СПОСОБ И СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ УПРАВЛЯЮЩИХ КОМАНД В СИСТЕМУ УПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫМ МЕХАНИЗМОМ
METHOD AND SYSTEM OF WIRELESS TRANSFER OF CONTROL COMMANDS IN SYSTEM OF LOAD-LIFTING MECHANISM CONTROL

Изобретение относится к способу беспроводной передачи управляющих команд в систему управления грузоподъемным механизмом, при котором беспроводные средства оперативного управления имеют заданный безошибочно распознаваемый адрес, а приемное устройство грузоподъемного механизма - избираемый идентификационный код, причем средства оперативного управления настроены только на данное приемное устройство грузоподъемного механизма.
Обычно в грузоподъемных кранах в качестве средств оперативного управления применяют переключатели, с помощью которых оператор управляет движением крана. Эти переключатели или средства оперативного управления имеют, например, соответствующую клавиатуру для управления движениями «подъем/опускание» груза, а при необходимости - и другие клавиши для управления другими направлениями перемещения груза, например, для управления перемещающейся горизонтально крановой тележкой.
Системы беспроводной передачи управляющих команд применяются для оперативного управления машинами, когда позиция оператора по отношению к управляемой машине может меняться по ходу работы. Это вызвано соображениями эргономики или безопасности труда или подвижностью машины. Беспроводная передача команд имеет в этих случаях то преимущество по сравнению с передачей по проводам, что свобода перемещения оператора не ограничена длиной проводов или положением неподвижно установленных пультов оперативного управления.
Однако, с другой стороны, при передаче управляющих команд по проводам благодаря проводной связи между средствами оперативного управления и системой управления машины всегда имеет место безошибочное попадание команд в предназначенные для них приемные устройства.
При беспроводной передаче управляющих команд такая безошибочность отсутствует.
Известен способ, согласно которому для обеспечения безошибочного распознавания сигналов при беспроводной передаче команд между средствами оперативного управления, приемным устройством грузоподъемного механизма и соединенной с ними системой управления машиной (механизмом), при передаче управляющих команд к последним добавляют адресные опознавательные метки, распознаваемые приемным устройством, благодаря чему выполняются лишь те команды, которые содержат соответствующую адресную метку, на которую настроены средства оперативного управления.
Поскольку радиус действия современных беспроводных систем передачи сигналов может превышать пределы видимости оператора или выходить за пределы закрытого помещения, в котором находится оператор, то необходимы средства, гарантирующие точность распознавания адресации управляющих команд приемным устройством и защищающие систему от возможного сбоя. Это же необходимо и в случае использования сразу нескольких устройств, принимающих командные сигналы.
В соответствии с известным уровнем техники это достигается тем, что изготовитель в каждом отдельном случае снабжает обменивающиеся данными устройства, т.е. средства оперативного управления и приемное устройство, специально заданным в виде печатной платы безошибочно распознаваемым адресом. При вводе в эксплуатацию системы передачи команд этот заданный адрес сообщается соответствующему устройству постоянно или он идентифицируется путем обмена данными между соответствующими устройствами.
Беспроводные системы передачи, соответствующие описанному уровню техники, имеют тот недостаток, что в случае выхода из строя одного из устройств с жестко заданным однозначным адресом приходится создавать систему с новым адресом запасного устройства, что связано с дополнительными затратами на новый ввод системы в эксплуатацию.
Поскольку средства оперативного управления и приемное устройство разделены в пространстве и приемное устройство, например у подъемного крана, во многих случаях труднодоступно, время и стоимость простоев оказываются весьма значительными, если приходится открывать приемное устройство для смены в нем печатной платы с адресом. В тех случаях, когда отказ или потеря средств оперативного управления недопустимы, изготовляют резервные средства оперативного управления с тем же адресом. Однако это требует специальных мер безопасности со стороны персонала, установки средств для предотвращения рисков злоупотреблений или случайного параллельного использования обоих, основного и резервного, средств оперативного управления.
Если передающее и приемное устройства имеют разные адреса, которыми устройства обмениваются при вводе в эксплуатацию, тогда они оба - как средства оперативного управления, так и приемное устройство - должны быть снабжены передатчиком и приемником каждое, что повышает стоимость их изготовления. С другой стороны, управление однозначным и легко распознаваемым адресом органа оперативного управления и приемного устройства тоже требует дополнительных затрат.
Задача изобретения состоит в том, чтобы снизить затраты на обеспечение безошибочного распознавания взаимного соответствия между средствами оперативного управления и приемным устройством беспроводной системы передачи управляющих команд и обеспечить возможность иметь запас средств оперативного управления, используемых в качестве запасных частей, без риска для безопасности управления. Также задачей является обеспечение быстрого и с небольшими затратами ввода в действие средств оперативного управления или запасных средств оперативного управления. Еще одной задачей является упрощение устройства системы передачи управляющих команд и снижение ее стоимости, а также - снижение затрат на управление заданными адресами.
Поставленные задачи решаются созданием способа беспроводной передачи управляющих команд в систему управления грузоподъемным механизмом, включающего операции:
(i) создание адресной опознавательной метки из адреса средств оперативного управления и специального идентификационного кода приемного устройства;
(ii) передача средствами оперативного управления настроечного сообщения, содержащего адресную опознавательную метку;
(iii) прием переданного настроечного сообщения приемным устройством и
(iv) настройка средств оперативного управления на приемное устройство, если приемное устройство находится в «ненастроенном» состоянии, путем записи в память этого приемного устройства адресной опознавательной метки.
В качестве действующей адресной метки в приемном устройстве оказывается возможным снабдить безошибочно распознаваемым адресом только средства оперативного управления и не снабжать им приемное устройство. Достаточно предусмотреть идентификационный код или название в приемном устройстве, которые можно просто закрепить в месте эксплуатации на кране в зоне видимости оператора и которые будут служить для оптической идентификации крана оператором.
В качестве адреса средств оперативного управления используют многопозиционное число, которое задают только один раз. Поэтому при потере или поломке средств оперативного управления необходимо использовать новые средства оперативного управления с другим адресом. В качестве идентификационного кода приемного устройства предпочтительно использовать двузначное число от 01 до 99, которым в простейшем случае может являться номер крана. Специально выбранный идентификатор показывает, что приемное устройство не настроено на прием управляющих команд средств управления. Для настройки предпочтительнее всего использовать код "00".
Предлагаемый согласно изобретению способ позволяет дополнительно упростить устройство средств оперативного управления и приемного устройства, поскольку требуется лишь один передатчик в средствах оперативного управления и один приемник в приемном устройстве.
В предпочтительном варианте исполнения из соображений безопасности предусмотрено, что приемное устройство принимает настроечные сообщения только в «ненастроенном» состоянии. Этим достигается невозможность или большая затруднительность выполнения непреднамеренно неверной настройки. Поскольку речь идет о настроечных сообщениях, приемное устройство распознает такое сообщение по его структуре, например по заголовку.
Дополнительно можно предусмотреть, чтобы приемное устройство не принимало управляющие команды в «ненастроенном» состоянии. Этим предотвращается случайное приведение в движение грузоподъемного механизма.
Безопасность способа гарантирована, поскольку приемное устройство настраивается на средства оперативного управления только после первичного ввода в эксплуатацию или в «ненастроенном» состоянии и в этом своем «ненастроенном» состоянии оно не воспринимает управляющие команды и не пересылает их в систему управления грузоподъемным механизмом. Поэтому приемное устройство в «настроенном» состоянии воспринимает управляющие команды от предназначенных для него средств оперативного управления только в том случае, когда они передаются ему в паре с действующей адресной меткой. Для этого используют, например, настроечное сообщение.
Средства оперативного управления должны находиться в момент отправки настроечного сообщения в режиме настраивания. Этот режим вызывается или включается посредством особой, необычной последовательностью нажатия клавиш, так что и здесь непреднамеренная неадресная настройка невозможна или маловероятна.
Предпочтительно также, чтобы средства оперативного управления после посылки настроечного сообщения записали в свою память обозначение адресного приемного устройства. Кроме прочего, это позволит отказаться от протокола ведения связи с приемным устройством для подтверждения положительного исхода операции.
Предпочтительно связать приемное устройство с системой управления таким образом, чтобы управляющие команды передавались дальше только в режиме установленной настройки и чтобы питание системы управления управлялось приемным устройством. Например, включение системы управления может осуществляться от контакта приемного устройства. В этом случае случайное приведение в движение грузоподъемного механизма невозможно.
Для дальнейшего повышения безопасности можно предусмотреть в приемном устройстве сигнализатор для подтверждения успешной настройки средств оперативного управления на это приемное устройство. Сигнализатор должен вырабатывать предпочтительно оптический и/или акустический сигнал. Чтобы при необходимости обеспечить возможность новой настройки, можно предусмотреть средства сброса настройки в «ненастроенное» исходное состояние приемного устройства. Это позволит осуществить сброс даже в том случае, если уже настроенные средства оперативного управления, используемые обычно для операции сброса, окажутся утерянными или неисправными.
Система беспроводной передачи команд управления состоит из мобильных средств оперативного управления с передатчиком для беспроводной передачи и приемным устройством, пространственно отделенным от передатчика и служащим для приема управляющих команд и выдачи соответствующих управляющих сигналов для системы управления грузоподъемного механизма. Средства оперативного управления снабжены задатчиком для ручного ввода управляющих команд. Он питается электроэнергией предпочтительно от батареи / аккумулятора и передает управляющие команды по беспроводной связи, предпочтительно в виде радиосигналов или сигналов инфракрасного излучения.
Приемное устройство принимает переданные сигналы с помощью приемника, селективно анализирует их и распознает в них адресную метку средств оперативного управления. Для этого принятая адресная метка проверяется на совпадение с адресной меткой средств оперативного управления, хранящейся в памяти приемника.
Для обеспечения возможности работы приемного устройства с разными средствами оперативного управления без снижения безопасности приемное устройство способно принимать состояния «настроено» или «не настроено» и менять эти состояния одно на другое.
В состоянии «не настроено» приемное устройство не имеет в памяти никакого действующего адреса или специального идентифицирующего кода средств оперативного управления. В этом состоянии сигналы, передаваемые по беспроводной связи, могут приниматься и анализироваться, однако сигналы управления выдаваться не будут. Перед вводом в эксплуатацию приемное устройство находится в состоянии «не настроено». Это состояние могут изменить только средства оперативного управления с помощью процедуры настраивания.
В состоянии «настроено» приемное устройство имеет в памяти действующую адресную метку, т.е. комбинацию сигналов настроенных средств оперативного управления и специального кода, обозначающего их. В этом состоянии устройство принимает и выдает команды управления. Однако выдаются или передаются в систему управления только такие управляющие команды, которые содержат адресную метку, совпадающую с хранящейся в памяти приемного устройства меткой, или передаются в паре с ним, например, в форме настроечного сообщения.
Настроенное на прием команд, или подчиненное, приемное устройство можно перевести в «не настроенное» состояние дистанционно с помощью настроенных средств оперативного управления или средствами самого приемного устройства, например клавишей сброса.
Адрес средств оперативного управления становится действующей адресной меткой для передачи управляющих команд лишь тогда, когда он дополняется или комбинируется с не менее чем одним дополнительным идентификационным кодом, который задает эксплуатирующий персонал для идентификации приемного устройства или грузоподъемного механизма. Ввод дополнительного специального кода обозначения осуществляют во время процедуры настройки, которую можно выполнить с помощью средств оперативного управления.
В процессе настройки средства оперативного управления запоминают дополнительный специальный идентифицирующий код и передают его на еще не настроенное на связь приемное устройство, которое запоминает комбинацию из заданного адреса средств оперативного управления и дополнительного специального кода обозначения приемного устройства в качестве действующей адресной метки для приема управляющих команд.
Настроенное таким образом на прием команд приемное устройство может подтверждать успешную настройку, выдавая оптический или акустический сигнал, после чего переходит в «настроенное» состояние.
Для выполнения процедуры настройки средств оперативного управления на конкретное приемное устройство первые могут быть снабжены индикатором, который может показывать введенный специальный код обозначения, например двухзначный номер крана, а также другие сообщения оператору в процессе работы.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет передавать по беспроводной связи управляющие команды для системы управления грузоподъемным механизмом с помощью настроенных средств оперативного управления через приемное устройство, причем команды управления передаются настроечным сообщением в паре с действующей адресной меткой, состоящей из уникального адреса средств оперативного управления и выбранного специального кода обозначения приемного устройства.
Таким образом, беспроводная система передачи управляющих команд в систему управления грузоподъемным механизмом снабжена согласно изобретению беспроводными средствами оперативного управления, имеющими безошибочно определяемый адрес и передатчик, а также - приемным устройством, имеющим идентификационный код обозначения, и, кроме того, связана с системой управления грузоподъемного механизма, чтобы принимать управляющие команды, поступающие от средств оперативного управления, и передавать их далее на систему управления грузоподъемного механизма, причем приемник оборудован контрольным блоком для настройки средств оперативного управления на приемное устройство путем записи в память комбинации из адреса средств оперативного управления и выбранного специального кода обозначения в качестве действующей адресной метки в приемном устройстве, если приемное устройство находится в «ненастроенном»» состоянии.
Контрольный блок предпочтительно является логическим блоком, запрограммированным и / или закоммутированным на выполнение функции контроля.
Другие признаки, подробности и преимущества изобретения видны из нижеследующего описания примера воплощения изобретения и чертежей, на которых
- фиг.1 представляет собой схематическое изображение общего вида системы, состоящей из средств оперативного управления и приемного устройства, а
- фиг.2 схематически отображает общий ход процесса настройки средств оперативного управления на приемное устройство.
Система, обозначенная общей позицией 1, включает в данном случае средства оперативного управления 2 и приемное устройство 3, причем речь идет об управлении цепным или тросовым грузоподъемным механизмом, который перемещается, например, с помощью ходовой тележки.
Приемное устройство 3 связано с системой управления 4 грузоподъемного механизма таким образом, что система управления воспринимает от приемного устройства 3 подлежащие выполнению команды по движению грузоподъемного механизма и ходовой тележки и одновременно управляет питанием подключенных к ней электроприводов 6. На приемном устройстве 3 установлен сигнальный блок 5, который служит для подтверждения успешной настройки средств оперативного управления 2 на приемное устройство 3. В данном случае блок сигнализации 5 выдает акустический сигнал, после чего можно начинать подавать управляющие команды грузоподъемному механизму. Сигнал может состоять из последовательности звуков, которые позволяют судить о состоявшейся настройке средств оперативного управления 2 на устройство 3. Кроме того, сигнальный блок 5 может выдавать и другие сигналы, например сигнал сброса или сигнал неудавшейся настройки. На схеме не указан приемник в приемном устройстве 3, служащий для приема сигналов, посылаемых средствами оперативного управления 2. Не показано также устройство для ввода или фиксации специального кода обозначения, такого как номер крана, и устройство для сброса приемника 3 в «ненастроенное» состояние.
Средства оперативного управления 2 представляет собой беспроводный ручной манипулятор, содержащий задатчик команд 7 в виде, например, клавиатуры для набора подлежащих выполнению команд по приведения в движение грузоподъемного механизма и / или ходовой тележки, полость 8 для батарей питания и дисплей 9 для отображения номера крана, выбранного в качестве специального идентифицирующего кода приемного устройства, или текущего состояния средств оперативного управления.
Не показан также передатчик в средствах оперативного управления 2, используемый для передачи сигналов 10, которые может принимать приемное устройство 3 или его приемник. Сигналы 10 могут быть радиосигналами или сигналами инфракрасного излучения. Чтобы настроить средства оперативного управления 2 на работу с приемным устройством 3, выполняют описанные ниже действия, причем приемное устройство 3 находится в «ненастроенном» исходном состоянии, т.е. имеет идентифицирующий код "00". Сначала средства оперативного управления 2 посылают свой адрес, причем этот адрес посылается в паре с общеизвестным действующим специальным обозначением приемного устройства, который выбрал или ввел оператор. Эту операцию производят нажатием соответствующей комбинации клавиш 7, при этом обеспечивается описанная выше невозможность случайного инициирования процедуры настройки. В заключение передатчик посылает настроечное сообщение в виде сигнала 10, который содержит адресную метку. Настроечное сообщение содержит специальный заголовок, по которому приемное устройство 3 распознает, что это настроечное сообщение, а не управляющая команда.
Адрес средств оперативного управления 2 превращается в действующую адресную метку, используемую для передачи управляющих команд, тогда, когда его дополняют не менее чем одним специальным идентифицирующим кодом, который выбирает оператор для идентификации приемного устройства 3 или подъемного крана. Ввод дополнительного специального кода обозначения осуществляют во время процедуры настройки, которую могут выполнять средства оперативного управления 2. В рассматриваемом случае действующий специальный код обозначения выбирают в диапазоне от "01" до "99".
С помощью процедуры настройки специальный код обозначения записывают в память средств оперативного управления 2 и передают на еще «не настроенное» приемное устройство 3, которое записывает в свою память комбинацию из заданного адреса средств оперативного управления 2 и дополнительного специального идентифицирующего кода в качестве действующей адресной метки, используемой при приеме управляющих команд. Это сообщение получает приемное устройство 3 через свой приемник. Настройка средств оперативного управления 2 на приемное устройство 3 происходит только в том случае, когда приемное устройство 3 находится в «ненастроенном» состоянии и в этом состоянии получает настроечное сообщение. Таким образом, управляющие команды в «ненастроенном» состоянии игнорируются приемным устройством 3. При получении же настроечного сообщения адрес средств оперативного управления 2 записывается в память приемного устройства 3 вместе с его выбранным специальным идентифицирующим кодом.
По соображениям безопасности приемное устройство 3 не воспринимает управляющие команды в «ненастроенном» состоянии, а в «настроенном» состоянии воспринимает эти команды только от настроенных на него средств оперативного управления 2. Для этого управляющие команды должны передаваться средствами оперативного управления 2 в паре с действующей адресной меткой, что позволяет приемному устройству 3 проверить корректность команд.
С этой же целью принятая и хранящаяся в памяти приемника адресная метка и адрес «настроенных» средств оперативного управления 2 сравниваются между собой на совпадение в контрольном блоке. Благодаря этому уникальный адрес можно предусматривать только в средствах оперативного управления 2, необходимость иметь его еще и в приемном устройстве 3 отпадает. Для устройства 3 достаточно предусмотреть специальный идентифицирующий код, в качестве которого оператор может попросту взять номер крана, не повторяющийся в данном месте эксплуатации, который нанесен на кран в хорошо заметном месте и в процессе настройки вводится через орган оперативного управления и передается в приемное устройство.
Предлагаемый согласно изобретению способ позволяет дополнительно упростить средства оперативного управления 2 и приемное устройство 3, поскольку для системы передачи необходим только один передатчик в средствах оперативного управления 2 и один приемник в приемном устройстве 3. Приемное устройство 3 подтверждает успешную настройку средств оперативного управления 2 с помощью сигнального блока 5, который выдает акустический сигнал. Сигнал свидетельствует о том, что достигнуто состояние «взаимной настроенности» и действующий адрес настроенных средств оперативного управления 2 записан в память приемного устройства. В этом состоянии управляющие команды, исходящие из средств оперативного управления 2, воспринимаются приемным устройством 3 и передаются им в систему 4 управления грузоподъемным механизмом. При этом выдаются лишь такие управляющие команды, которые содержат хранящийся в памяти адрес или переданы в паре с этим адресом, т.е. совместно с действующей адресной меткой.
«Настроенность» приемного устройства можно сбросить в состояние «не настроено» дистанционно с помощью взаимодействующих с ним средств оперативного управления или средствами самого приемного устройства, например, клавишей сброса. Обычно это делают с помощью соответствующей процедуры, выполняемой средствами оперативного управления. На самом приемном устройстве также предусмотрены средства сброса на случай потери или неисправности «настроенных» средств оперативного управления.
Способ настройки средств оперативного управления 2 на приемное устройство 3 описан далее более подробно с использованием схемы на Фиг.2. После включения средств оперативного управления 2, которые еще не настроены на приемник, т.е. находятся в исходном «ненастроенном» состоянии, например, после длительного нажатия клавиши останова, на дисплее 9 вместо, например, номера подъемного крана высвечивается, например, специальный идентифицирующий код "00" (шаг S1). Тем самым обозначено «ненастроенное» на приемное устройство 3 состояние средств оперативного управления 2. Если бы средства оперативного управления 2 были настроены на приемное устройство 3, то дисплей 9 показал бы идентифицирующий код устройства 3 или номер крана. Для того чтобы «ненастроенные» средства оперативного управления 2 привести в соответствие с определенным, также «ненастроенным» приемным устройством 3, сначала меняют текущий режим на режим изменения настроек путем нажатия клавиш в заданной определенной последовательности (шаг S2). На дисплее 9 появляется мигающий символ "0". В этом состоянии оператор имеет возможность набрать двузначный идентифицирующий код устройства, на которое предполагается настройка, уменьшая или увеличивая высвечиваемое на индикаторе число путем нажатия соответствующих клавиш, например "влево" и "вправо" (шаг S3). В заключение оператор подтверждает набранный идентифицирующий код выбранного приемного устройства нажатием соответствующей клавиши блока сигнализации, после чего идентифицирующий знак постоянно высвечивается на дисплее (шаг S4A). Если дисплей показывает всего лишь одну позицию, то описанный выше способ можно повторить соответственно для любой другой позиции двузначного номера крана.
В заключение нажатием клавиши "поднять" систему выводят из режима изменения настроек или режима настроенности. Если выбранный идентифицирующий код выбранного приемного устройства не равен "00", происходит дальнейшая настройка, в противном случае процесс обрывается (шаг S5A). Выбранный идентифицирующий код приемного устройства 3 записывается в память средств оперативного управления 2 (шаг 86). В дальнейшем выбранный идентифицирующий код и адрес средств оперативного управления 2 передают в виде соответствующего сигнала 10 в нужное приемное устройство 3 (шаг S7). Приемное устройство подтверждает получение настроечного сообщения и успешную настройку путем двукратного обращения к сигнальному блоку 5, например двукратным звуковым сигналом (шаг S8A), и записывает в свою память комбинацию из однозначного адреса средств оперативного управления 2 и выбранного специального идентифицирующего кода приемного устройства 3 в качестве действующей адресной метки.
В заключение как средства оперативного управления 2, так и приемное устройство 3 грузоподъемного механизма переводят в режим останова. Дисплей 9 высвечивает настроенный идентифицирующий код приемного устройства 3. Если приемное устройство 3 уже было настроено, новой настройки не происходит, не происходит также и подтверждения настройки сигнальным блоком 5.
Описанный выше способ позволяет прервать процесс настройки в любой момент времени путем нажатия клавиши останова либо по истечении заданного промежутка времени, в течение которого не было ввода данных, что показано соответствующими стрелками на Фиг.2.
Приемным устройством 3 можно управлять и сбрасывать в «ненастроенное» состояние для целей новой настройки только настроенными на него средствами оперативного управления 2 и принимать от него команды управления для передачи их в систему управления 4 грузоподъемного механизма.
Для отмены взаимной настроенности средств оперативного управления 2 и приемного устройства 3 выполняют действия, как описано выше, причем в качестве нового специального кода обозначения выбирают "00". В результате средства оперативного управления 2 и приемное устройство 3 переходят в «ненастроенное» состояние. Шаги S4B, S5B и S7 при этом соответственно повторяют, причем теперь они отличаются тем, что настроенность имеет место только тогда, когда новый специальный код настройки равен "00". Для сигнализации успешного сброса настроенности сигнальный блок 5 выдает троекратный звуковой сигнал (шаг S8B).
Список обозначений
1. Система передачи управляющих команд
2. Средства оперативного управления
3. Приемное устройство
4. Система управления грузоподъемным механизмом
5. Сигнальный блок
6. Привод
7. Датчик команд
8. Полость для батарейки
9. Дисплей
10. Сигналы