СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ

Полезная модель относится к эксплуатации машин и может быть использована при дистанционном управлении работой горной машины, например проходческого комбайна, а также строительной машины, например грузоподъемного крана, и т.д.
Известна система управления горной машиной по патенту WO 2004016900, опубликованному 26.02.2004. Данная система управления, выбранная за прототип, содержит дистанционный пульт, включающий микроконтроллер, соединенный с устройством ввода команд и радиомодулем, и бортовой блок управления, включающий микроконтроллер, соединенный с бортовым радиочастотным узлом, датчиками параметров работы машины и с управляемыми посредством исполнительных устройств механизмами машины. Пульт снабжен рычагами-джойстиками для передачи управляющих команд механизмам машины.
Недостаток данной системы заключается в повышенном влиянии на работу рычагов-джойстиков загрязненности, влажности, пониженной видимости и т.д., что чревато формированием ложных сигналов.
Техническая задача данной полезной модели - повышение надежности работы машины вследствие нечувствительности системы к воздействию неблагоприятных внешних условий на элементы ввода управляющих воздействий оператора.
Поставленная задача решена тем, что система управления машиной, как и прототип, содержит дистанционный пульт, включающий микроконтроллер, соединенный с устройством ввода команд и радиомодулем, и бортовой блок управления, включающий микроконтроллер, соединенный с бортовым радиочастотным узлом, датчиками параметров работы машины и с управляемыми посредством исполнительных устройств механизмами машины. В отличие от прототипа, в дистанционном пульте установлен датчик пространственного положения и/или перемещения, выполненный на основе трехосевого микромеханического акселерометра и соединенный с микроконтроллером пульта.
Сущность полезной модели иллюстрируется блок-схемой системы управления машиной.
Система управления машиной содержит портативный дистанционный пульт 1 и размещенный на машине бортовой блок управления 2, соединенный линией связи с бортовым радиочастотным узлом 3 и с управляемыми посредством исполнительных устройств 4 механизмами 5 машины.
Дистанционный пульт 1 включает микроконтроллер 6, соединенный с датчиком пространственного положения и/или перемещения 7, флэш-памятью 8, индикаторами 9, предпочтительно цветными светодиодными, радиомодулем, содержащим приемопередающий радиомодем 10 и антенну, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 11, соединенным с устройством ввода команд 12. В качестве датчика пространственного положения и/или перемещения 7 используют цифровой трехосевой микромеханический акселерометр. Электрическое питание элементов пульта 1 обеспечено аккумуляторной батареей 13.
Бортовой блок управления 2 включает микроконтроллер 14, соединенный с компьютером 15, устройством ввода 16, датчиками 17 параметров работы, исполнительными устройствами 4. Механизмы 5 машины, а именно, гидроцилиндры, гидромоторы и электромоторы, соединены с исполнительными устройствами 4, а именно, электроклапанами и контакторами.
Микроконтроллер 14, в программную память которого заложены алгоритмы работы машины и диапазоны измеряемых датчиками величин, необходимые для безаварийной работы, связан с каждым из датчиков 17 параметров работы машины, например, датчиком пространственного положения и/или перемещения рабочего органа, датчиками тока, давления, температуры, расхода (потока) рабочей жидкости, воды орошения и воды охлаждения. При этом в программу каждого датчика 17 заложен индивидуальный код, по которому можно однозначно определить, какой параметр он измеряет и на каком элементе машины установлен. Зона допустимых значений положений элементов машины, например стреловидного рабочего органа, введена при помощи пульта 1 и хранится в программной памяти микроконтроллера 14.
Компьютер 15, содержащий модуль памяти для хранения функциональных программ, процессор для обработки этих программ, мобильную флэш-память и часы реального времени, соединен с дисплеем 18, служащим для визуализации параметров работы и функционального состояния машины.
Бортовой радиочастотный узел 3 содержит микроконтроллер 19, соединенный с флэш-памятью 20 и приемопередающим радиомодемом 21 с антенной, и имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с дистанционным пультом 1. Электрическое питание элементов бортового блока управления 2 и бортового радиочастотного узла 3 обеспечено аккумуляторной батареей 22.
Система управления машиной работает следующим образом.
Оператор осуществляет управление механизмами 5 машины в ручном режиме. Сначала он воздействует на клавишу с указателем конкретного механизма, затем перемещает пульт 1 в направлении, нужном для перемещения данного механизма. Например, если необходимо переместить вправо конец стреловидного рабочего органа машины, оператор сначала нажимает клавишу «Рабочий орган», затем перемещает пульт 1 вправо; если необходимо поднять питатель, то сначала нажимает клавишу «Питатель», затем перемещает пульт 1 вверх. При этом датчик пространственного положения и/или перемещения 7 передает сигналы положения и/или перемещения пульта 1 на микроконтроллер 6, который отправляет сигнал через радиомодем 10 бортовому блоку управления 2. В случае, если перемещение управляемого механизма 5 не выходит из зоны допустимых значений его положений, бортовой блок управления 2 адресует данную команду конкретным исполнительным устройствам 4 для ее выполнения механизмами 5 машины. После проведения технологической операции бортовой блок управления 2 отправляет дистанционному пульту 1 кодовый сигнал подтверждения ее выполнения. При успешном выполнении команды индикатор 9 светится одним цветом, при невыполнении - другим, на дисплее 18 визуализируются параметры работы машины.
В мобильной флэш-памяти фиксируется и сохраняется, с привязкой к реальному времени благодаря часам, телеметрическая информация о параметрах работы и состояния машины, степени загруженности ее приводов, узлов и агрегатов.
Датчики 17 параметров работы постоянно отправляют сигналы измерений на микроконтроллер 14 бортового блока управления 2, при достижении или по мере приближения к достижению измеренными величинами предельно допустимых максимальных или минимальных значений микроконтроллер 14 отправляет кодовый сигнал дистанционному пульту 1. Оператор на основе такой информации отправляет с дистанционного пульта 1 команду на то исполнительное устройство 4, коррекция работы которого устраняет нештатную ситуацию или предпосылки к ней.
Введение датчика пространственного положения и/или перемещения 7, размещенного в пульте 1 и соединенного с его микроконтроллером 6, позволяет преобразовать положение и/или перемещение пульта 1 в положение и/или перемещение управляемого механизма, что исключает из ручного управления чувствительные к воздействию неблагоприятных внешних условий элементы ввода управляющих воздействий оператора, и в итоге повышает надежность работы машины.