RU2417937C1 - Lifting mechanism electric drive control device - Google Patents
Lifting mechanism electric drive control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2417937C1 RU2417937C1 RU2009142147/11A RU2009142147A RU2417937C1 RU 2417937 C1 RU2417937 C1 RU 2417937C1 RU 2009142147/11 A RU2009142147/11 A RU 2009142147/11A RU 2009142147 A RU2009142147 A RU 2009142147A RU 2417937 C1 RU2417937 C1 RU 2417937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- lifting mechanism
- control
- crane
- control device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам управления электроприводами грузоподъемных механизмов повышенной опасности, в частности к устройствам управления электроприводами подъемного крана.The invention relates to control devices for electric drives of hoisting mechanisms of increased danger, in particular to control devices for electric drives of a crane.
Известно выбранное в качестве ближайшего аналога устройство управления электроприводами грузоподъемного механизма, в частности башенного крана RU 2286305 С1, 2005.04.18.Known as the closest analogue is a control device for electric drives of a lifting mechanism, in particular a tower crane RU 2286305 C1, 2005.04.18.
Устройство содержит 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.The device comprises a control unit, an electric drive control unit, a unit for determining operating conditions and a crane status, an analog and digital signal conversion unit, and an electric drive status monitoring unit. The control unit is connected by a first two-way communication channel to a conversion unit, a second two-way communication channel - with a unit for determining operating conditions and crane status. The drive control unit is connected to the drive status monitoring unit and the conversion unit, and the latter is in turn connected to the drive status monitoring unit.
Управляющий блок включает в себя первый, второй и третий микроконтроллеры, блок настройки параметров средств дешифрации и шифрации, командоконтроллеры, органы управления и средства сигнализации и индикации. Первый, второй и третий микроконтроллеры соединены первыми входами между собой и с первым каналом двухсторонней связи, вторым двухсторонним каналом связи через второй вход третьего микроконтроллера управляющий блок соединен с блоком определения условий работы, первым двухсторонним каналом связи управляющий блок соединен со средствами дешифрации и шифрации. Блок настройки параметров средств дешифрации и шифрации соединен с первым каналом двухсторонней связи, при этом между собой первой связью соединены командоконтроллеры механизма подъема груза и механизма передвижения крана и соответствующие им органы управления, с первой связью через второй вход соединен первый микроконтроллер, второй связью соединены органы управления (и командоконтроллеры механизма перемещения грузовой тележки и механизма поворота крана, второй микроконтроллер соединен вторым входом со второй связью, блок контроля состояния электроприводов соединен с электроприводами и средствами дешифрации и шифрации.The control unit includes the first, second and third microcontrollers, a unit for setting parameters of decryption and encryption means, command controllers, control elements and signaling and indication means. The first, second and third microcontrollers are connected by the first inputs to each other and to the first channel of two-way communication, the second two-way communication channel through the second input of the third microcontroller, the control unit is connected to the unit for determining operating conditions, the first two-way communication channel, the control unit is connected to decryption and encryption. The unit for setting parameters of decryption and encryption means is connected to the first channel of two-way communication, while the first connection is connected to the controllers of the load lifting mechanism and the crane movement mechanism and the corresponding controls, the first microcontroller is connected through the second input, the controls are connected by the second connection (and command controllers of the mechanism for moving the truck and the crane rotation mechanism, the second microcontroller is connected by the second input to the second connection, the control unit I state electric drives connected to electric drives and means of decryption and encryption.
Блок определения условий работы и состояния крана включает в себя блок регистрации и отображения параметров крана, соединенный с датчиками таких параметров, как усилие в канате механизма подъема, перемещение грузовой тележки, высота подъема груза, угол поворота стрелы, скорость ветра, температура, перемещение крана. Блок преобразования аналоговых и цифровых сигналов включает в себя средства шифрации и дешифрации. Блок управления электроприводами содержит устройства управления электроприводами (электроприводы в терминологии заявки ближайшего аналога). Блок контроля состояния приводов содержит датчики состояния привода механизма перемещения грузовой тележки крана, состояния привода механизма подъема груза, состояния привода механизма поворота, состояния привода механизма перемещения крана, состояния линейного контактора и датчик состояния двигателя.The unit for determining the operating conditions and status of the crane includes a unit for recording and displaying crane parameters connected to sensors of parameters such as the force in the rope of the lifting mechanism, movement of the freight trolley, lifting height of the cargo, rotation angle of the boom, wind speed, temperature, and movement of the crane. The conversion unit of analog and digital signals includes encryption and decryption. The electric drive control unit contains electric drive control devices (electric drives in the terminology of the application of the closest analogue). The drive status control unit contains sensors of the drive drive mechanism of the crane truck, drive drive mechanism of the load, drive status of the rotation mechanism, drive status of the crane movement mechanism, the state of the linear contactor and the motor status sensor.
Вышеописанное устройство управления электроприводами обладает следующими недостатками.The above drive control device has the following disadvantages.
Во-первых, устройство имеет ограниченную область применения, оно может эффективно использоваться только для одного или серии однотипных грузоподъемных механизмов, что снижает технологичность изготовления, повышает стоимость разработки подобных устройств управления для кранов различной конструкции, а также значительно усложняет обслуживание большого парка различных грузоподъемных механизмов.Firstly, the device has a limited scope, it can be effectively used only for one or a series of similar hoisting mechanisms, which reduces the manufacturability, increases the cost of developing such control devices for cranes of various designs, and also significantly complicates the maintenance of a large fleet of various hoisting mechanisms.
Во-вторых, устройство управления электроприводами подъемного крана обладает низкой надежностью и отказоустойчивостью, поскольку отказ одного из блоков устройства управления может привести к нарушению функционирования или полной остановке всего грузоподъемного механизма, так, например, отказ блока управления электроприводами или блока контроля состояния приводов приводит к остановке всего грузоподъемного механизма. Отсутствие резервирования блоков и каналов связи также отрицательно сказывается на надежности работы устройства.Secondly, the crane drive electric drive control device has low reliability and fault tolerance, since failure of one of the control device units can lead to malfunction or complete stop of the entire load-lifting mechanism, for example, failure of the drive control unit or the drive status control unit leads to a stop total lifting gear. The lack of redundancy of blocks and communication channels also adversely affects the reliability of the device.
В-третьих, ограничены функциональные возможности устройства управления электроприводами подъемного крана, что снижает безопасность его эксплуатации.Thirdly, the functionality of the crane electric drive control device is limited, which reduces the safety of its operation.
Ограничение области применения и функциональных возможностей устройства, низкая технологичность изготовления, сложность разработки и обслуживания (а значит, их высокая стоимость), а также низкая надежность и безопасность работы подъемного механизма обусловлены следующими конструктивными особенностями устройства управления электроприводами подъемного крана.The limitation of the scope and functionality of the device, low manufacturability, complexity of development and maintenance (and hence their high cost), as well as low reliability and safety of the lifting mechanism are due to the following design features of the control device for electric drives of the crane.
Конструкция блоков, входящих в состав устройства, не согласована со структурой грузоподъемного механизма, что не позволяет сделать блоки автономными, унифицированными и отвечающими за управление соответствующим механизмом или функциями грузоподъемного механизма. Такой подход не позволяет достаточно просто конфигурировать устройство управления под конкретный грузоподъемный механизм, так как добавление нового блока требует больших схемотехнических и программных изменений, необходимых для интеграции блока в систему, кроме того, снижается отказоустойчивость устройства в целом, например, отказ блока управления электроприводами или блока контроля состояния приводов может привести к остановке всего грузоподъемного механизма.The design of the units included in the device is not consistent with the structure of the lifting mechanism, which does not allow the blocks to be autonomous, unified and responsible for controlling the corresponding mechanism or functions of the lifting mechanism. This approach does not allow you to simply configure the control device for a specific lifting mechanism, since adding a new unit requires large circuitry and software changes necessary to integrate the unit into the system, in addition, the fault tolerance of the device as a whole, for example, a failure of the drive control unit or unit, is reduced monitoring the condition of the drives can cause the entire lifting mechanism to stop.
Использование в устройстве управления электроприводами подъемного крана нескольких несвязанных между собой разнородных цифровых каналов связи усложняет устройство, усложняется его настройка, поиск неисправностей, а также обмен информацией между блоками устройства.The use of several unrelated heterogeneous digital communication channels in the crane’s electric drive control device complicates the device, its configuration, troubleshooting, and also the exchange of information between device units are complicated.
Сложная структура управляющего блока, включающего как микроконтроллеры, так и органы управления и сигнализации состояния крана, не позволяет отделить микроконтроллер от органов управления грузоподъемным механизмом, что ограничивает возможности устройства управления, например при использовании дополнительного пульта радиоуправления краном.The complex structure of the control unit, which includes both microcontrollers and the controls and signaling status of the crane, does not allow to separate the microcontroller from the controls of the lifting mechanism, which limits the capabilities of the control device, for example, when using an additional radio remote control for the crane.
Сложная структура блока управления электроприводами и блока контроля состояния приводов не позволяет применить для повышения надежности и функциональности устройства автономные блоки управления механизмами, каждый из которых управляет одним механизмом крана.The complex structure of the electric drive control unit and the drive status control unit does not allow the use of autonomous control units for mechanisms to increase the reliability and functionality of the device, each of which controls one crane mechanism.
В устройстве не предусмотрен автономный блок ввода и распределения напряжения питания в виде единого законченного устройства, содержащего главный контактор крана, устройства преобразования и распределения напряжения питания по блокам управляющего устройства, цепи нулевой защиты, устройства контроля качества напряжения, учета электроэнергии, контроля качества изоляции, защиты электрооборудования и кабельной проводки крана, что не позволяет использовать устройство управления электроприводами для кранов различных конструкций, а также диагностировать качество напряжения питающей сети, осуществлять защиту электрооборудования крана от скачков и просадок напряжения питания.The device does not provide an autonomous unit for input and distribution of the supply voltage in the form of a single complete device containing the main contactor of the crane, the device for converting and distributing the supply voltage to the blocks of the control device, zero protection circuit, voltage quality control device, electric power metering, insulation quality control, protection electrical equipment and cable wiring of the crane, which does not allow the use of a drive control device for cranes of various designs, and e diagnose the quality of the mains voltage, provide protection from electrical surges and tap voltage sags.
Кроме того, в устройстве не предусмотрены средства радиосвязи с диспетчерским пунктом, что не позволяет производить удаленную диагностику и настройку оборудования крана, извещать обслуживающий персонал об аварийных ситуация, считывать архивы событий, накопленные в процессе эксплуатации крана.In addition, the device does not provide radio communications with a control room, which does not allow remote diagnostics and adjustment of the crane equipment, notify maintenance personnel about emergency situations, and read archives of events accumulated during crane operation.
Изобретение направлено на решение задачи расширения области применения и функциональных возможностей устройства, повышения технологичности его изготовления, упрощения разработки и обслуживания устройства, а значит, снижения себестоимости, а также на решение задачи повышения надежности и безопасности работы грузоподъемного механизма.The invention is aimed at solving the problem of expanding the scope and functionality of the device, improving the manufacturability of its manufacture, simplifying the development and maintenance of the device, and therefore, reducing cost, as well as solving the problem of increasing the reliability and safety of the lifting mechanism.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве управления электроприводами грузоподъемного механизма, содержащем 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, предлагается все блоки, входящие в состав устройства, выполнить в виде унифицированных, автономных блоков, каждый из которых отвечает за управление соответствующим механизмом или функциями грузоподъемного механизма; средство связи выполнить в виде единого прозрачного для всех блоков двухстороннего канала связи, к которому подключены все блоки устройства; управляющий блок выполнить на базе подключенного к единому каналу связи единого управляющего микроконтроллера, программное обеспечение которого имеет модульную структуру, соответствующую механизмам и функциям грузоподъемного механизма; при этом предлагается ввести в устройство 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; предлагается ввести в устройство один или несколько блоков взаимодействия с оператором, которые выполнены автономными и каждый включает в себя блок шифраторов и дешифраторов, к которому подключены органы управления и индикации, а также ввести 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.The essence of the invention lies in the fact that in the control device for electric drives of the lifting mechanism, containing a control unit connected to the supply voltage, means for encrypting and decrypting analog and digital signals, command controllers and controls for the lifting mechanism, signaling and indication means, a display unit for information about the status of the lifting mechanism , control devices for electric drives, state sensors and actuators, unit for determining working conditions, means tie, serves all units included in the device to perform a standardized, self-contained blocks, each of which is responsible for controlling respective functions of the lifting mechanism or mechanisms; means of communication to perform in the form of a single transparent for all blocks of a two-way communication channel to which all the blocks of the device are connected; to execute the control unit on the basis of a single control microcontroller connected to a single communication channel, the software of which has a modular structure corresponding to the mechanisms and functions of the load-lifting mechanism; it is proposed to introduce into the device control units of mechanisms that are autonomous and each includes an electric drive control device and a block of encoders and decoders connected to a single communication channel, to which state sensors and actuators of mechanisms are connected; it is proposed to introduce into the device one or more blocks of interaction with the operator, which are autonomous and each includes a block of encoders and decoders, to which the control and indication bodies are connected, as well as introduce one or more input and distribution blocks of the supply voltage, which are autonomous and each includes a unit of encoders and decoders connected to a single channel, to which input and distribution means of the supply voltage are connected.
Дополнительно устройство управления электроприводами грузоподъемного механизма может содержать блок диагностики, настройки и управления режимами работы грузоподъемного механизма, который выполнен в виде программатора с возможностью подключения к каналу связи.Additionally, the control device for electric drives of the lifting mechanism may include a diagnostic unit, setting and controlling the operating modes of the lifting mechanism, which is made in the form of a programmer with the ability to connect to a communication channel.
Устройство управления электроприводами грузоподъемного механизма может также содержать блок радиосвязи с диспетчерским пунктом, который подключается к единому каналу связи и представляет собой радиопередающее устройство для передачи данных.The electric drive control device of the lifting mechanism may also comprise a radio communication unit with a control room, which is connected to a single communication channel and is a radio transmission device for transmitting data.
По меньшей мере один из блоков взаимодействия с оператором может включать в себя подключенное к единому каналу связи устройство текстовой индикации состояния грузоподъемного механизма.At least one of the blocks of interaction with the operator may include a text display device of the status of the lifting mechanism connected to a single communication channel.
Часть блоков устройства или все блоки устройства могут быть резервированы. Единый канал связи устройства также может быть резервирован.Part of the device blocks or all device blocks can be reserved. A single device communication channel can also be redundant.
Все блоки устройства могут быть выполнены в виде отдельных конструктивных модулей с возможностью их размещения как на грузоподъемном механизме, так и вне его.All units of the device can be made in the form of separate structural modules with the possibility of their placement both on the load-lifting mechanism and outside it.
Заявляемое устройство управления электроприводами грузоподъемного механизма, в отличие от известных, обладает следующими преимуществами.The inventive control device for electric drives of the lifting mechanism, in contrast to the known, has the following advantages.
За счет модульного принципа построения устройства управления обеспечивается возможность разработки набора стандартных управляющих блоков, оснащенных предварительно настроенным и отлаженным стандартным программным обеспечением для грузоподъемного механизма требуемого назначения и конфигурации (заданного числа механизмов, входящих в состав требуемого грузоподъемного механизма).Due to the modular principle of construction of the control device, it is possible to develop a set of standard control units equipped with pre-configured and debugged standard software for the lifting mechanism of the required purpose and configuration (a given number of mechanisms that are part of the required lifting mechanism).
За счет выполнения средств связи в виде единого двухстороннего прозрачного канала связи обеспечивается расширение области применения и функциональных возможностей устройства. При необходимости обеспечивается резервированный информационный обмен между блоками устройства управления. При этом в качестве среды передачи сигналов могут использоваться проводные устройства, основанные на оптическом и электрическом принципе действия, а также беспроводные оптические или радиоканалы с различными протоколами связи. Преимуществами такого канала связи по сравнению с известным аналогом являются упрощение работы, обслуживания, настройки, а также расширение функциональных возможностей устройства управления.Due to the implementation of communications in the form of a single two-way transparent communication channel, the scope and functionality of the device are expanded. If necessary, a redundant information exchange between the blocks of the control device is provided. Moreover, wired devices based on the optical and electrical principle of operation, as well as wireless optical or radio channels with various communication protocols, can be used as a signal transmission medium. The advantages of such a communication channel compared to the well-known analogue are the simplification of operation, maintenance, configuration, as well as the expansion of the functionality of the control device.
Выполнение управляющего блока на основе единого управляющего контроллера, программное обеспечение которого имеет модульную структуру, полностью соответствующую структурной схеме грузоподъемного механизма, позволяет расширить область применения и функциональные возможности устройства. Процесс разработки программного обеспечения упрощается и представляет собой настройку основных технологических параметров работы механизмов крана в рамках общего алгоритма. Управляющий блок независим от остальных, специфических для кранов устройства управления (командоконтроллеры, органы управления и т.п.).The execution of the control unit on the basis of a single control controller, the software of which has a modular structure, fully consistent with the structural diagram of the lifting mechanism, allows you to expand the scope and functionality of the device. The software development process is simplified and represents the configuration of the main technological parameters of the crane mechanisms within the framework of the general algorithm. The control unit is independent of the other crane-specific control devices (command controllers, controls, etc.).
Введение в устройство автономных блоков взаимодействия с оператором, отдельных от управляющего блока, каждый из которых передает команды оператора в управляющий блок и отображает состояние механизмов, также позволяет расширить область применения и функциональные возможности устройства. Блок взаимодействия с оператором может включать в себя устройства сигнализации и индикации информации о состоянии грузоподъемного механизма, что значительно упрощает процесс диагностики и управления системой в целом. Устройство может быть снабжено несколькими блоками взаимодействия с оператором, устанавливаемыми в кабине крана и/или на производственной площадке. Также устройство может быть оснащено блоком взаимодействия с оператором посредством радиоканала.The introduction into the device of autonomous units of interaction with the operator, separate from the control unit, each of which transmits operator's commands to the control unit and displays the status of mechanisms, also allows you to expand the scope and functionality of the device. The interaction unit with the operator may include signaling and indication devices about the status of the lifting mechanism, which greatly simplifies the process of diagnosis and control of the system as a whole. The device can be equipped with several blocks of interaction with the operator, installed in the crane cabin and / or on the production site. Also, the device can be equipped with a unit for interacting with the operator via a radio channel.
Введение в устройство блоков управления механизмом, каждый из которых выполнен в виде единого законченного устройства, позволяет легко интегрировать их в устройство управления и подключать при помощи единого канала связи. К блоку подключаются датчики и исполнительные устройства механизма. При помощи датчиков, приборов и устройств безопасности механизма, подключаемых к блоку управления механизмом, анализируется режим работы механизма и ведется контроль состояния устройств крана. Преимуществами применения автономных блоков управления механизмами является повышение надежности и увеличение функциональности, простая интеграция в существующее или создаваемое устройство управления, универсальность для кранов различных конструкций, возможность резервирования блока управления электроприводом, возможность совместной работы блоков на один механизм крана, возможность поочередной работы блока на два механизма крана, возможность управления одним блоком несколькими электродвигателями одного механизма.Introduction to the device of the control units of the mechanism, each of which is made in the form of a single complete device, makes it easy to integrate them into the control device and connect using a single communication channel. Sensors and actuators of the mechanism are connected to the block. Using sensors, instruments and safety devices of the mechanism connected to the control unit of the mechanism, the mode of operation of the mechanism is analyzed and the status of the crane devices is monitored. The advantages of using stand-alone control units for mechanisms are increased reliability and increased functionality, simple integration into an existing or new control device, versatility for cranes of various designs, the ability to reserve an electric drive control unit, the possibility of joint operation of blocks on one crane mechanism, the possibility of alternating operation of the block on two mechanisms crane, the ability to control one unit by several electric motors of one mechanism.
Введение в устройство блоков ввода и распределения напряжения питания, каждый из которых выполнен в виде единого законченного блока, который легко интегрируется в устройство управления и подключается к нему при помощи единого канала связи. Блок ввода и распределения напряжения питания содержит главный контактор крана, устройства преобразования и распределения напряжения питания по блокам управляющего устройства, цепи нулевой защиты, устройства контроля качества напряжения, учета электроэнергии, контроля качества изоляции, защиты электрооборудования и кабельной проводки крана. Преимуществом применения автономных блоков ввода и распределения питающего напряжения являются простая интеграция в существующее или создаваемое устройство управления, универсальность для кранов различных конструкций, возможность резервирования блоков ввода и распределения напряжения, диагностирование качества питающего напряжения, защита электрооборудования крана от скачков и просадок напряжения сети.Introduction to the device input and distribution of supply voltage, each of which is made in the form of a single complete unit, which is easily integrated into the control device and connected to it using a single communication channel. The input and distribution block of the supply voltage contains the main contactor of the crane, the device for converting and distributing the supply voltage to the blocks of the control device, the zero-protection circuit, the voltage quality control device, electric energy metering, insulation quality control, electric equipment protection and crane cable wiring. The advantage of using stand-alone input and distribution voltage supply units is simple integration into an existing or new control device, versatility for cranes of various designs, the ability to reserve voltage input and distribution units, diagnosing the supply voltage quality, and protecting the crane electrical equipment from power surges and voltage drops.
Введение в устройство блока радиосвязи с диспетчерским пунктом позволяет производить удаленную диагностику и настройку оборудования крана, извещать обслуживающий персонал об аварийных ситуация, считывать архивы событий, накопленные в процессе эксплуатации крана.The introduction of a radio communication unit with a control room into the device allows remote diagnostics and tuning of the crane equipment, notifies maintenance personnel about emergency situations, and reads archives of events accumulated during crane operation.
Введение в устройство блока диагностики, настройки и управления режимами работы крана, выполненного в виде программатора, подключенного к каналу связи, позволяет оперативно проводить диагностику и настройку режимов работы устройства управления грузоподъемным механизмом.The introduction to the device of a block of diagnostics, tuning and control of crane operating modes, made in the form of a programmer connected to a communication channel, allows you to quickly diagnose and configure the operating modes of the control device of the lifting mechanism.
Выполнение устройства с резервированием части или всех блоков устройства управления позволяет повысить надежность и безопасность работы устройства.The implementation of the device with the reservation of part or all of the blocks of the control device can improve the reliability and safety of the device.
Выполнение устройства с резервированным каналом связи позволяет повысить надежность и безопасность работы устройства.The implementation of the device with a redundant communication channel can improve the reliability and safety of the device.
Выполнение устройства в виде отдельных конструктивных модулей с возможностью их размещения как на грузоподъемном механизме, так и вне его, позволяет свободно компоновать шкафы устройства управления в зависимости от наличия свободного места как на настилах крана, так и на производственной площадке.The implementation of the device in the form of separate structural modules with the possibility of their placement both on the load-lifting mechanism and outside it, allows you to freely assemble the cabinets of the control device depending on the availability of free space both on the deck of the crane and on the production site.
На фигуре 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства управления электроприводами грузоподъемного механизма. На фигуре 2 приведена структурная схема предлагаемого устройства управления электроприводами грузоподъемного механизма.The figure 1 shows a block diagram of the proposed device for controlling electric drives of the lifting mechanism. The figure 2 shows the structural diagram of the proposed device for controlling electric drives of the lifting mechanism.
Устройство управления электроприводами грузоподъемного механизма, блок-схема которого приведена на фиг.1, представляет собой систему управления краном и содержит управляющий блок 1, подключенный к единому каналу 2 связи, к которому также подключены блоки 3 управления механизмами, блоки 4 ввода и распределения напряжения питания, блок 5 определения условий работы, блок 6 диагностики, настройки и управления режимами работы грузоподъемного механизма, блок 7 радиосвязи с диспетчерским пунктом, блок 8 взаимодействия с оператором.The control device of the electric drives of the lifting mechanism, the block diagram of which is shown in Fig. 1, is a crane control system and contains a
Все блоки, входящие в состав устройства, выполнены в виде унифицированных, автономных блоков, каждый из которых отвечает за управление соответствующим механизмом крана или функциями крана.All the blocks that make up the device are made in the form of unified, autonomous blocks, each of which is responsible for controlling the corresponding crane mechanism or crane functions.
Управляющий блок 1 выполнен на базе подключенного к единому каналу 2 связи единого управляющего микроконтроллера 9, например, семейства SIMATIC с модульным программным обеспечением, который объединен стандартной шиной ввода вывода с блоками 10, 11 шифраторов и дешифраторов аналоговых и цифровых сигналов. Микроконтроллер 9 оборудован портом для подключения к единому каналу связи 2.The
Блок 8 взаимодействия с оператором содержит подключенные к каналу 2 связи блок 12 шифраторов и дешифраторов и блок 13 текстовой индикации состояния грузоподъемного механизма для информирования оператора и наладочного персонала. К блоку 12 подключены дискретные или аналоговые командоконтроллеры 14, органы 15 управления краном: кнопки включения/выключения, ключ-марка, кнопка аварийного останова, переключатели режимов работы, кнопка сброса защиты, подачи звукового сигнала и т.д.; средства 16, 17 сигнализации состояния механизмов и режимов работы крана, средства 18 звуковой сигнализации. Блок 13 предназначен для индикации информации о состоянии крана для оператора и наладочного персонала. Блок 13 позволяет настраивать параметры работы крана, осуществляет отображение информации о текущих отказах, а также содержит журнал отказов, отображает вспомогательную информацию для оператора. Число блоков взаимодействия с оператором определяется требованиями к системе управления краном.
Канал связи 2 представляет собой сложную гетерогенную сеть устройств, обеспечивающих при необходимости резервированный информационный обмен между всеми блоками устройства управления. В качестве среды передачи сигналов используются проводные устройства, основанные на оптическом и электрическом принципе действия, а также беспроводные оптические или радиоканалы с различными протоколами связи. Для блоков устройства управления канал связи является прозрачным и представляет собой единую информационную среду, охватывающую все блоки устройства. В качестве канала связи может быть использована, например, сеть PROFIBUS.
Блоки 3 управления механизмами выполнены автономными и каждый включает в себя подключенные к единому каналу 2 связи устройство 20 управления электроприводом и блок 19 шифраторов и дешифраторов, к которому подключены датчики 21 состояния и исполнительные устройства 22 механизмов. Один или несколько двигателей 24 механизма подключаются к устройству 20 управления электроприводом. Также к устройству 20 могут быть подключены датчики состояния и ротационное кодирующее устройство 23 двигателя 24. Число блоков управления механизмами крана определяется числом механизмов крана, а также требованиями к резервированию блоков крана. Устройство 20 управления электроприводом представляет собой частотный или тиристорный преобразователь напряжения.The
Блоки 4 ввода и распределения напряжения питания выполнены автономными и каждый включает в себя подключенный к единому каналу 2 блок 25 шифраторов и дешифраторов, к которому подключены средства 26, 27 ввода и распределения напряжения питания, включающие главный контактор крана, устройства преобразования и распределения напряжения питания по блокам управляющего устройства, цепи нулевой защиты, устройства контроля качества напряжения, учета электроэнергии, контроля качества изоляции, защиты электрооборудования и кабельной проводки крана. Напряжение питания от блока 4 поступает на все блоки устройства (электрические связи не показаны). Число блоков 4 определяется требованиями к резервированию блоков крана, а также схемой размещением блоков устройства управления на кране.The input voltage distribution and
Блок 5 определения условий работы содержит подключенный к единому каналу 2 связи блок 28 шифраторов и дешифраторов, к которому подключены датчики 29 температуры внутри устройства управления, температуры окружающей среды, влажности, скорости ветра, а также подключены исполнительные устройства 30.
Блок 6 диагностики выполнен в виде программатора и предназначен для настройки и управления режимами работы крана и может быть подключен к каналу 2 связи и предназначен для диагностики электрооборудования, наладки и сбора данных о состоянии устройства управления, регистрации параметров работы механизмов грузоподъемного механизма (крана).
Блок 7 радиосвязи с диспетчерским пунктом представляет собой радиомодем и предназначен для связи с рабочим местом обслуживающего персонала, что позволяет своевременно получать информацию об отказах или отклонениях в работе устройства, вносить необходимые корректировки в программное обеспечение крана и настройки устройств, подключенных к каналу связи 2.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Устройство включается после подачи напряжения питания с помощью рубильника (не показан). После подачи электрического питания на блоки 4 ввода и распределения напряжения питания происходит инициализация всех блоков устройства управления. Устройство управления переходит в режим самодиагностики. При этом микроконтроллер 9 производит загрузку из ПЗУ в ОЗУ и запуск управляющего программного обеспечения. Микроконтроллером производится параметрирование следующих устройств: 10, 11, 19, 12, 25, 28, 20. Микроконтроллер переходит в режим циклического обмена с устройствами, подключенными к единому каналу связи 2. Инициализируется и запускается блок 7 радиосвязи с диспетчерским пунктом. Микроконтроллер анализирует диагностическую информацию, поступившую от блоков системы по завершении запуска. При наличии отказов блоков устройства управления микроконтроллером формируются соответствующие сообщения на экране блока 13 индикации информации. Микроконтроллер начинает циклический опрос органов управления краном 14-17; блоков управления ротационными кодирующими устройствами 23; всех блоков шифрации и дешифрации цифровых и аналоговых сигналов: механизмов крана 19, блоков ввода и распределения напряжения питания 25, блока определения условий работы 28, устройств управления электроприводами 20. Запускается процесс обмена диагностической информацией с блоком 13 индикации информации о состоянии электрооборудования крана, при необходимости формируются аварийные и предупредительные сообщения. При успешном прохождении процедуры тестирования микроконтроллер разблокирует устройство управления, на экране блока 13 индикации информации формируется сообщение о готовности устройства к работе.The device turns on after applying power with a knife switch (not shown). After applying electric power to the
Включение крана производится следующим образом. При повороте ключа-марки сигнал состояния ключа-марки поступает на вход блока шифрации команд и по каналу связи 2 передается микроконтроллеру 9. Микроконтроллер выдает на выход блока 12 шифраторов и дешифраторов сигнал для тестирования звуковой и световой сигнализации 14-17, установленной на пульте управления краном, выполняет анализ состояния устройств безопасности, включенных в цепь нулевой защиты крана. В случае отсутствия сигнала о готовности нулевой цепи на блоке 13 индикации формируется соответствующее сообщение оператору, включение устройства управления краном блокируется. При наличии разрешающих сигналов с приборов и устройств безопасности контроллер 9 разблокирует систему управления. При нажатии кнопки «Включить», сигнал поступает на блок 12 шифраторов и дешифраторов, откуда по цифровому каналу связи передается микроконтроллеру 9. При наличии блокировок, запрещающих работу крана таких, как разблокировка одного из проходов крана, открыта входная дверь в кабину управления; недопустимые условия эксплуатации крана: повышенная или пониженная температура в кабине электрооборудования или оператора, повышенная влажность, недопустимый уровень питающего напряжения; недопустимое состояние органов управления (один или несколько командоконтроллеров отклонено от нулевого положения); работа крана блокирована кнопкой аварийного отключения - включение главного контактора блокируется, на экране блока 13 индикации информации о состоянии крана отображается соответствующее сообщение. При отсутствии указанных блокировок микроконтроллер 9 формирует на дешифраторе сигнал включения главного контактора, по истечении времени включения контроллер 9 анализирует сигнал состояния контактора, поступающий на шифратор дискретного сигнала. При отсутствии подтверждения о включении главного контактора сигнал включения контактора снимается, на блоке 13 по команде контроллера 9 формируется соответствующее аварийное сообщение. При включении главного контактора 26 напряжение питания поступает на силовые цепи системы управления краном, в т.ч. устройства 20 управления электроприводами. По завершении процедуры включения устройств управления 20 электроприводами, микроконтроллер 9 снимает блокировку с блоков 3 управления механизмами, а управляющий блок 1 переходит в состояние ожидания команд от оператора.The inclusion of the crane is as follows. When the key-mark is rotated, the state of the key-mark is fed to the input of the command encryption unit and transmitted to the microcontroller 9 through the
Работа механизмов крана производится следующим образом.The operation of the crane mechanisms is as follows.
При отклонении ручки командоконтроллера 14 одного или нескольких механизмов крана набор сигналов соответствующих направлению и углу отклонения ручки поступает на блок 12 шифраторов и дешифраторов, затем передается на микроконтроллер 9. Микроконтроллер 9 анализирует сигналы, поступившие от командоконтроллера 14, проверяет исправность соответствующего механизма, а также направление движения и требуемую величину скорости для выбранного механизма. При отсутствии блокировок на работу механизма со стороны приборов и устройств безопасности крана, технологических блокировок, поступающих с блока 19 шифрации и дешифрации механизма крана, а также при исправности устройств блока 3 управления механизмом микроконтроллер 9 передает по каналу 2 связи команду управления направлением и скоростью движения механизма. Эта команда при поступлении на устройство 20 управления электроприводом включает его. Устройство 20 управления электроприводом подает напряжение на двигатель 24 соответствующего механизма. По измеренным значениям напряжения и тока двигателя 24 осуществляется контроль его состояния устройством 20. При отказе двигателя 24 устройство 20 формирует сигнал защиты, который передается микроконтроллеру 9 по каналу связи 2. Микроконтроллер 9 формирует соответствующее сообщение, отображаемое на экране блока 13, блок 3 управления механизмом блокируется. В исправном состоянии механизма при достижении требуемого момента на валу двигателя 24 устройством 20 управления электроприводом формируется сигнал снятия электромеханического тормоза. Сигнал поступает на цифровой канал устройства дешифрации 19, и в купе с сигналом разрешения снятия тормоза от микроконтроллера 9, поступающего с блока 10 шифрации и дешифрации приводит к срабатыванию исполнительного устройства управления электромеханическим тормозом блока 22. К катушке тормоза прикладывается напряжение, необходимое для снятия тормоза. По истечении времени срабатывания тормоза микроконтроллер 9 начинает анализировать сигналы с контактов контактора и датчиков состояния тормоза, входящего в состав блока 22. Если тормоз не сработал вовремя, микроконтроллером 9 формируется соответствующее аварийное сообщение, отображаемое на экране блока 13, работа блока 3 управления механизмом блокируется. Устройство 20 управления двигателем начинает плавный разгон механизма до скорости, задаваемой командоконтроллером крана. Динамика движения механизма крана анализируется при помощи ротационного кодирующего устройства 23. Микроконтроллер 9, анализируя сигналы с соответствующих датчиков 21 блока 3, выявляет факты падения груза (движение груза со скоростью, значительно превышающей максимальную), проскальзывания груза, например, в случае плохо отрегулированного электромеханического тормоза, заклинивания в механизме крана. Во всех вышеприведенных случаях микроконтроллер 9 формирует команду, блокирующую работу блока 20 управления механизмом. На экране блока индикации 13 формируется соответствующее сообщение. При установке командоконтроллера 14 в нулевое положение устройство 20 управления двигателем 24 производит плавную остановку механизма. Когда скорость механизма падает до нуля - формируется сигнал наложения электромеханического тормоза. После зажатия (выключения) тормоза устройство управления 20 снимет напряжение с двигателя 24. Управляющий блок 1 переходит в состояние ожидания сигнала от командоконтроллера блока 8.When the handle of the controller 14 of one or more crane mechanisms is rejected, a set of signals corresponding to the direction and angle of the handle deviation is sent to the block 12 of the encoders and decoders, then transmitted to the microcontroller 9. The microcontroller 9 analyzes the signals received from the controller 14, checks the correctness of the corresponding mechanism, as well as the direction movement and the required speed for the selected mechanism. In the absence of blockages to the mechanism operation from the side of the crane safety devices and devices, technological locks coming from the crane mechanism encryption and decryption unit 19, as well as when the devices of the
Регистрация параметров работы крана производится следующим образом.Registration of the parameters of the crane is as follows.
Регистратор параметров (не показан) при необходимости располагается в блоке управления 1 и предназначен для хранения информации о состоянии технологических параметров крана, например количество запусков механизмов, моточасы механизмов, учета перегрузок механизмов подъема. Параллельно микроконтроллер ведет журнал аварийных отключений, регистрирует основные электрические параметры работы двигателей механизмов, что значительно упрощает процедуру поиска неисправностей. При возникновении аварийных ситуаций микроконтроллер блокирует работу отказавшего механизма и формирует аварийное сообщение на устройстве индикации.The parameter recorder (not shown), if necessary, is located in the
Выключение крана производится при нажатии кнопки «Выключить» или выключении ключа-марки, или нажатии кнопки аварийного останова. При этом соответствующий сигнал поступает на вход блока 10 шифраторов и дешифраторов контроллера 9. Контроллер снимает сигнал включения главного контактора. По истечении заданного времени выполняется контроль состояния главного контактора. В случае, если сигнал об отключении главного контактора не поступил, на экране блока индикации 13 формируется соответствующее сообщение.Turning off the crane is done by pressing the "Turn off" button or turning off the key-mark, or by pressing the emergency stop button. In this case, the corresponding signal is fed to the input of the block 10 of the encoders and decoders of the controller 9. The controller removes the enable signal of the main contactor. After the set time has passed, the state of the main contactor is monitored. If the signal about the shutdown of the main contactor is not received, an appropriate message is generated on the screen of the display unit 13.
Таким образом, предлагаемое устройство управления электроприводами грузоподъемного механизма обладает широкими областью применения и функциональными возможностями, технологично в изготовления, удобно и просто в разработке и обслуживании, надежно и безопасно в работе.Thus, the proposed control device for electric drives of the lifting mechanism has a wide scope and functionality, technologically advanced to manufacture, convenient and easy to design and maintain, reliable and safe to use.
Высокая степень унификации всех блоков устройства управления электроприводом грузоподъемных механизмов упрощает процесс их разработки, внедрения и обслуживания и повышает отказоустойчивость, так, например, отказ одного из блоков управления механизмами не приводит к остановке всего грузоподъемного механизма.A high degree of unification of all the units of the electric drive control device of the hoisting mechanisms simplifies the process of their development, implementation and maintenance and increases fault tolerance, for example, the failure of one of the control units of the mechanisms does not stop the entire hoisting mechanism.
Повышается безопасность работы. Датчики и устройства, установленные на механизмах крана, позволяют своевременно определить и предотвратить развитие аварийных ситуаций. Например, по сигналу ротационного кодирующего устройства возможно определение фактов падения груза, определение факта износа тормозных колодок, заклинивания механизма крана. Датчик состояния электромеханического тормоза позволяет диагностировать состояние катушки тормоза, определять факт разжима тормоза, что позволяет значительно повысить ресурс работы колодок тормоза.Increases work safety. Sensors and devices mounted on crane mechanisms allow timely detection and prevention of emergency situations. For example, by the signal of a rotary encoder, it is possible to determine the facts of the load falling, to determine the fact of wear of the brake pads, jamming of the crane mechanism. The status sensor of the electromechanical brake allows you to diagnose the condition of the brake coil, to determine the fact of brake expansion, which can significantly increase the life of the brake pads.
Упрощению устройства в целом и, в частности, процедуры настройки и диагностики устройства, способствует применение единого канала связи, что позволяет обеспечить обмен информацией между каждыми из блоков.The simplification of the device as a whole and, in particular, the setup and diagnostic procedures of the device, is facilitated by the use of a single communication channel, which allows for the exchange of information between each of the blocks.
Расширению функциональных возможностей устройства управления способствует то, что функции, обычно выполняемые оператором, возлагаются на устройство управления, например позиционирование механизмов крана, устранение перекоса опор козловых кранов, гашение или демпфирование колебаний груза, координатная защита, функция грейферного автомата.The expansion of the functionality of the control device is facilitated by the fact that the functions normally performed by the operator are assigned to the control device, for example, positioning of crane mechanisms, eliminating skewing of gantry crane supports, damping or damping of load vibrations, coordinate protection, and the function of the grab machine.
Заявленный технический результат достигается за счет адаптации архитектуры устройства управления к структуре грузоподъемного механизма. Предлагаемое устройство управления содержит автономные унифицированные блоки, каждый из которых отвечает за управление конкретным механизмом или функцией крана. Каждый блок является автономным, т.е. логически законченным устройством, и легко может быть встроен, например, в уже существующее устройство управления. Все блоки содержат стандартный интерфейс, при помощи которого они соединяются и образуют устройство управления. Интерфейс блока представляет собой, например: разъем для подключения блоков к каналу связи, клеммные модули для подключения входных и выходных сигналов, вводы питающего напряжения силовых и контрольных цепей. Широкие функциональные возможности устройства управления реализованы посредством централизованного управления работой механизмов, так, например, управление поддерживающей и замыкающей лебедками в режиме работы угольного или лесного грейфера, а также крюка сведено к управлению одним виртуальным механизмом грейфера или подъема. Аналогично осуществляется синхронное управление опорами большепролетных козловых кранов в функции регулирования перекоса опор, а также синхронная работа нескольких кранов как единого механизма при перегрузке крупногабаритных грузов.The claimed technical result is achieved by adapting the architecture of the control device to the structure of the lifting mechanism. The proposed control device contains autonomous unified units, each of which is responsible for controlling a particular mechanism or function of the crane. Each block is autonomous, i.e. logically complete device, and can easily be integrated, for example, into an existing control device. All blocks contain a standard interface through which they connect and form a control device. The block interface is, for example: a connector for connecting blocks to a communication channel, terminal modules for connecting input and output signals, inputs of the supply voltage of power and control circuits. The wide functionality of the control device is realized through centralized control of the operation of mechanisms, for example, the management of supporting and closing winches in the operating mode of a coal or forest grab, as well as a hook, is reduced to controlling one virtual mechanism of a grab or lift. Similarly, synchronous control of the supports of large-span gantry cranes in the function of regulating the skew of the supports is carried out, as well as the synchronous operation of several cranes as a single mechanism when overloading bulky goods.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009142147/11A RU2417937C1 (en) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Lifting mechanism electric drive control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009142147/11A RU2417937C1 (en) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Lifting mechanism electric drive control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2417937C1 true RU2417937C1 (en) | 2011-05-10 |
Family
ID=44732596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009142147/11A RU2417937C1 (en) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Lifting mechanism electric drive control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2417937C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770052C1 (en) * | 2021-10-14 | 2022-04-14 | Акционерное общество "СИНЕТИК" | Software and hardware complex for control, management and predictive diagnostics of technological equipment of the lifting and transport mechanism |
-
2009
- 2009-11-16 RU RU2009142147/11A patent/RU2417937C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770052C1 (en) * | 2021-10-14 | 2022-04-14 | Акционерное общество "СИНЕТИК" | Software and hardware complex for control, management and predictive diagnostics of technological equipment of the lifting and transport mechanism |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2634129B1 (en) | Elevator system | |
| JP5062925B2 (en) | Monitoring and control equipment for technical equipment | |
| JP4958365B2 (en) | Modular safety switch system | |
| KR101047175B1 (en) | Control system of stage device | |
| KR101490022B1 (en) | Apparatus for controlling automatic door | |
| WO2006051355A1 (en) | A control system, a method to operate a control system, a computer data signal and a graphical user interface for rail-borne vehicles | |
| EP1403010B1 (en) | Robot system comprising an operator detection unit | |
| KR101272464B1 (en) | Control system of stage device | |
| US11276504B2 (en) | Digital systems and methods for high precision control in nuclear reactors | |
| RU91998U1 (en) | ELECTRIC DRIVE CONTROL DEVICE FOR LOADING MECHANISM | |
| JP6366764B2 (en) | Elevator system | |
| CN110406561B (en) | Switch control system and track system | |
| CN104743446B (en) | A kind of crane brake braking moment detection method and system | |
| RU2417937C1 (en) | Lifting mechanism electric drive control device | |
| CN102001562A (en) | Elevator control device | |
| CN108367888A (en) | Transport equipment for persons, maintaining method and safeguard controller | |
| CN102596781A (en) | Elevator control device and control method | |
| CN107102597B (en) | Safety-relevant control device and method for operating a safety-relevant control device | |
| JP5094001B2 (en) | elevator | |
| RU2770052C1 (en) | Software and hardware complex for control, management and predictive diagnostics of technological equipment of the lifting and transport mechanism | |
| JPWO2011048664A1 (en) | Elevator safety device | |
| KR100952934B1 (en) | Stage device control system | |
| KR101812937B1 (en) | Servo control diagnosis system | |
| CN206033001U (en) | Mine vertical shaft hoisting machine unmanned on duty control system | |
| CN109441649B (en) | Digital speed-regulating controller and method for controlling engine to work |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151117 |