(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: PL B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (51 ) IntCl7 G01N 33/24 G01N 33/22 (54) Elektroniczny układ dla radiometrycznych urządzeń pomiarowych i sterujących (43) Zgłoszenie ogłoszono: B U P 01/00 (73) Uprawniony z patentu: Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa EMAG, Katowice, PL (45) o udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/04 (72) Tw órcy wynalazku: Marek Kryca, Katowice, PL Zbigniew Będkowski, Będzin, PL Ryszard Makola, Sosnowiec, PL Ireneusz Motyka, Katowice, PL Henryk Natkaniec, Chorzów, PL Władysław Mironowicz, Katowice, PL Janusz Tobiczyk, Katowice, PL PL B1 1. Elektroniczny układ dla radiometrycznych (57) urządzeń pomiarowych i sterujących, zwłaszcza do określania parametrów jakościowych i technologicznych węgla, zawierający detektory pomiarowe z blokiem pomiarowym oraz blok pomiaru wilgoci, czujniki rejestrujące zmienny przepływ masy substancji i układ sterowania, znam ienny tym, że detektory pomiarowe (6, 7) włączone są poprzez bloki pomiarowe (1, 2) do magistrali wewnętrznej (9) służącej do szeregowego przesyłu informacji, a dalej do centralnego systemu sterowania (10), do którego oddzielnie włączony jest miernik prędkości liniowej przesuwającej się porcji substancji (16) w postaci czujnika prędkości ruchu taśmy, przy czym centralny system sterowania (10) włączony jest pomiędzy magistralę wewnętrzną (9) i magistralę zewnętrzną (11), do której to magistrali (11) oddzielnie podłączone są tablica synoptyczna (12) i sieć komputerowa (13), natomiast do magistrali wewnętrznej (9) przyłączone są równolegle blok pomiaru wilgoci (3), blok pomiaru wysokości warstwy substancji (4), waga taśmociągowa (8), blok wysokiego napięcia (5) i odpowiednio blok standardowych sygnałów prądowych (15) umożliwiający włączenie układu do systemów regulacji oraz włączony jest blok lokalnych... fig.1

2 Elektroniczny układ dla radiometrycznych urządzeń pomiarowych i sterujących Zastrzeżenia patentowe 1. Elektroniczny układ dla radiometrycznych urządzeń pomiarowych i sterujących, zwłaszcza do określania parametrów jakościowych i technologicznych węgla, zawierający detektory pomiarowe z blokiem pomiarowym oraz blok pomiaru wilgoci, czujniki rejestrujące zmienny przepływ masy substancji i układ sterowania, znamienny tym, że detektory pomiarowe (6, 7) włączone są poprzez bloki pomiarowe (1, 2) do magistrali wewnętrznej (9) służącej do szeregowego przesyłu informacji, a dalej do centralnego systemu sterowania (10), do którego oddzielnie włączony jest miernik prędkości liniowej przesuwającej się porcji substancji (16) w postaci czujnika prędkości ruchu taśmy, przy czym centralny system sterowania (10) włączony jest pomiędzy magistralę wewnętrzną (9) i magistralę zewnętrzną (11), do której to magistrali (11) oddzielnie podłączone są tablica synoptyczna (12) i sieć komputerowa (13), natomiast do magistrali wewnętrznej (9) przyłączone są równolegle blok pomiaru wilgoci (3), blok pomiaru wysokości warstwy substancji (4), waga taśmociągowa (8), blok wysokiego napięcia (5) i odpowiednio blok standardowych sygnałów prądowych (15) umożliwiający włączenie układu do systemów regulacji oraz włączony jest blok lokalnych wyświetlaczy (14), przy czym każdy z bloków pomiarowych (1, 2) zawiera dwupoziomowy komparator (K) umożliwiający rozdzielenie impulsów pomiarowych na dwa kanały, w których zliczane są impulsy o wyodrębnionych, różnych amplitudach. 2. Elektroniczny układ według zastrz. 1, znamienny tym, że blok pomiarowy (1 i 2) złożony jest z dwupoziomowego komparatora (K), którego wyjścia połączone są poprzez licznik (L) z mikroprocesorem (up), natomiast do wejścia włączony jest wzmacniacz (W). 3. Elektroniczny układ według zastrz. 1, znamienny tym, że do centralnego systemu sterowania (10) włączony jest miernik prędkości liniowej przesuwającej się porcji substancji (16) w postaci generatora wewnętrznego służącego do ustalania cykli pracy i czasu trwania pomiarów. * * * Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny układ dla radiometrycznych urządzeń pomiarowych i sterujących, przeznaczony zwłaszcza do określania i pomiarów parametrów jakościowych i technologicznych węgla kamiennego z wykorzystaniem promieniowania jonizującego, stosowany zwłaszcza w zakładach przeróbczych kopalń do klasyfikacji sprzedawanego węgla. Znane jest z polskiego opisu patentowego nr urządzenie do pomiaru średnich ważonych parametrów jakościowych kopaliny zawierające układ sterujący sprzężony z generatorem impulsów drogi, połączony swymi wyjściami równolegle z blokiem pamięci programu i rejestrów operacyjnych, miernikami zawartości popiołu i wilgoci oraz z wejściami zakazu zliczania licznika masy. Wejście zliczające licznika masy połączone jest z wyjściem elektromechanicznej wagi taśmociągowej. Wyjście licznika masy jest połączone z blokiem pamięci programu i rejestrów operacyjnych, którego wejścia pomiarowe są połączone bezpośrednio z wyjściami mierników zawartości popiołu i wilgoci. Wyjście bloku pamięci programu i rejestrów operacyjnych jest połączone z układem mikroprocesorowym względnie układem operacyjnym kalkulatora będącym jednostką arytmetyczno-logiczną. Istotną wadą znanego urządzenia są ograniczone możliwości obróbki i przetwarzania sygnałów oraz brak możliwości rozbudowy urządzenia. Celem wynalazku jest taki układ dla urządzeń pomiarowych, w których wynik pomiarowy byłby rezultatem obliczanym na podstawie pomiarów wykonanych przez różne mierniki, zwłaszcza radiometryczne, oraz wynik pomiaru będący funkcją stanu urządzeń technologicznych określaną przez różne czujniki i funkcja ta byłaby kontrolowana przez układ podczas

3 trwania pomiaru. Celem wynalazku jest również obniżenie kosztów wykonania układu jak i jego uniwersalność, która umożliwiałaby wykorzystanie układu zarówno do pomiarów ciągłych przy taśmociągu jak i do pomiarów laboratoryjnych. Cele te udało się osiągnąć dzięki zastosowaniu elektronicznego układu zgodnie z niniejszym wynalazkiem. Istotą rozwiązania, według wynalazku, jest podział funkcjonalny elektronicznego układu do pomiarów własności fizykochemicznych substancji poddawanych pomiarom na bloki pomiarowe wielkości wejściowych i blok zarządzania, przetwarzania i transmisji danych uzyskanych na podstawie pomiarów. W układzie detektory pomiarowe włączone są poprzez bloki pomiarowe do magistrali wewnętrznej, służącej do szeregowego przesyłu informacji, a dalej do centralnego systemu sterowania. System ten włączony jest pomiędzy magistralę wewnętrzną i magistralę zewnętrzną. Do systemu sterowania oddzielnie włączony jest miernik prędkości liniowej przesuwającej się porcji węgla w postaci czujnika prędkości ruchu taśmy Korzystnym jest włączony miernik prędkości liniowej przesuwającej się porcji węgla w postaci generatora wewnętrznego, służącego do ustalania cykli pracy i czasu trwania pomiarów w warunkach laboratoryjnych. Do magistrali wewnętrznej przyłączone są równolegle blok pomiaru wilgoci, blok pomiaru wysokości warstwy substancji, waga taśmociągowa, blok wysokiego napięcia i odpowiednio blok standardowych sygnałów prądowych umożliwiający włączenie układu do systemów regulacji. Ponadto do tej magistrali wewnętrznej włączony jest blok lokalnych wyświetlaczy, który na bieżąco informuje o toczących się pomiarach i wyświetla na bieżąco żądane parametry badanej substancji. Natomiast do magistrali zewnętrznej włączone są oddzielnie tablica synoptyczna i sieć komputerowa. Każdy z bloków pomiarowych zawiera dwupoziomowy komparator umożliwiający rozdzielenie impulsów pomiarowych na dwa kanały, w których zliczane są impulsy promieniowania o dobranych, różnych amplitudach. Do wejścia komparatora włączony jest wzmacniacz, a wyjścia połączone są poprzez licznik z mikroprocesorem, którego wyjścia włączone są bezpośrednio z komparatorem. Zaletą układu według wynalazku, jest uniwersalność konstrukcji, która umożliwia szybkie zestawienie urządzeń pomiarowych takich jak wilgociomierze, popiołomierze dla pomiarów ciągłych i laboratoryjnych, gęstościomierze czy urządzenia do oznaczania zawartości siarki. Przedstawiony układ wydatnie skraca cykl projektowy nowych urządzeń oraz umożliwia wykonanie układu jednostkowego zgodnie z potrzebą użytkownika. Inną zaletą jest praktycznie nieograniczona ilość wejściowych bloków pomiarowych tworzących bloki funkcjonalne, które samodzielnie realizując swoje zadania odciążają główny procesor w systemie centralnego sterowania. Zaletą układu jest ponadto możliwość ciągłego pomiaru parametrów jakościowych węgla przemieszczanego na przenośniku taśmowym w warstwie o grubości od 30 mm. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu, a fig. 2 - schemat połączeń bloku pomiarowego. Bloki pomiarowe 1, 2 stanowią mikroprocesorowe urządzenia wejściowe do pomiaru liczby impulsów emitowanych ze źródła promieniowania jonizującego formowanych przez sondy scyntylacyjne w detektorach pomiarowych 6, 7. Blok pomiarowy 1 i 2 przedstawiony na fig. 2 złożony jest z dwupoziomowego komparatora K, do wejścia którego włączony jest wzmacniacz W, a wyjścia włączone są poprzez licznik L do mikroprocesora up, który również połączony jest bezpośrednio z komparatorem K. Mikroprocesor up wytwarza napięcie progowe zadziałania komparatora K. Impulsy promieniowania jonizującego po wzmocnieniu i przekroczeniu zadanych progów zadziałania komparatora K są zliczane w liczniku L. Dalsza ich obróbka matematyczna następuje w bloku mikroprocesora up. W bloku pomiarowym 1, 2 dokonuje się, według właściwego algorytmu, przeliczenie wyników pomiaru i przetworzenie go w postać gotowej danej cyfrowej. Tak przetworzone wyniki pomiarów oraz dane cyfrowe z wagi taśmociągowej 8, bloku pomiaru wilgoci 3, bloku pomiaru wysokości warstwy substancji 4 oraz bloku wysokiego napięcia 5 przesyłane są magistralą wewnętrzną 9 w standar-

4 dzie RS 485 do centralnego systemu sterowania 10, który przesyła wyniki końcowe pomiarów magistralą zewnętrzną 11 do tablicy synoptycznej 12 i sieci komputerowej 13, a także do bloku lokalnych wyświetlaczy 14. Blok lokalnych wyświetlaczy 14 wyświetla wyniki pomiarów wielkości wejściowych dokonywanych przez bloki pomiarowe 1, 2, 3, 4, oraz obliczonych przez centralny system sterowania 10 wyników końcowych. Bloki 1, 2, 3, 4 dokonują wstępnej obróbki statystycznej uzyskanych pomiarów w czasie rzeczywistym. Blok standardowych sygnałów prądowych 15 służy do awaryjnego włączenia układu do systemów regulacji. Oddzielnie do centralnego systemu sterowania włączony jest miernik prędkości liniowej przesuwającej się porcji węgla 16. Sygnały synchronizujące pomiary cząstkowe są generowane przez centralny system sterowania 10 do bloków pomiarowych 1, 2, 3, 4 i zależne są od przestrzennego rozmieszczenia detektorów pomiarowych 6, 7 i prędkości liniowej mierzonej porcji węgla. Czas rozpoczęcia kolejnych pomiarów uzależniony jest od impulsów generowanych przez miernik prędkości liniowej przesuwającej się porcji węgla 16 w postaci czujnika prędkości ruchu taśmy jeśli pomiary dokonuje się na przenośniku taśmowym. W przypadku gdy przyspieszenie liniowe badanej próbki jest zerowe lub jeśli pomiary dokonywane są w warunkach laboratoryjnych, to impulsy generowane są przez miernik 16 w postaci generatora wewnętrznego. Centralny system sterowania 10 gromadzi i synchronizuje dane pomiarowe, a także weryfikuje ich ustawienia. Dwupoziomowy komparator K, w miejsce powszechnie stosowanego komparatora okienkowego, określa impulsy mieszczące się w oknie pomiarowym oraz poza nim. Na tej podstawie centralny system sterowania 10 dokonuje automatycznie korekty położenia okna pomiarowego w celu ograniczenia błędu pomiaru oraz rozdzielenia impulsów pomiarowych na dwa kanały, z których każdy dotyczy innego zakresu amplitud impulsów czyli energii promieniowania i równocześnie wykonuje obliczenia w tych kanałach. Dane cyfrowe mierzonych wielkości fizyko-chemicznych i technologicznych są zapamiętywane i ulegają dalszemu przetworzeniu na końcową postać wyniku pomiaru w postaci parametrów jakościowych węgla w tym systemie 10. Następnie wyniki przesyłane są magistralą zewnętrzną 11 do tablicy synoptycznej 12 i sieci komputerowej 13 oraz do bloku lokalnych wyświetlaczy 14. Bloki pomiarowe 1, 2, 3, 4, wielkości wejściowych stanowią autonomiczne układy mikroprocesorowe przez co odciążają centralny system sterowania 10, z którym komunikują się przy pomocy magistrali wewnętrznej 9.

5 fig. 2

6 fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.