УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ

Устройство относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к устройствам регистрации, хранения и индикации параметров работы грузоподъемной машины.
Известно устройство для управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик, содержащее вычислитель, цифровое запоминающее устройство, аналоговые датчики параметров и дискретные датчики положения оборудования, таймер, информационные и исполнительные блоки, создающее управляющий сигнал на отключение механизмов грузоподъемной машины, когда величина сигнала датчика, контролирующего фактическую нагрузку, превысит величину сигнала датчиков, определяющих допустимое значение нагрузки [Патент Российской федерации №2116240, В 66 с 23/90, 1998, Бюл. №21]. В составе этого устройства содержится запоминающий блок, обеспечивающий регистрацию параметров грузоподъемного механизма.
Недостатком такого устройства является недостаточная точность контроля и соответственно регистрации параметров, вызванная погрешностями узлов установки датчиков на машине, а также наличием (в некоторых случаях) датчиков, сигналы которых не пропорциональны контролируемому параметру.
Известно устройство для управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик, содержащее помимо блоков и датчиков патента №2116240 мультиплексную линию связи между блоками и датчиками и блоком визуальной индикации [Патент на полезную модель №38747, В 66 с 23/90, 2004, Бюл. №19 (прототип)].
Недостатком такого устройства является отсутствие разделения области памяти регистратора на функциональные блоки и осуществление между ними связей, обеспечивающих повышение быстродействия и надежности обрабатываемой, регистрируемой и хранимой информации.
Другим функциональным недостатком устройства (прототипа) является отсутствие контроля за действиями оператора (крановщика) и отсутствие управляющего и информационного сигнала при достижении регистрируемым параметром порогового значения.
Цель полезной модели - повышение точности и надежности регистрации, хранения и индикации параметров грузоподъемной машины и обеспечение обслуживающего персонала информацией о текущих и предельных значениях регистрируемых показателей работы грузоподъемной машины.
Цель достигается тем, что устройство регистрации параметров работы грузоподъемной машины, входящее в состав прибора безопасности грузоподъемной машины и конструктивно совместимое с переносным устройством считывания информации, содержащее входящий в прибор безопасности блок из m датчиков параметров работы грузоподъемной машины, подключенный к первому входу выполненного на базе микроконтроллера блока обработки данных, ко второму входу которого подключен блок из n дискретных датчиков положения органов грузоподъемной машины, к третьему входу подключен таймер, к четвертому входу постоянное запоминающее устройство, а пятому входу оперативное запоминающее устройство стационарное бесконтактное устройство считывания информации и индикатор, отличающееся тем, что устройство регистрации содержит функциональные энергонезависимые области памяти или блоки, причем
первый вход блока оперативных данных подключен к m выходам блока датчиков параметров работы грузоподъемной машины, второй вход подключен n выходам блока дискретных датчиков положения органов грузоподъемной машины, третий вход подключен к выходу блока обработки данных, а четвертый вход подключен к выходу блока защиты информации, вход которого подключен к устройству блокирования несанкционированного доступа к информации, а выход блока оперативных данных подключен к первому входу информационного выходного устройства регистрации и к первому входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации;
первый вход блока статистических данных подключен к выходу блока обработки данных, второй вход подключен к выходу блока защиты информации, а выход блока статистических данных подключен ко второму входу информационного выходного устройства регистрации, ко второму входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации и к первому входу индикатора, ко второму входу которого подключен выход блока переключения потоков информации;
первый вход блока служебной информации подключен к выходу блока защиты информации, второй вход подключен к выходу блока переключения потоков информации, а выход подключен к третьему входу информационного выходного устройства регистрации и к третьему входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации;
первый вход блока настроечных данных подключен к выходу блока обработки данных, второй вход подключен к выходу блока защиты информации, третий вход подключен к выходу блока переключения потоков информации, а выход подключен к пятому входу блока обработки данных, четвертому входу информационного выходного устройства регистрации и к четвертому входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации;
вход блока контроля информации подключен к выходу блока обработки данных, а выход подключен к пятому входу информационного выходного устройства регистрации и к пятому входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации.
Другая цель достигается тем, что устройство регистрации параметров работы грузоподъемной машины содержит блок формирования сигналов, вход которого подключен к блоку датчиков органов управления грузоподъемной машиной, а выход подключен к пятому входу блока оперативных данных.
Следующая цель достигается тем, что устройство регистрации параметров работы грузоподъемной машины содержит блок управления, первый вход которого подключен к выходу блока обработки данных, второй вход подключен к выходу блока статистических данных, а выход блока управления подключен к первому входу компаратора, ко второму входу которого подключен блок предельных значений, а выход
компаратора подключен к входу усилителя, выход которого подключен к управляющему выходу устройства.
Дополнительная цель достигается тем, что в устройстве регистрации параметров работы грузоподъемной машины устройство блокирования несанкционированного доступа к информации выполнено в виде кодового устройства.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства.
На фиг.2 представлен фрагмент функциональной схемы устройства с датчиками контроля положения управляющих органов грузоподъемной машины.
На фиг.3 представлен фрагмент функциональной схемы устройства с каналом управления по результатам контроля статистической информации.
С целью анализа характера эксплуатации и ресурсных возможностей грузоподъемных машин требуется регистрация параметров их работы.
Грузоподъемная машина (грузоподъемный кран, кран-трубоукладчик, кран-манипулятор) для защиты от перегрузки, опрокидывания или столкновения с препятствиями может быть оснащен различными датчиками нагрузки (грузового момента, веса груза, давления или механического напряжения), имеющими различные для разного состава оборудования пределы измерения, а также различными датчиками контроля положения кранового оборудования (длины стрелы, угла наклона стрелы, угла наклона ходовой рамы, угла между поворотной платформой и ходовой рамой, угла между силовыми элементами и т.д.), определяющими допустимые значения нагрузки или предельные положения оборудования.
Устройство (фиг.1) содержит блок датчиков 1 физических параметров (в общем случае m датчиков) и блок дискретных датчиков 2 контроля положения оборудования грузоподъемной машины (в общем случае П датчиков). Датчики 1 подключены к блоку обработки данных (микроконтроллеру) 3, к которому также подключены постоянное запоминающее устройство (с программой работы прибора безопасности) 4, оперативное запоминающее устройство 5 и таймер 6.
Память регистратора содержит функциональные энергонезависимые области или блоки: блок оперативных данных 7, блок статистических данных 8, блок служебной информации 9, блок настроечных данных 10, блок контроля информации 11 и блок защиты информации 12, причем
первый вход блока оперативных данных 7 подключен к m выходам блока датчиков 1 параметров работы грузоподъемной машины, второй вход подключен n выходам блока дискретных датчиков 2 положения органов грузоподъемной машины, третий вход подключен к выходу блока обработки данных 3, а четвертый вход подключен к выходу блока защиты информации 12, вход которого подключен к устройству блокирования несанкционированного доступа к информации 13, а выход блока оперативных данных 7 подключен к первому входу информационного выходного устройства регистрации 14 и к первому входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации 15;
первый вход блока статистических данных 8 подключен к выходу блока обработки данных 3, второй вход подключен к выходу блока защиты информации 12, а выход блока статистических данных подключен ко второму входу информационного выходного устройства регистрации 14, ко второму входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации 15 и к первому входу индикатора 16, ко второму входу которого подключен выход блока переключения потоков информации 17;
первый вход блока служебной информации 9 подключен к выходу блока защиты информации 12, второй вход подключен к выходу блока переключения потоков информации 17, а выход подключен к третьему входу информационного выходного
устройства регистрации 14 и к третьему входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации 15;
первый вход блока настроечных данных 10 подключен к выходу блока обработки данных 3, второй вход подключен к выходу блока защиты информации 12, третий вход подключен к выходу блока переключения потоков информации 17, а выход подключен к пятому входу блока обработки данных 3, четвертому входу информационного выходного устройства регистрации 14 и к четвертому входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации 15;
вход блока контроля информации 11 подключен к выходу блока обработки данных 3, а выход подключен к пятому входу информационного выходного устройства регистрации 14 и к пятому входу стационарного бесконтактного устройства считывания информации 15.
Устройство, фрагмент которого показан на фиг.2, содержит блок формирования сигналов 18, вход которого подключен к блоку датчиков органов управления грузоподъемной машиной 19, а выход подключен к пятому входу блока оперативных данных 7.
Устройство, фрагмент которого показан на фиг.3, содержит блок управления 20, первый вход которого подключен к выходу блока обработки данных 3, второй вход подключен к выходу блока статистических данных 8, а выход блока управления подключен к первому входу компаратора 21, ко второму входу которого подключен блок предельных значений 22, а выход компаратора подключен к входу усилителя 23, выход которого подключен управляющему выходу устройства 24.
m датчиков блока 1 предназначены для преобразования усилия (в стрелоподъемном механизме, грузовом канате) или давления (в гидроцилиндрах подъема стрелы или ее колен), длины и угла наклона стрелы (или углов наклона ее колен) грузоподъемной машины относительно гравитационной вертикали, угла поворотной платформы относительно рамы (портала) в сигналы, пропорциональные этим параметрам.
n дискретных датчиков положения оборудования (концевые и путевые переключатели) блока 2; в общем случае это могут быть дискретные сигналы из схемы управления грузоподъемной машиной.
Блок обработки данных 3 на базе микроконтроллера совместно с постоянным запоминающим устройством 4, оперативным запоминающим устройством 5 и таймером 6 представляют собой стандартный набор вычислительной техники, образующий контроллер, предназначенный для обеспечения функционирования прибора безопасности в части защиты грузоподъемной машины, а также для предварительной обработки регистрируемой информации и управления обменом информационных данных регистратора.
Блок оперативных данных 7, блок статистических данных 8, блок служебной информации 9, блок настроечных данных 10, блок контроля информации 11 и блок защиты информации 12 представляют собой электропрограммируемые запоминающие устройства, в которые на грузоподъемной машине заносятся:
- в блок оперативных данных 7 - текущие показания всех датчиков и сигналов управления для анализа аварийной ситуации;
- в блок статистических данных 8 - предварительно обработанная блоком 3 информация накопительного характера (число циклов, характер нагружения грузоподъемной машины в процессе эксплуатации и т.д.);
- в блок служебной информации 9 - данные о грузоподъемной машине, приборе и времени и виде производимых работ и т.д.;
- при настройке на грузоподъемной машине в блок настроечных данных 10 заносятся как расчетные значения контролируемых параметров, так и соответствующие им показатели, определяемые по сигналам датчиков; на основании этих данных вычисляется поправка к показаниям датчиков, измеряемым в рабочем режиме устройства;
- в блок контроля информации 11 - контрольные показатели работы регистратора, нарушение которых блокирует выдачу информации на выходное устройство регистрации 14 и стационарное бесконтактное устройства считывания информации 15;
- в блок защиты информации 12 записываются специальные коды, исключающие несанкционированный доступ в информационные блоки регистратора.
Устройство блокирования несанкционированного доступа к информации 13 может выполняться либо в виде пломбируемых механических защитных средств, либо кодовых устройств.
Выходное устройство регистрации 14 является специальным портом прибора безопасности, выполненным в виде соединителя, конструктивно определяемым протоколом передачи информации на внешний приемник: переносное считывающее устройство или ЭВМ.
Стационарное бесконтактное устройство считывания информации 15 представляет собой беспроводный приемопередатчик в виде радиочастотного или инфракрасного модуля.
Индикатор 16 - знакосинтезирующее цифровое устройство, обеспечивающее индикацию регистрируемой информации.
Блок переключения потоков информации 17 представляет собой аппаратно-программное устройство (набор клавиш, переключателей) для записи в блоки 9 и 10 служебной и настроечной информации; он же используется для переключения статистической информации на индикаторе 16 запросу обслуживающего персонала (оператора).
Блок формирования сигналов 18 представляет собой логические схемы, исключающие дребезг контактов механических концевых или путевых переключателей и формирующие и нормализующие сигналы бесконтактных концевых или путевых переключателей.
Датчики органов управления грузоподъемной машиной 19 это, как правило, концевые или путевые переключатели, устанавливаемые на рычагах управления с целью определения начала, направления и конца движения оборудования грузоподъемной машины.
Блок управления 20 - это область памяти регистратора, в которую по сигналам блока обработки данных 3 записывается, а затем выбирается статистическая информация блока 8 для передачи в компаратор 21, в котором она сравнивается с информацией блока 22.
Блок предельных значений 22 может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с записанными значениями регистрируемых параметров, при достижении которых создается управляющий сигнал. Выходом этого блока является шина данных ПЗУ с записанными значениями допустимых нагрузок, числа циклов, ресурсных показателей. Вместе с тем блок 22 предельных значений может также выполняться в виде источников регулируемого опорного напряжения, снимаемых, например, с движков потенциометров, подключенных к источнику напряжения.
Компаратор 21 и усилитель 23 представляют собой стандартные средства вычислительной техники и электроники, а управляющий выход устройства 24 - стандартный соединитель.
Устройство регистрации, используя перечисленные блоки, является в данном случае частью другого устройства (прибора безопасности), но может быть
конструктивно автономным, в котором содержаться эти блоки с указанными функциями.
Устройство работает следующим образом.
При первоначальной установке устройства производится введение служебной информации и настройка (юстировка) устройства на грузоподъемной машине с целью минимизации погрешностей как самого устройства (прежде всего датчиков и узлов их установки), так и погрешностей, вызванных отклонением параметров грузоподъемной машины от расчетных значений. Настройка (юстировка) может производиться как при настройке прибора безопасности, так и собственно регистратора, если он конструктивно выполнен автономным.
Для этого устройством блокирования несанкционированного доступа к информации 13 блок защиты информации 12 переводится в состояние доступа к функциональным информационным блокам 7, 8, 9, 10, 11 (например вводятся обусловленные коды), а оборудование грузоподъемной машины устанавливается в различные положения, параметры (угловые и линейные размеры) которых известны или измеряются с высокой точностью, и в этих положениях оборудования подвешиваются известные (измеренные с высокой точностью) грузы.
Эти параметры заносятся посредством блока переключения потоков информации 17 в блок настроечной информации 10. При этом параметры оборудования измеряются m датчиками блока 1 и после обработки блоком 3 также заносятся в блок настроечной информации 10 для вычисления поправок.
Блоком 17 также заносится в блок 9 служебная информация.
Сигналы всех датчиков во время рабочего цикла проходят блок настроечной информации 10, в котором к этим сигналам добавляются соответствующие поправки. Все поправки хранятся в блоке настроечной информации 10 в течение всего времени эксплуатации грузоподъемной машины (или до момента повторной юстировки).
Во время работы грузоподъемной машины блок обработки данных 3 по сигналам датчиков 1 совместно с поправками, передаваемыми на него от блока настроечной информации 10, производит вычисление контролируемых параметров и преобразование их в вид, удобный для регистрации блоками оперативных данных 7 и статистических данных 8 и индикации 16. Одновременно в блоках 7 и 8 регистрируется время и дата по сигналам таймера 5.
Блок контроля информации 11 в течение работы следит за контрольными показателями вычислений (контрольными суммами) и блокирует выдачу информации на выходное устройство регистрации 14 и стационарное бесконтактное устройства считывания информации 15 в случае нарушения этих показателей.
При анализе ситуации, предшествующей возможной аварии, требуется информация о действиях оператора (крановщика). Эта информация записывается в блок оперативных данных 7 по сигналам переключателей 19, сформированным блоком формирования сигналов 18. (фиг.2).
В тех случаях, когда требуется не только регистрация информации, но и контроль за уровнями этой (статистической) информации, последняя поступают в блок управления 20, после передается в компаратор 21, в котором она сравнивается с информацией блока предельных значений 22. Результат сравнения после усиления (23) передается на выходной соединитель прибора 24 для создания информационного или управляющего сигнала.
Статистическая информация выводится на индикатор 16, а ее виды могут переключаться блоком 17. При этом вся информация, контролируемая блоком 11, выводится на выходное устройство регистрации 14 и стационарное бесконтактное устройство считывания информации 15.