывод управляющих сигналов на выходы 6.1 - 6.N, сдвинутых один от другого во времени. На основе результатов анализа входных сигналов программа, состоящая из функциональных блоков, создает базу данных отказов каналов, базу расхода реагентов по каждому каналу, а посредством клавиатуры и дисплея обеспечивает ввод констант и осуществляет вывод на дисплей созданных микропроцессорным устройством баз данных.

Новизна предлагаемого устройства заключается в том, что в устройство дозирования флотационных реагентов, содержащее N каналов дозирования, введен блок 4 ввода/вывода, соединенный с микропроцессорным вычислительным устройством 2, снабженным программой и оснащенным дисплеем 1 и клавиатурой 3, причем к выходам 6.1 - 6.N блока 4 подключены управляющие входы N каналов дозирования, а к входам 5 и 7 блока 4 подключены соответственно выход датчика тока 8 и объединенные одноименные выводы выходных контактов 20 датчиков 19 форсирующего напряжения. Программа микропроцессорного вычислительного устройства 2 обеспечивает формирование на выходах 6.1 - 6.N. блока 4 ввода/вывода, сдвинутых во времени друг относительно друга управляющих сигналов 26, обеспечивает опрос состояния датчика 8 тока и опрос датчика 23 протока жидкого реагента 23 посредством выходного контакта 20 датчика 19, создание баз отказов каналов дозирования, учет расхода реагента по каждому каналу. В устройство также введены первый 9 и второй 10 последовательно включенные источники питания, датчик 8 тока, входом подключенный к выходу второго источника питания 10, а выход датчика тока 8 и точка соединения источников питания 9 и 10 подключены к каждому каналу дозирования. Кроме этого, в каждый канал дозирования введены формирователь 12 форсирующего напряжения, первый 13 и второй 14 электронные ключи, входами подключенные к выходу датчика тока 8 и к точке соединения источников питания 9 и 10 соответственно, а выходами подключены к первому и второму полупроводниковым диодам 15 и 16 соответственно, ограничивающий резистор 17, к которому последовательно подключен и предохранитель 18, подключенный к управляющему входу электромагнитного дозатора 22, на технологический вход 21 которого поступает реагент, а к технологическому выходу 25 дозатора 22 подключен датчик 23 протока жидкого реагента, выходной контакт 24 которого подключен выходом с к выводу а выходного контакта 20 датчика 19 форсирующего напряжения, а выводом d - к общему потенциалу блока 4, а выводы b контакта 20 датчика 19 форсирующего напряжения объединены с одноименными выводами контактов 20 каждого канала и подключены к входу 7 блока 4 ввода/вывода.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. С помощью клавиатуры 3 и дисплея 1 задают общий цикл Т работы устройства, и программа, записанная в микропроцессорном вычислительном устройстве 2, обеспечивает вывод управляющих сигналов на каждом из 6.1 - 6N выходов блока 4, передний фронт которых сдвинут друг относительно друга на время , а длительность сигналов 26 каждого канала дозирования 11 определяет величину дозы в за один период Т.

На переднем фронте сигнала 26 в каждом канале посредством формирователя 12 форсирующего напряжения вырабатывается сигнал 27 длительностью _ф, который, поступая на управляющий вход первого электронного ключа 13, открывает его, а сигнал 26 открывает второй электронный ключ 14. К аноду диода 15 подключается суммарное напряжение U1+U2 источников питания 9 и 10, а к аноду диода 16 подключается напряжение U1. На объединенные катоды диодов 15 и 16, включенных как детектор максимального сигнала, поступает только суммарное напряжение U1+U2 и посредством последовательно включенных ограничивающего резистора 17 и предохранителя 18 оно подключается к управляющему входу дозатора 22 на время действия форсирующего напряжения. На заднем фронте сигнала 27 ключ 13 отключает от анода диода 15 напряжение U1+U2, что вызывает открывание диода 16 и подключение напряжения U1 источника питания 9 на управляющий вход дозатора 22. При поступлении на вход дозатора напряжения U1+U2 источников питания 9 и 10 датчик 19 протока реагента включается и выходной контакт 20 датчика 19 подключает к входу 7 блока 4 только один контакт 24 датчика протока реагента 23 того канала, на который воздействует форсирующее напряжение U1+U2.

Таким образом, на управляющий вход электромагнитного дозатора в каждом канале поступает двухступенчатый сигнал напряжения. Первая ступень напряжения U1+U2 обеспечивает форсированный режим включения дозатора 22 реагента, а вторая ступень напряжения источника 9, поступающая непосредственно за форсирующим напряжением, удерживает электромагнит дозатора во включенном состоянии. Напряжение источника питания 9 является удерживающим.

Программа микропроцессора посредством входа 7 блока 4 опрашивает в моменты времени 31 и 32 состояние датчика 23 протока реагента, а в момент 33 посредством входа 5 опрашивает состояние дискретного выхода датчика тока 8.

В момент времени 31, когда ток 29 в катушке электромагнита дозатора не достиг величины тока I_cp включения электромагнита дозатора, датчик протока 23 реагента не должен показывать наличие протока реагента - это является необходимым условием исправности дозатора. В момент времени 32 датчик 23 должен показать наличие протока реагента, т.е. выходной контакт 24 датчика 23 должен быть замкнут. Отсутствие замыкания контакта 24 датчика 23 является признаком неисправности дозатора или отсутствия реагента на технологическом входе дозатора. В этом случае программа микропроцессорного вычислительного устройства 2 в базе отказов фиксируется событие -«отказ дозатора» и номер канала, в котором это событие произошло. В момент времени 33 датчик тока 8, подключенный к входу 5, должен показать наличие тока в цепи, соединяющей выход датчика тока 8 и управляющий вход дозатора 22. Если в цепи питания электромагнитного дозатора происходит короткое замыкание, то предохранитель 18 разрывает электрическую цепь, и выходной сигнал датчика тока 8 соответствует сигналу «обрыв цепи». Отсутствие тока в цепи датчика тока 8 программа микропроцессорного вычислительного устройства фиксирует в базе отказов как «обрыв цепи» и номер канала. Таким образом, неисправность электрической цепи соединения источников питания 9 и 10 с каналом дозирования 11, неисправность технологического входа/выхода дозатора или самого дозатора программа микропроцессорного вычислительного устройства 2 фиксирует в базе данных и учитывает эти события при подсчете расхода реагентов по каждому каналу дозирования. Если произошел отказ типа «обрыв цепи», или «отказ на открывание дозатора», то накопление расхода реагента по данному каналу прекращается, если обнаружен «отказ на закрывание дозатора», то расход реагента считается как непрерывный поток.

На Фиг.3а изображен формирователь 12 форсирующего напряжения по переднему фронту управляющего сигнала 26. Формирователь 12 выполнен на трех элементах 2И-НЕ.

На Фиг.3в изображен датчик тока 8, содержащий электромагнитное реле 36, к которому параллельно подключен полупроводниковый стабилитрон. Электромагнитное реле включается и его выходной контакт замыкается, сигнализируя о прохождении тока в цепи источника питания 10.

На Фиг.3с изображен датчик форсированного напряжения 19, выполненный на базе быстродействующего электромагнитного реле 36.

На Фиг.3d изображен датчик протока реагента 23, выполненный на базе электромагнитного реле, которое включается при протекании реагента через технологический выход дозатора.

Таким образом, предложенное устройство для дозирования флотационных реагентов имеет дополнительные полезные функциональные свойства по сравнению с прототипом, а именно:

- контроль исправности каждого канала в каждом цикле,

- создание базы отказов каналов дозирования,

- учет расхода реагента по каждому каналу.

Предложенное устройство является новым, поскольку в каждый канал дозирования введены новые функциональные элементы - датчик протока реагента, датчик форсированного сигнала, первый и второй полупроводниковые диоды, первый и второй электронные ключи, формирователь форсирующего напряжения, а также новые связи между ними. В предлагаемое устройство дополнительно введены первый и второй источники питания, датчик тока, блок ввода/вывода, микропроцессорное вычислительное устройство с клавиатурой и дисплеем, оснащенное программой, обеспечивающей формирование сдвинутых во времени друг относительно друга управляющих сигналов, контроль электрических цепей соединения дозатора с источниками питания, контроль исправности дозатора в каждом канале, подсчет расхода реагентов по каждому каналу. Предложенное устройство является полезным, промышленно применимым и соответствует критериям изобретения.

Литература:

1. Патент РФ 1160378, G 05 D 11/13, БИ № 21, 06.07.85.

2. Патент РФ 2184388, G 05 D 11/13, БИ № 18, 27.06.02.