способ управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик, касающихся нагрузки, геометрии крана и режима его работы, основанный на измерении сигналов, пропорциональных этим характеристикам, первичной обработке указанных сигналов, преобразованных в цифровую форму, в соответствии с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок обработки, координации этой обработки сформированной импульсной последовательностью в реальном масштабе времени, их индикации и в случае превышения ими допустимых значений формировании управляющих сигналов и подаче последних на исполнительное устройство, отличающийся тем, что задают временной интервал, а о действительно имеющем место превышении сигналами, пропорциональными характеристикам подъемных механизмов допустимых значений, судят в случае появления прошедших первичную обработку сигналов, превысивших установленный пороговый уровень в указанном временном интервале, при этом записывают в долговременную энергонезависимую память для хранения в неизменном виде прошедшие первичную обработку сигналы, пропорциональные указанным характеристикам, для учета ресурса работы крана под нагрузкой, время появления указанных сигналов, превысивших установленный пороговый уровень, и сформированные управляющие сигналы с возможностью считывания в случае необходимости.

2. Устройство для управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик, касающихся нагрузки, геометрии крана и режима его работы, содержащее выполненный с входом прерывания цифровой вычислительный блок, информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, информационный двунаправленный вход-выход - с входом-выходом цифрового запоминающего блока, имеющего контроллер памяти и оперативное запоминающее устройство, а информационный выход соединен с входом синтезатора звука и блоком визуальной индикации, n датчиков аналоговых параметров крана, подключенных к входам аналого-цифрового преобразователя, m датчиков дискретных параметров и сигналов о работе крана, соединенных с третьими информационными входами цифрового вычислительного блока, таймер, подключенный выходом к входу прерывания цифрового вычислительного блока, и цифровой управляемый фильтр, вход управления которого подключен к упомянутому выходу таймера, информационный вход - к упомянутому информационному выходу цифрового вычислительного блока, а выход - к исполнительному блоку, отличающееся тем, что таймер включает в себя формирователь отметок реального времени, выходом которого образован второй выход таймера, подключенный к второму входу цифрового запоминающего блока, а выход цифрового управляемого фильтра соединен с третьим входом цифрового запоминающего блока, снабженного блоком долговременной энергонезависимой памяти с входами, которыми образованы упомянутые второй и третий входы цифрового запоминающего блока, и входом, предназначенным для занесения обработанных в цифровом вычислительном блоке сигналов, пропорциональных характеристикам грузоподъемных механизмов, и регистрируемых параметров, причем цифровой запоминающий блок имеет двунаправленный вход-выход для считывания-записи информации посредством контроллера памяти, а цифровой вычислительный блок выполнен с дополнительным двунаправленным входом-выходом с возможностью считывания результатов промежуточных вычислений.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к подъемно-транспортным механизмам и предназначено для фиксации параметров грузоподъемных механизмов и защиты их от перегрузки.

Известен способ ограничения грузоподъемности стрелового крана [1], основанный на измерении сигналов, пропорциональных длине и углу наклона стрелы, а также усилию в гидроцилиндре и углу его наклона, вычисляют sin и cos этих сигналов, результат суммируют, делят, умножают и сравнивают с номинальным значением сигнала, пропорциональным нагрузке для данной длины и угла наклона стрелы. При превышении сигналом номинального значения нагрузки происходит коммутация цепи управления краном.

Известен ограничитель грузоподъемности стрелового крана [1], содержащий датчики длины и угла наклона стрелы, подключенные первый непосредственно, а второй через блок вычисления косинуса к входам блока умножения, выход которого связан с входом сумматора, датчики усилия и угла наклона гидроцилиндра наклона стрелы, блок деления и блок компараторов, выход которого включен в цепь управления краном, кроме того, он дополнительно снабжен блоками умножения и сумматором, входы которого соединены с датчиком угла наклона стрелы и гидроцилиндра, блоками вычисления синуса, входы которых подключены соответственно к датчику угла наклона стрелы и выходу второго сумматора, а выходы - к второму входу первого сумматора и входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с датчиком усилия, а выход подключен к входу блока деления, второй вход которого подсоединен к выходу первого сумматора, а выход через 3-ий блок умножения подключен к входу блока коммутаторов, причем входы 4-го блока умножения соединены с выходом 1-го блока умножения, а выход - с вторым входом 3-го блока умножения, входы 5-го блока умножения подключены соответственно к датчику длины стрелы и выходу блока деления, а выход - к второму входу блока компараторов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является осуществляющий управление грузоподъемными механизмами способ ограничения грузоподъемности стрелового крана [2], основанный на выдаче аналоговых сигналов, зависящих от нагрузки, их преобразования в цифровой вид, обработке этих сигналов и дискретных параметров и сигналов, совместно с предварительно запомненными сигналами, координируя при этом эту обработку сформированной импульсной последовательностью сигналов. Информация перерабатывается в значения, отражающие работу крана, и в случае превышения допустимых значений нагрузки вырабатывается команда "Перегрузка". Величина времени, в течение которого непрерывно должна вырабатываться команда "Перегрузка", определяется динамикой работы крана.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является осуществляющий управление грузоподъемными механизмами электронный ограничитель грузоподъемности крана, содержащий выполненный с входом прерывания цифровой вычислительный блок, один из информационных входов которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй двунаправленный - с входом и выходом цифрового запоминающего блока, а информационный выход соединен с входами синтезатора звука, и блока визуальной индикации, n датчиков аналоговых параметров крана, подключенных к входам аналого- цифрового преобразователя, m датчиков дискретных параметров и сигналов о работе крана, соединенных с третьими информационными входами цифрового вычислительного блока, а также таймер, подключенный выходом к входу прерывания цифрового вычислительного блока и цифровой управляемый фильтр, вход управления которого подключен к упомянутому выходу таймера, информационный вход - к упомянутому информационному выходу цифрового вычислительного блока, а вход - к исполнительному блоку [3].

Недостатками известных устройств являются эксплуатационная ненадежность, неполный объем регистрируемых параметров, невозможность использования ограничителя грузоподъемности без доработки для различных типов кранов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их, характеристик, касающихся нагрузки, геометрии крана и режима его работы и устройства для его осуществления. В состав регистрируемых параметров входят: превышение скорости передвижения крана с фиксацией времени (даты) события, превышение грузовых характеристик при его работе с фиксацией времени (даты) и величины превышения, учет ресурса работы крана под нагрузкой. Кроме того, объем и состав регистрируемых параметров при необходимости может изменяться. Предлагаемое устройство может быть использовано в различных типах грузоподъемных механизмов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их, характеристик, касающихся нагрузки, геометрии крана и режима его работы, основанном на измерении сигналов, пропорциональных этим характеристикам, первичной обработке указанных сигналов, преобразованных в цифровую форму, в соответствии с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок обработки, координации этой обработки сформированной импульсной последовательностью в реальном масштабе времени, их индикации и в случае превышения ими допустимых значений формировании управляющих сигналов и подаче последних на исполнительное устройство задают временной интервал, а о действительно имеющем место превышении сигналов, пропорциональных характеристикам подъемных механизмов над допустимым значением, судят в случае появления прошедших первичную обработку сигналов, превысивших установленный пороговый уровень в указанном временном интервале, при этом записывают в долговременную энергонезависимую память для хранения в неизменном виде прошедшие первичную обработку сигналы, пропорциональные указанным характеристикам, для учета ресурса работы крана под нагрузкой, время появления указанных сигналов, превысивших допустимый установленный уровень, величину и сформированные управляющие сигналы с возможностью считывания в случае необходимости. А в устройстве для управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их, характеристик, касающихся нагрузки, геометрии крана и режима его работы, содержащем выполненный с входом прерывания цифровой вычислительный блок, один из информационных входов которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, другой - двунаправленный - с входом и выходом цифрового запоминающего блока, а информационный выход соединен с входом синтезатора звука и блоком визуальной индикации, n датчиков аналоговых параметров крана, подключенных к входам аналого-цифрового преобразователя, m датчиков дискретных параметров и сигналов о работе крана, соединенных с третьими информационными входами цифрового вычислительного блока, таймер, подключенный выходом к входу прерывания цифрового вычислительного блока и цифровой управляемый фильтр, вход управления которого подключен к упомянутому выходу таймера, информационный вход - к упомянутому информационному выходу цифрового вычислительного блока, а выход - к исполнительному блоку, таймер включает в себя формирователь отметок реального времени, выходом которого образован второй выход таймера, подключенный к второму входу цифрового запоминающего блока, а выход цифрового управляемого фильтра соединен с третьим входом цифрового запоминающего блока, снабженного блоком долговременной энергонезависимой памяти с входами, которыми образованы упомянутые второй и третий входы цифрового запоминающего блока, и входом, предназначенными для занесения обработанных в цифровом вычислительном блоке сигналов, пропорциональных характеристикам грузоподъемных механизмов, и регистрируемых параметров, причем цифровой запоминающий блок имеет двунаправленный вход-выход для считывания-записи информации посредством контроллера памяти, а цифровой вычислительный блок выполнен с дополнительным двунаправленным входом-выходом с возможностью считывания результатов промежуточных вычислений.

Таймер может быть выполнен на микросхеме RTC-63421А, цифровое вычислительное устройство - на микросхеме H1013BM1, аналого-цифровой преобразователь - на микросхеме AD78581LAR, цифровой запоминающий блок - на микросхемах AT29C020 и 537PY10, датчики дискретных параметров и сигналов 588BT1, 588BA1, датчики аналоговых параметров крана (датчики давления MА 2500, датчики наклона и длины стрелы СП4-8 и редуктор), синтезатор звука на микросхемах AD7945N, 174УН19 и TS-G1030, блок визуальной индикации-ИЖЦ21-4/7, исполнительный блок - РЭН34.

На фиг.1 представлена блок-схема ограничителя грузоподъемности стрелового крана; на фиг.2 - блок-схема запоминающего блока; на фиг.3 - блок-схема таймера.

Устройство управления и фиксации характеристик грузоподъемных механизмов содержит цифровой вычислительный блок 1, информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 2, а второй двунаправленный информационный вход подключен к входу-выходу цифрового запоминающего блока 3, информационный выход цифрового вычислительного блока связан с входом синтезатора звука 4 и блоком 5 визуальной индикации, исполнительный блок 6 представляет собой устройство коммутации силовых цепей крана. Аналого-цифровой преобразователь 2 соединен с n датчиками 7 аналоговых параметров крана, а входы цифрового вычислительного блока 1 подключены к m датчикам дискретных параметров и сигналов о работе крана 8. Таймер 9, выход которого связан с m + 1 выходом цифрового вычислительного блока 1 и входом управляемого цифрового фильтра 10, соединен с выходом цифрового вычислительного блока 1, а выход подключен к исполнительному блоку 6.

Цифровой запоминающий блок 3 содержит подключенный своими входами к внутренней шине контроллер 11, выход которого является двунаправленным входом-выходом считывания-записи цифрового запоминающего блока, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 12, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13, блок долговременной энергонезависимой памяти 14, второй вход которого подключен к таймеру, а третий - к цифровому управляемому фильтру, причем второй двунаправленный вход ОЗУ, выход ПЗУ и третий двунаправленный вход блока долговременной энергонезависимой памяти объединены и подключены к цифровому вычислительному блоку 1. Кроме того, таймер 9 состоит, например, из генератора 15 импульсной последовательности, соединенного с формирователем 16 отметок реального времена.

Датчики аналоговых параметров крана выдают сигналы, зависящие от нагрузки и геометрии крана, на аналого-цифровой преобразователь 2, цифровой вычислительный блок 1 управляет многоканальным аналого- цифровым преобразователем 2 так, что аналоговые измерительные сигналы последовательно преобразуются в цифровую форму и поступают в цифровой вычислительный блок 1, кроме того, цифровой вычислительный блок 1 производит опрос датчиков 8 на предмет получения дискретных параметров и сигналов, содержащих информацию о режиме работы крана. Цифровой вычислительный блок 1 перерабатывает эту информацию вместе с информацией, извлекаемой из ПЗУ 13 запоминающего блока 3. Таймер 9, выполненный, например, в виде генератора импульсной последовательности, координирует работу цифрового вычислительного блока 1.

Информация перерабатывается в параметры, отражающие работу крана, которые подводятся к блоку 5 визуальной индикации, а в зависимости от величины загрузки формируются предупреждения, подаваемые на синтезатор звука, и в случае превышения допустимых значений нагрузки вырабатывается команда "Перегрузка", которая поступает по информационному входу с цифрового вычислительного блока 1 на управляемый цифровой фильтр 10. Кроме того, на управляемый цифровой фильтр 10 поступает сигнал с таймера (импульсная последовательность сигнала). Цифровой управляемый фильтр формирует сигнал на исполнительное устройство и одновременно подает его на долговременную энергонезависимую память 14, на нее же поступает сигнал с формирователя отметок реального времени. Из цифрового вычислительного блока 1 обработанные сигналы, пропорциональные регистрируемым параметрам, заносятся в блок энергонезависимой памяти для дальнейшего считывания через контроллер памяти 11. Постоянное запоминающее устройство выдает команды в цифровой вычислительный блок 1 для управления обработкой сигналов в нем, а в оперативное запоминающее устройство 12 заносятся результаты промежуточных вычислений, которые могут быть считаны либо через контроллер памяти, либо обратно самим цифровым вычислительным блоком.