СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫМИ КРАНАМИ (СДУ)

Область техники
Данное техническое решение относится к управляющим и регулирующим системам общего назначения, а именно, к средствам и системам управления грузоподъемными кранами.
Уровень техники
Известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ (патент РФ на полезную модель №43417, заявка №2004127810 от 20.09.2004 г., опубликовано 10.01.2005 г., бюл. №1), включающее корпус, вал, на котором расположены кулачковые шайбы, рукоятку переключения, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительным валом с кулачковыми элементами и рукояткой переключения, причем свободные концы валов расположены в подшипниковой опоре, установленной внутри корпуса.
Недостатком известного аналога является отсутствие в его функциональных возможностях способности управлять дистанционно по беспроводному каналу грузоподъемными кранами.
Другим аналогом заявляемого технического решения является СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БОЛЬШЕГРУЗНЫМ КРАНОМ (патент РФ на полезную модель №43257, заявка №2004128586/22 от 28.09.2004 г., опубликовано 10.01.2005 г., бюл. №1), содержащая блоки контроля веса груза, перемещения крана, высоты подъема крюка, вылета стрелы, поворота платформы, датчика скорости ветра, датчик азимута,
подключенные через блок обработки информации к блоку управляющих реле, связанных с агрегатами крана, отличающаяся тем, что блок контроля веса груза выполнен в виде датчика веса, один конец которого закреплен шпилькой на кулисе, а другой конец через узел сопряжения в виде талрепа закреплен на распорке, блок контроля перемещения крана и блок контроля высоты подъема крюка выполнены каждый в виде датчика азимута, зафиксированного кронштейном на корпусе редуктора и связанного выходом редуктора узлом сопряжения в виде передаточного вала, установленного в выходном отверстии редуктора и закрепленного на входе датчика гайкой, а вход редуктора через другой узел сопряжения в виде передаточного вала, установленного на оси входного отверстия редуктора, связан с осью колеса ходовой тележки крана или осью грузовой лебедки соответственно, блок контроля вылета стрелы и блок контроля поворота платформы крана выполнены каждый в виде датчика азимута, установленного на крышке концевого выключателя посредством узла сопряжения в виде цилиндрического штифта с внутренней резьбой, один конец которого через отверстие, выполненное в крышке концевого выключателя, закреплен на оси кулачкового блока концевого выключателя, а на другом конце штифт закреплен датчик азимута, зафиксированный гайкой и шпилькой.
Недостатком данного аналога является невозможность дистанционного радиоуправления большегрузными кранами и излишняя усложненность системы.
Следующим аналогом заявляемого технического решения является УСТРОЙСТВО РАДИОУПРАВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ КРАНОМ «КОМКОН УРМКК» (рекламные материалы, фирма НПП Система+Сервис, Украина 610001, Харьков, пр. Гагарина, 4, www.komkon.com,ua), предназначенное для передачи и приема радиосигналов управления механизмами мостового подъемного крана и содержащего в составе приемо-передающего пульта модуль микромощного трансивера, модуль клавиатурной панели, модуль контроллера пульта и антенну, а также трансивер приема и контроллер управления механизмами крана.
Недостатком данного аналога является излишняя усложненность и дороговизна комплекта.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является СИСТЕМА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ КРАНОМ («РАДУК 3-МЗК-У2» РУЗк.00.00.00.00-07, ООО «Фирма «РАДУК», 115054, г, Москва, ул. Дубинская, 68), предназначенная для дистанционного управления по радиоканалу с помощью кнопочного пульта мостовым краном и состоящая из передающего и приемного комплектов.
Недостатком известного устройства является сложность и дороговизна комплекта управления.
Сущность технического решения
Известна система управления грузоподъемными кранами, содержащая пульт управления (ПУ), блок управления (БУ) и внешнюю антенну, соединенную с блоком управления.
Целью настоящего технического решения является расширение функциональных возможностей, создание надежного комплекта, улучшение стоимостных показателей.
Для достижения указанного технического результата пульт управления содержит антенну WA1, приемопередатчик RF, соединенный с антенной WA1, узел логический УЛ1, содержащий микроконтроллер МК1 с узлом интерфейса BJ, соединенный через узел интерфейса BJ с приемопередатчиком RF с помощью первой группы входов-выходов, супервизором питания СВП и пакетом программного обеспечения ПО1, клавиатуру KB, соединенную с микроконтроллером МК1 через вторую группу входов-выходов, узел преобразования питания УПП, выход которого соединен с входом супервизора питания СВП микроконтроллера МК1, ключ-марку КМ, выход которого соединен с входом узла преобразования питания УПП, батарею аккумулятора GB, выход которой соединен со входом ключа-марки КМ, блок управления (БУ) содержит модуль радиоканала МРК, содержащий приемопередатчик RF, соединенный с выходом блока управления для подключения внешней антенны WA2, узел логический УЛ2, содержащий микроконтроллер МК2 с узлом интерфейса BJ, подключенный с помощью узла интерфейса BJ к приемопередатчику RF модуля радиоканала МРК, и пакетом программного обеспечения ПО1, программируемую логическую интегральную схему ПЛИС, первые выход и вход которой соединены соответственно со вторым входом и первым выходом микроконтроллера МК2, пакет программного обеспечения ПО2, соединенный со вторым входом ПЛИС, узел гальванической развязки УГР, вход которого соединен со вторым выходом ПЛИС, а также узел коммутации силовых цепей УКСЦ, вход которого соединен с выходом узла гальванической развязки УГР, переключатель режима работы ПРР, первый вход которого соединен с выходом узла коммутации силовых цепей УКСЦ, второй вход - с выходом ручного управления РУ, а два выхода соответственно с двумя входами исполнительных механизмов крана.
Пульт управления также содержит ключ-марку, индикатор питания PWR, индикатор режима MODE, кнопку «СТАРТ», кнопку «СТОП», кнопку «Подъем», кнопку «Кран вперед», кнопку «Большой скорости», кнопку «Спуск», кнопку «Кран назад», кнопку «Тележка влево», кнопку «Тележка вправо».
Внешняя антенна выполнена в виде штыря, цилиндрического трубчатого корпуса, основания из изоляционного материала и скобы с планкой крепления к трубчатым конструкциям и кабеля для соединения с модулем радиоканала блока управления.
Перечень чертежей
На фиг.1 приведена структурная схема системы дистанционного управления грузоподъемными кранами (СДУ).
На фиг.2 приведен чертеж общего вида пульта управления (ПУ).
Пример варианта выполнения технического решения
На фиг.1 обозначены: 1 - пульт управления (ПУ) в составе: 2 - антенна WA1, 3 -приемопередатчик RF, 4 - узел логический УЛ1, 5 - микроконтроллер МК1, 6 - узел интерфейса Bit Jockey BJ, 7 - супервизор питания СВП, 8 - пакет программного обеспечения ПО1, 9 - клавиатура KB, 10 - узел преобразования питания УПП, 11 - ключ-марка KM, 12 - батарея аккумуляторная GB, 13 - блок управления (БУ), в его составе модуль радиоканала МРК 14, состоящий из приемопередатчика RF 3, узла логического УЛ2 15, в который входит 16 - микроконтроллер МК2 с узлом интерфейса BJ 6 и пакетом программного обеспечения ПО1 8, 17 - программируемая логическая интегральная схема ПЛИС, а также пакета программного обеспечения ПО2 18 и узла гальванической развязки УГР 19, 20 - узел коммутации силовых цепей УКСЦ, 21 - переключатель режимов работы ПРР, 22 - внешняя антенна WA2.
На фиг.1 дополнительно обозначены: 23 - исполнительные механизмы крана, 24 -ручное управление.
На фиг.2 дополнительно обозначены: 25 - индикатор питания PWR, 26 -индикатор режима MODE, 27 - кнопка «СТАРТ» SB 1, 28 - кнопка «СТОП» SB2, 29 -кнопка «Подъем» SB3, 30 - кнопка «Кран вперед» SB4, 31 - кнопка «большой скорости» SB5, 32 - кнопка «Спуск» SB6, 33 - кнопка «Кран назад» SB7, 34 - кнопка «Тележка влево» SB8, 35 - кнопка «Тележка вправо» SB9.
Система дистанционного управления грузоподъемными кранами (СДУ) предназначена для дистанционного управления по радиоканалу с помощью кнопочного пульта мостовым краном грузоподъемностью до 10 т.
- передающий комплект - пульт управления ПУ;
- приемный комплект - блок управления БУ.
Технические характеристики.
Электропитание блока управления БУ СДУ - переменный ток напряжением 380 В (+10%, -15%) частотой 50±1 Гц.
Электропитание пульта управления ПУ осуществляется от аккумуляторной батареи размера АА емкостью не менее 1500 мА/ч.
Радиус действия системы - 50 м.
Мощность передатчика не превышает 10 мВт, рабочая частота 433±1 МГц, что не требует разрешения в территориальных органах Россвязьнадзора.
При оснащении крана данной системой сохраняется возможность переключения с дистанционного управления на ручное и обратно.
Габаритные размеры:
- шкаф БУ - не более 1500×1000×350 мм;
- корпуса ПУ - не более 24×70×192 мм.
Масса:
БУ - не более 80 кг;
ПУ - не более 0,35 кг.
Система по климатическому исполнению относится к категории «ТУ» по ГОСТ 15150-69.
В зависимости от места размещения при эксплуатации система относится к категории 2 по ГОСТ 15150-69.
Работоспособность системы не нарушается при воздействии на него синусоидальной вибрации до 25 Гц при амплитуде до 0,1 мм.
Предельные рабочие значения климатических условий эксплуатации:
- температура окружающего воздуха - от плюс 1°С до плюс 50°С;
- относительная влажность - 80% при температуре воздуха плюс 25°С;
- атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.).
Устройство и работа
Система состоит из блока управления БУ, пульта управлении ПУ и внешней антенны WA2, соединенной с блоком управления.
После включения ключа-марки КМ 11 пульта управления ПУ 1 питание с аккумуляторной батареи GB 12 поступает на узел преобразования питания УПП 10, где формируется необходимый уровень напряжения, контролируемый супервизором питания СВП 7 узла логического УЛ1 4. Микроконтроллер МК1 5 узла логического УЛ1 4 является программируемым элементом схемы. При подаче питания на узел логический УЛ1 4 микроконтроллер МК1 5 начинает постоянно сканировать клавиатуру KB 9 и, при нажатии кнопки управления (или определенной комбинации кнопок), формирует через узел интерфейса BJ 6 управляющие сигналы для приемопередатчика RF 3 пульта. Приемопередатчик является радиомодулем, работающим на частоте 433,92 МГц. Тип
модуляции - ЧМ. Высокочастотный сигнал приемопередатчика RF 3 через антенну WA1 2 пульта управления передается на соответствующий приемник радиосигнала.
Переключателем режима работы ПРР 21 блока управления БУ 13 осуществляется переключение крана с ручного управления на дистанционное управление по радиоканалу. При переключении ПРР 21 в положение дистанционного управления блок управления БУ13 включается, а ручное управление крана отключается и блокируется. Радиосигнал с антенны WA2 22 поступает на вход приемопередатчика RF 3 модуля радиоканала МРК 14 блока управления БУ 13 и через узел интерфейса BJ 6 далее на микроконтроллер МК2 16. Микроконтроллер МК2 1 6 по программе подает кодовую комбинацию, соответствующую нажатой кнопке пульта управления, на программируемую логическую интегральную схему ПЛИС 17, которая контролирует его работу и при нарушении алгоритма работы приводит микроконтроллер в исходное состояние посредством сигнала watchdog таймера WD. Программируемая логическая интегральная схема ПЛИС 17 обрабатывает кодовую комбинацию и выдает управляющий сигнал через узел гальванической развязки УГР 19 на узел коммутации силовых цепей УКСЦ 20. Узел коммутации силовых цепей УКСЦ 20 непосредственно включает исполнительные механизмы крана ИМК 23.
Использование по назначению.
Подготовки системы к работе
Перед началом работ крановщик-оператор должен выполнить следующие операции.
Проверить готовность крана к работе, отсутствие на кране незакрепленных предметов.
Из защитной панели крана должен быть вынут «ключ-бирка», используемый при работе из кабины крана.
Установить переключатель вида управления в положение «РАДИО».
Подать напряжение питания на кран.
Получить в установленном порядке пульт управления 1, заряженную аккумуляторную батарею 12 (2 элемента АА) и ключ-марку 11.
Произвести визуальный осмотр пульта и убедиться в отсутствии видимых повреждений, вмятин, поломок кнопок управления, антенны.
Подключить к пульту аккумуляторную батарею GB 12, включить ключ-марку 11, проконтролировать на пульте включение светодиода «PWR» 25, включение на кране лампы контроля.
На пульте нажать и отпустить кнопку  27, проверить выключение на кране лампы контроля и кратковременное включение звукового сигнала.
Нажать и отпустить кнопку  28, проверить включение на кране лампы контроля.
Порядок работы
Включить на пульте управления ключ-марку. При этом на кране должна включиться лампа контроля.
Нажать и отпустить на пульте кнопку  27. При этом на кране должны кратковременно включиться звуковой сигнал и выключиться лампа контроля.
Управление механизмами крана.
Для управления механизмом передвижения крана необходимо нажать кнопку  SB4 30. При этом кран начинает движение вперед.
При необходимости передвижения крана в противоположном направлении, необходимо нажать кнопку  SB7 33.
Для включения механизма передвижения тележки влево, необходимо нажать кнопку  SB8 34.
Для включения механизма передвижения тележки вправо, нажать кнопку  SB9 35.
Для включения механизма подъема нажать кнопку  SB3 29, для спуска - кнопку  SB6 32.
Для разгона механизма в установленном направлении до номинальной скорости
необходимо, не отпуская кнопку  SB3 29 или  SB6 32, нажать кнопку  SB5 31.
Включение звукового сигнала в любой момент времени осуществляется нажатием кнопки  SB1 27.
При необходимости аварийного выключения системы нужно нажать кнопку  SB2 28. Для возобновления работы - нажать и отпустить кнопку  SB1 27.
При временном или окончательном прекращении работ, необходимо нажать кнопку  SB2 28, а затем выключить ключ-марку 11 пульта управления.
После окончания всех работ необходимо отключить от крана сетевое напряжение питания.
При разряде аккумуляторной батареи пульта управления (должен мигать светодиод «PWR» 26) необходимо выключить ключ-марку 11, вынуть батарею и подвергнуть ее подзарядке.
Промышленная применимость
Предложенная система обладает широкими функциональными возможностями, лучшими стоимостными характеристиками, повышенной надежностью, хорошей ремонтопригодностью.
Изготовлены два опытных образца, проведены испытания, подтвердившие заявляемые технические характеристики.