СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО КРАНА С ПЕРЕМЕЩАЕМЫМ КРАНОВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использована в системах управления и защиты грузоподъемных кранов.
Известны системы безопасности грузоподъемных кранов с перемещаемым крановым оборудованием, содержащие информационно-управляющий блок (цифровой вычислитель), к которому подключены с помощью линии связи датчики параметров крана, включающие в себя аналоговые и цифровые датчики, размещенные в различных зонах крана (RU 38747, 10.07.2004).
Система, описанная в патенте РФ №38747, использована в комплексном приборе безопасности ОНК-160Б, выпускаемым Арзамасским электромеханическим заводом, в состав датчиков параметров крана которого входит датчик линейного перемещения крана по подкрановому пути и датчик перемещения грузовой тележки по направляющим стрелы башенного крана. Прибор ОНК-160Б осуществляет корректировку показаний датчика датчик линейного перемещения при нахождении крана на нулевой отметке, что совпадает с нахождением крана в точке срабатывания концевого выключателя. Нахождение крана в этой точке связано только с необходимостью проверки концевого выключателя перед началом работы с одновременной корректировкой показаний датчика линейного перемещения крана. Однако, при определенных обстоятельствах, например, вследствие проскальзывания ходового колеса крана, с которым соединен датчик перемещения, "уход" показаний датчика в течение рабочей смены может достигнуть критической величины, что приведет к неправильной работе координатной защиты крана.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по совокупности элементов является система безопасности грузоподъемного крана с перемещаемым крановым оборудованием, содержащая информационно-управляющий блок, включающий в себя цифровой вычислитель на основе микроконтроллера, снабженного энергонезависимой памятью, по крайней мере, один сигнализатор пересечения крановым оборудованием, по меньшей мере, одной контрольной точки, находящейся в рабочей зоне перемещения кранового оборудования, и подключенные к информационно-управляющему блоку с помощью мультиплексной линии связи датчики параметров крана, включающие в себя, по меньшей мере, один датчик линейного перемещения кранового оборудования, в состав которого входит микроконтроллер, снабженный энергонезависимой памятью, к информационному входу которого подключен чувствительный элемент. По крайней мере, один сигнализатор подключен с помощью мультиплексной линии связи к дополнительному информационному входу информационно-управляющего блока, а последний приспособлен для коррекции показаний датчика перемещения кранового оборудования по сигналам с указанного сигнализатора (RU 62917 U1, 10.05.2007).
Однако указанная система из-за увеличения количества элементов, необходимых для преобразования дискретных сигналов сигнализаторов в цифровой код для подключения к мультиплексной линии связи, обладает недостаточной ненадежностью. Кроме того, при большой протяженности перемещения кранового оборудования возможен недопустимо большой уход показаний датчика перемещения между точкой корректировки и крайними точками положения кранового оборудования.
Задачей настоящей полезной модели является создание системы безопасности грузоподъемного крана с перемещаемым крановым оборудованием, обладающей повышенной надежностью координатной защиты.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что в системе безопасности грузоподъемного крана с перемещаемым крановым оборудованием, содержащей информационно-управляющий блок, включающий в себя цифровой вычислитель на основе микроконтроллера, снабженного энергонезависимой памятью, по крайней мере, один сигнализатор пересечения крановым оборудованием, по меньшей мере, одной контрольной точки, находящейся в рабочей зоне перемещения кранового оборудования, и подключенные к информационно-управляющему блоку с помощью мультиплексной линии связи датчики параметров крана, включающие в себя, по меньшей мере, один датчик линейного перемещения кранового оборудования, в состав которого входит микроконтроллер, снабженный энергонезависимой памятью, к информационному входу которого подключен чувствительный элемент, согласно полезной модели, по меньшей мере, в одном из указанных датчиков линейного перемещения, по крайней мере, один указанный сигнализатор подключен непосредственно или через схему согласования к дополнительному информационному входу микроконтроллера данного датчика, микроконтроллер информационно-управляющего блока приспособлен для введения в его энергонезависимую память координат, по крайней мере, одной контрольной точки, находящейся в рабочей зоне перемещения кранового оборудования, и формирования соответствующего им цифрового кода в процессе настройки системы безопасности, а микроконтроллер датчика линейного перемещения приспособлен для записи в его энергонезависимую память указанного цифрового кода и коррекции в соответствии с ним показаний датчика линейного перемещения по сигналам с, по крайней мере, одного указанного сигнализатора.
Кроме того, микроконтроллер датчика линейного перемещения может быть дополнительно приспособлен для изменения разрешающей способности этого датчика с сохранением данных в энергонезависимой памяти.
Сущность предложенного технического решения заключается в том, что в предлагаемой системе безопасности грузоподъемного крана с перемещаемым крановым оборудованием непосредственно или через схему согласования к входам микроконтроллера датчика линейного перемещения, подключен, по крайней мере, один сигнализатор. Такое подключение сигнализатора позволяет исключить необходимость преобразования дискретного сигнала в цифровой код с помощью отдельного для каждого сигнализатора собственного микроконтроллера и схемы согласования с мультиплексной линией связи, что позволяет существенно снизить необходимое количество электронных элементов и повысить тем самым надежность предлагаемой системы координатной защиты грузоподъемного крана. При этом подключение к датчику нескольких сигнализаторов позволяет неоднократно корректировать показания датчиков перемещения и повысить тем самым точность определения положения кранового оборудования, что также способствует повышению надежности координатной защиты грузоподъемного крана. Расположение контрольных точек в рабочей зоне перемещения кранового оборудования определяется при предварительном анализе работы крана, исходя из того, что данные контрольные точки перемещаемое оборудование крана, например, ходовое устройство крана и его грузовая тележка, пересекают во время своей работы максимальное количество раз.
Микроконтроллер датчика линейного перемещения, дополнительно приспособленный для изменения разрешающей способности данного датчика с сохранением данных в энергонезависимой памяти, обеспечивает возможность увеличить точность измерения перемещения кранового оборудования и повысить дополнительно надежность координатной защиты грузоподъемного крана.
На рисунке изображена функциональная схема предлагаемой системы безопасности мостового крана с грузовой тележкой.
1
m
1
2
Система безопасности грузоподъемного крана с перемещаемым крановым оборудованием содержит информационно-управляющий блок 1, к которому подключены с помощью мультиплексной линии 2 связи датчики 3…3 регистрации параметров крана, в состав которых входит датчик 3 линейного перемещения крана по подкрановому пути, датчик 3 линейного перемещения грузовой тележки по направляющим мостового крана, а также другие аналоговые и цифровые датчики, размещенные в различных зонах крана.
Информационно-управляющий блок 1 содержит цифровой вычислитель на основе микроконтроллера 4, снабженного энергонезависимой памятью. Кроме этого, информационно-управляющий блок 1 содержит, как правило, регистратор параметров крана с часами реального времени; клавиатуру; модуль визуальной индикации, включающий в себя в себя дисплей и световые индикаторы предупредительной и аварийной сигнализации; модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок (на чертеже не показаны). Конструкция информационно-управляющего блока не является предметом полезной модели. В качестве информационно-управляющего блока может быть использован, например, блок управления ограничителя нагрузки крана ОНК-160М, или другие аналогичные микропроцессорные приборы, используемые в системах безопасности грузоподъемных кранов. Данный блок может иметь и другое наименование - вычислительно-управляющее устройство, информационно-управляющий модуль, базовый блок обработки данных, блок отображения информации, микропроцессорный блок обработки данных и т.д.
1
2
1
2
Датчик 3 линейного перемещения крана по подкрановому пути и датчик 3 линейного перемещения грузовой тележки по направляющим мостового крана имеют собственные микроконтроллеры 5 и 5 каждый из которых снабжен своей энергонезависимой памятью (на чертеже не показана).
1
1
К входам микроконтроллера 5 подключены, по крайней мере, один чувствительный элемент 6 датчика 3, выполненный в виде магнитного энкодера, и, по крайней мере, один сигнализатор 7 пересечения ходовым устройством крана контрольной точки, расположенной на подкрановом пути.
2
2
К входам микроконтроллера 5 подключены, по крайней мере, один чувствительный элемент 8 датчика перемещения 3, выполненный в виде магнитного энкодера, и, по крайней мере, один сигнализатор 9 пересечения ходовым устройством крана контрольной точки, расположенной на направляющих мостового крана.
1
2
1
2
Выходы датчиков 3 и 3 перемещения связаны с выходами микроконтроллеров 5 и 5 непосредственно или через схемы согласования (на чертеже не показано).
1
2
1
2
1
2
Микроконтроллер 4 информационно-управляющего блока 1 приспособлен для введения в его энергонезависимую память координат, по крайней мере, одной контрольной точки, находящейся в рабочей зоне перемещения кранового оборудования, и формирования соответствующего им цифрового кода в процессе настройки системы безопасности, а микроконтроллер 5 (5) датчика 3 (3) линейного перемещения приспособлен для записи в его энергонезависимую память указанного цифрового кода и коррекции в соответствии с ним показаний датчика 3 (3) линейного перемещения по сигналам с, по крайней мере, одного сигнализатора 7 (9).
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Датчики 3 и (3) линейного перемещения могут быть снабжены элементами для защиты от обратного напряжения, перенапряжения, короткого замыкания выхода и импульсных помех по цепи питания и линии связи с информационно-управляющим блоком 1, выбор которых не представляет труда для специалистов. К дополнительным входам микроконтроллера 5 (5) датчика 3 (3) линейного перемещения могут быть подключены дополнительные чувствительные элементы, например, в виде пар: постоянный магнит - геркон, что позволит расширить диапазон измерения перемещения оборудования крана. Кроме того, микроконтроллер 5 (5) датчика 3 (3) линейного перемещения может быть дополнительно приспособлен для изменения разрешающей способности данного датчика с сохранением данных в энергонезависимой памяти микроконтроллера 5 (5).
Для реализации информационно-управляющего блока можно использовать микропроцессор MSP430F149 фирмы "Texas Instruments" (США) или другие микропроцессоры подобного типа.
В качестве датчиков параметров крана может быть использована серийно выпускаемая продукция Арзамасского электромеханического завода.
В качестве сигнализаторов 7 и 9 могут быть использованы контактные или бесконтактные дискретные датчики (емкостные, индуктивные, оптические, ультразвуковые, магниточувствительные и др.), например, бесконтактные выключатели, выпускаемые ЗАО Научно-производственная фирма «Мега-К», г.Калуга.
Система работает следующим образом.
1
m
При работе грузоподъемного крана периферийные устройства 3…3 осуществляют измерение параметров, характеризующих загрузку крана и положение его грузоподъемного оборудования. Значения рабочих параметров крана по мультиплексной линии 2 связи передаются в информационно-управляющий блок 1, который, работая по программе, определенной при проектировании прибора безопасности и предварительно записанной в энергонезависимой памяти микроконтроллера 4 информационно-управляющего блока 1, осуществляет сравнение фактического нагружения крана с предельно-допустимым, а также осуществляет сравнение фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной его допустимых положений, и в зависимости от результатов сравнений выдает сигнал на исполнительный блок на разрешение или запрещение отдельных видов движений крана.
1
1
1
В процессе настройки системы безопасности наладчик прибора безопасности грузоподъемного крана вводит с помощью клавиатуры в энергонезависимую память микроконтроллера 4 информационно-управляющего блока 1 координаты (в метрах) контрольной точки, находящейся на подкрановом пути, предварительно измеренные с помощью любых известных измерительных средств. Микроконтроллер 4 пересчитывает с помощью своей программы координаты контрольной точки в цифровой код, который запоминается в его энергонезависимой памяти. Данный цифровой код передается по мультиплексной линии 2 связи передается в датчик 3 перемещения, где он запоминается в энергонезависимой памяти микроконтроллера 5 датчика 3 перемещения.
1
1
В момент прохождения ходовым устройством крана с сигнализатора 7 поступает на микроконтроллер 5 сигнал о нахождении крана в точке корректировки, который производит корректировку показаний датчика 3 перемещения крана по подкрановому пути в соответствии с занесенным в его память цифровым кодом.
2
Аналогично производится корректировка показаний датчика 3 перемещения грузовой тележки по направляющим мостового крана по сигналам сигнализатора 9.
Заявленная система может быть изготовлена промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных электронных компонентов и технологий.