УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ КРАНА

Полезная модель относится к устройствам управления электроприводами грузоподъемных механизмов, в частности к устройствам управления электроприводами подъемного крана.
Известен аналог - устройство управления электроприводами крана - RU 2286305, 18.04.2005, содержащее управляющий блок, блок управления электроприводами, блок определения условий работы и состояния крана, блок преобразования аналоговых и цифровых сигналов и блок контроля состояния электроприводов. Управляющий блок соединен первым двухсторонним каналом связи с блоком преобразования, вторым двухсторонним каналом связи - с блоком определения условий работы и состояния крана. Блок управления электроприводами соединен с блоком контроля состояния электроприводов и блоком преобразования, а последний, в свою очередь, соединен с блоком контроля состояния электроприводов.
Недостатком аналога является ограниченная область применения - оно может эффективно использоваться только для одного или серии однотипных кранов. Это снижает технологичность проведения модернизации систем управления кранов, имеющих устаревшую систему управления. Устройство-аналог требует разработки отдельной системы управления под краны различных модификаций, что повышает трудоемкость и стоимость разработки подобных устройств управления. Это значительно усложняет обслуживание большого парка различных грузоподъемных механизмов.
Известен аналог - устройство управления электроприводами крана - RU 91998, 16.11.2009, принятое в качестве прототипа, содержащее подключенные к напряжению питания управляющий блок, средства шифрации и дешифрации аналоговых и цифровых сигналов, командоконтроллеры и органы управления грузоподъемным механизмом, средства сигнализации и индикации, блок индикации информации о состоянии грузоподъемного механизма, устройства управления электроприводами, датчики состояния и исполнительные устройства, блок определения условий работы, средство связи, отличающееся тем, что все блоки, входящие в состав устройства, выполнены в виде унифицированных, автономных блоков, каждый из которых отвечает за управление соответствующим механизмом или функциями грузоподъемного механизма, средство связи выполнено в виде единого, прозрачного для всех блоков двухстороннего канала связи, к которому подключены все блоки устройства, управляющий блок выполнен на базе подключенного к единому каналу связи единого управляющего микроконтроллера, программное обеспечение которого имеет модульную структуру, соответствующую механизмам и функциям грузоподъемного механизма, и включает в себя подключенные к управляющему микроконтроллеру датчики и исполнительные устройства, при этом в устройство введены блоки управления механизмами, которые выполнены автономными и каждый включает в себя подключенные к единому каналу связи устройство управления электроприводом и блок шифраторов и дешифраторов, к которому подключены датчики состояния и исполнительные устройства механизмов, а также в устройство введены один или несколько блоков взаимодействия с оператором, которые выполнены автономными и каждый включает в себя подключенный к единому каналу связи блок шифраторов и дешифраторов, к которому подключены органы управления и индикации, и введены один или несколько блоков ввода и распределения напряжения питания, которые выполнены автономными и каждый включает в себя подключенный к единому каналу блок шифраторов и дешифраторов, к которому подключены средства ввода и распределения напряжения питания.
Недостатком прототипа является низкая технологичность проведения модернизации систем управления кранов с применением устройства-прототипа и низкая технологичность обслуживания. Под модернизацией понимается замена устаревшей системы управления краном на новую, отвечающую современным требованиям. Такую модернизацию осуществляют, например, для портальных кранов Кировец КПМ20-10, Сокол КПП. Низкая технологичность обусловлена необходимостью проведения большого количества работ по адаптации устройства-прототипа к конкретной модификации крана. Для установки отдельных блоков контроля двигателей устройства-прототипа необходимо монтировать отдельные площадки около приводов, находящихся на высоте, на стреле или башне крана, протягивать дополнительную проводку питания, так как длины имеющейся проводки не хватит при таком расположении блоков. В устройстве-прототипе применяются тиристорные преобразователи в виде готовых универсальных решений блоков, которые являются покупными изделиями. Применение таких тиристорных преобразователей требует время для сборки электрической схемы взаимодействия этих элементов с устройством, задающим алгоритм работы, что требует дополнительного времени. Кроме того, такие тиристорные преобразователи имеют большие габариты и их невозможно разместить в шкафу небольших габаритов. Это означает, что блоки, в которые они входят, невозможно без перекоммутирования и без разбора поднять в машинное отделение крана и установить, так как машинные отделения указанных кранов и их аналогов имеют малые габариты. Поэтому монтаж оборудования требует внос блоков по отдельности и последующую коммутацию блоков. Обслуживание устройства является трудоемким по тем же причинам, а именно размещение блоков устройства в разных частях крана затрудняет доступ к ним, что затрудняет поиск неисправностей, замену блоков, осуществление «прозвона» коммутируемых участков электрических цепей.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении технологичности проведения модернизации системы управления крана и её дальнейшего обслуживания.
Технический результат достигается в устройстве управления электроприводами крана, содержащем управляющий блок, блоки управления электроприводами, блок сбора информации, имеются интерфейсы подключения датчиков оборотов, исполнительных устройств, пульта управления, имеется шкаф, все блоки размещены в шкафу, управляющий блок, блоки управления электроприводами, блок сбора информации выполнены в виде плат с микроконтроллерами, управляющий блок и блоки управления электроприводами размещены на крышке шкафа, имеются тиристорные мосты, которые установлены на боковой стенке шкафа на радиаторе охлаждения, каждый тиристорный мост имеет m≥2 интерфейсов подключения внутренней обмотки электропривода, в каждом блоке управления электроприводом реализованы функция коммутации тиристорного моста, функция сбора информации от датчика оборотов 15, функция коммутации тормоза, каждый блок управления электроприводом связан с управляющим блоком и с тиристорным мостом, блок управления электроприводом имеет интерфейс взаимодействия с датчиком оборотов, имеет m≥2 интерфейсов коммутации ступеней роторных резисторов электроприводов, блок сбора информации имеет интерфейс подключения концевиков движения.
На фиг.1 изображен общий вид устройства управления электроприводами крана.
На фиг.2 изображена схема соединения блоков устройства управления электроприводами крана.
На фиг.3 изображен вид шкафа в примере реализации устройства управления электроприводами крана.
На фиг.4 изображен вид крышки шкафа в примере реализации устройства управления электроприводами крана.
Устройство управления электроприводами крана содержит управляющий блок 1, блоки 2 управления электроприводами, блок сбора информации 3, имеются интерфейс подключения датчиков оборотов 4, интерфейс подключения электроприводов 5, интерфейс 6 подключения пульта управления 7, как показано на фиг.2, имеется шкаф 8, все блоки размещены в шкафу 8, как показано на фиг.1, управляющий блок 1, блоки управления электроприводами 2, блок сбора информации 3 выполнены в виде плат с микроконтроллерами, управляющий блок 1 и блоки управления электроприводами 2 размещены на крышке 9 шкафа 8, имеются тиристорные мосты 10, которые установлены на боковой стенке 11 шкафа 8 на радиаторе охлаждения 12, каждый тиристорный мост 10 имеет имеет m≥2 интерфейсов 13 подключения внутренней обмотки электропривода 14, в каждом блоке 2 управления электроприводом реализованы функция коммутации тиристорного моста 10, функция сбора информации от датчика оборотов 15, функция коммутации тормоза 16, каждый блок управления электроприводом 2 связан с управляющим блоком 1 и с тиристорным мостом 10, как показано на фиг.2, блок 2 управления электроприводом 14 имеет интерфейс 4 взаимодействия с датчиком оборотов 13, имеет m≥2 интерфейсов 5 коммутации ступеней роторных резисторов 17 электроприводов 14, блок сбора информации 3 имеет интерфейс 18 подключения концевиков 19 движения.
Рассмотрим пример конкретной реализации устройства управления электроприводами крана. Шкаф 8 выполнен из металла и имеет размеры: высота H=1200 мм, глубина h=300 мм, ширина L=1080 мм. Такие габариты позволяют минимизировать монтажные работы при модернизации старой системы управления, например, крана Кировец КПМ20-10. Управляющий блок, блоки управления электроприводами, блок сбора информации выполнены в виде плат с микроконтроллерами, которые изготавливают в заводских условиях специально для рассматриваемого устройства и в заводских условиях закрепляют в шкафу 8 и соединяют интерфейсами друг с другом и с тиристорными мостами 10 согласно схеме на фиг.2. Блок 2 управления электроприводами имеет функцию сбора информации от датчика оборотов, он выполнен в виде платы с микроконтроллером AT89C51ED2-RLTUM и интерфейсами для подключения коммутатора электрогидротолкателя тормоза 16, подключения выводов ступеней роторных резисторов 17 для управления ступенями электропривода 14, подключения датчиков оборотов 15. Такое распределение функционала позволило разгрузить канал связи, то есть использовать меньшее количество проводки по сравнению с устройством-прототипом для связи блоков, что позволило уменьшить габариты и упростить обслуживание - так как в таком случае быстрее осуществляется «прозвонка» и выявление неисправности. Это позволило также разгрузить управляющий блок 1 и сделать его меньших размеров, а также исключить промежуточный блок - блок диагностики, что также способствовало уменьшению габаритов устройства и размещению блоков в компактном шкафу 8.
На задней стенке шкафа 8 размещены автоматы защиты питания 20, как показано на фиг.1, 3. Управляющий блок 1 и блоки 2 управления электроприводами размещены на крышке 9. Тиристорные мосты 10 установлены на боковой стенке 11 шкафа 8 на радиаторе охлаждения 12, как показано на фиг.1, 4. Перечисленное размещение элементов устройства выбрано, во-первых, по причине оптимальной компоновки, что обеспечивает минимизацию габаритов устройства. Во-вторых, из соображения удобства обслуживания блоков 1 и 2, которые расположены на крышке 9 на алюминиевых направляющих 21, поэтому легко демонтируются и легко «прозваниваются» при поиске неисправности. Расположение тиристорных мостов 10 на стенке 11 выбрано исходя из требования оптимального отвода тепла от радиатора 12 тиристорного моста 10, а также минимального расстояния до блоков 2.
Вместо применения тиристорного преобразователя в виде покупного готового решения со своим блоком управления и своим корпусом, как выполнено в устройстве-прототипе, в шкаф 8 устанавливают тиристорный мост 10, который собирают на заводе-изготовителе предлагаемого устройства в указанном месте. Поэтому функция управления тиристорным мостом 10 реализована в блоке 2 управления электроприводом. Такое размещение тиристоров позволяет разместить всё в одном шкафу 8 и собрать сразу всю электрическую схему управления в заводских условиях, получив готовое для эксплуатации устройство. Это минимизирует трудозатраты при проведении модернизации системы управления крана. В устройстве-прототипе применены тиристорные преобразователи в виде покупных готовых решений, которые имеют большие габариты. Их не удалось бы разместить в отдельном шкафу сопоставимых габаритов. Следовательно, потребовалось бы время для сборки электрической схемы взаимодействия этих элементов с устройством, задающим алгоритм работы.
Устройство по предложенной полезной модели имеет малые габариты и выполнено в виде одного устройства, которое собирают на заводе-изготовителе, поэтому его возможно поднять в машинное отделение крана и установить даже несмотря на стесненные проходы машинного отделения.
Для модернизации системы управления краном старое оборудование системы управления крана демонтируют, устройство управления электроприводами крана согласно предлагаемой полезной модели размещают в машинном отделении. Для этого туда заносят устройство в сборе (шкаф 8). Для соединения с электроприводами крана используют проводку старой системы питания, что экономит время, требующееся для прокладки новой проводки. После установки шкафа 8 в машинном отделении крана к интерфейсам блоков подключают провода привода электроприводов 14, концевиков 19 движения, датчиков оборотов 15, пульта управления 7, электрогидротолкателей тормозов 16. Концевик 19 движения - это коммутатор, срабатывающий при достижении рабочего узла крана предельного положения. Для установки отдельных блоков управления электроприводом устройства-прототипа требовалось бы монтировать отдельные площадки около приводов, устанавливать на них блоки управления электроприводами, все блоки коммутировать между собой на кране, протягивать дополнительную проводку, так как длины старой бы не хватило при таком расположении. Это значительно более трудозатратно, чем монтаж предлагаемого устройства.
Благодаря тому, что блок 2 управления электроприводом 14 имеет m≥2 (в примере конкретной реализации - три) интерфейса 5 коммутации ступеней роторных резисторов 17 электроприводов 14, устройство унифицировано для кранов различной модификации. Например, краны Кировец КПМ20-10 и Сокол КПП являются портальными кранами, отличающиеся количеством приводов. У Кировца имеется три привода лебедок: главная, вспомогательная и микроподъём. Конструкцией крана не предусмотрен одновременный режим работы - применяют либо главный привод, либо вспомогательный, либо микроподъём, что позволяет управлять тремя электроприводами 14 одним тиристорным мостом 10 и одним блоком 2 управления электроприводом 14. Это позволяет сократить время монтажа за счет возможности установить все в один шкаф 8. На каждый привод уже имеется проводка питания со старой системы. Протягивают только провод к датчикам приводов. Главный привод, вспомогательный и микроподъём подключают к одному блоку 2 управления электроприводом. В случае монтажа устройства-прототипа необходимо было бы монтировать каждый блок управления электроприводом около каждого электропривода, после этого коммутировать блоки между собой, для этого протягивать новую проводку, что требует значительного времени. Длины старой проводки для этого бы не хватило из-за перекоммутации.
Благодаря перечисленным отличительным признакам устройства управления электроприводами крана удалось повысить технологичность проведения модернизации системы управления крана, а также её дальнейшего обслуживания благодаря минимальному количеству новых связей и благодаря размещению всех блоков в одном шкафу.