3.7. Структура и принцип работы ограничителей грузоподъёмности микропроцессорного типа

Актуальной задачей обеспечения безопасности грузоподъёмных машин на сегодняшний день является использование ограничителя Сгрузоподъёмности с увеличенным объёмом защитных характеристик, повышенной точностью и информативной способностью. Выполнение эт х требован й их комплексная реализация оказываются воз-

можными только с условием применением устройств на базе микропроцессорной техн ки. Решение этой задачи позволит накопить опыт

ческимиМ кропроцессорные ограничители обладают большими технинформац онными возможностями. Эти приборы в ком-

внедрен я эксплуатации микропроцессорных средств на ГПМ, развить средства д агностики, технического обслуживания и ремонта

плексе позволяют выполнять несколько функций безопасности, таких как огран чен е грузоподъёмности, ограничение перемещений конструкций крана в лизиАЛЭП и различных препятствий, регистрировать в блоке памяти параметры ра оты ГПМ.

Принцип действия микропроцессорного ограничителя основан на последовательном опросе и преобразовании аналоговых сигналов с датчиков первичной информацииДв цифровой код, определении угла наклона и длины стрелы, расчёте цифровыми методами вылета, высоты подъёма и фактического веса груза с последующим сравнением с предельно допустимыми значениями, заложенными в память ограничителя в виде грузовых характеристик. Выбор грузовой (защитной) характеристики, т.е. соотношение между весомИгруза и вылетом, производится ограничителем в зависимости от режима работы и вида стрелового оборудования. При превышении допустимой нагрузки при данном вылете формируются исходные команды управления блокировочными устройствами. В ограничителях микропроцессорного типа сигналы всех датчиков совместно с данными о характеристиках отключения, находящихся в запоминающем устройстве, обрабатываются блоком обработки данных в соответствии с заданным алгоритмом, а результат обработки выводится на блок индикации и блок средств отключения механизмов крана при превышении фактической нагрузкой допустимого значения [2, 4].

49

50

В таком устройстве цифровой вычислитель дополнительно выполнен с возможностью выявления разности результатов прямого или косвенного измерения массы поднимаемого и/или перемещаемого груза одной массы при различных значениях вылета и/или угла наклона стрелы, а также определения значения, по меньшей мере, одно-

Сго настроечного параметра из условия обеспечения минимального значения этой разности и записи значения этого настроечного параметра в энергонезависимое запоминающее устройство.

Ц фровой выч слитель 1 может быть выполнен с возможно-

стью определен я значений настроечных параметров в процессе произвольнымподъёма / ли перемещения груза с априорно неизвестной массой, не превышающей грузоподъёмности крана. При этом используется ма-

тематическая модель крана, записанная в его энергонезависимом запом нающем устройстве 6.

Настройкабэлектронного устройства безопасности на кране с грузом может ыть реализована непосредственно во время нормальной ра оты крана при выполнении циклов подъё-

ма/опускан я перемещения грузов. Это обеспечивает автоматическую компенсацию Адрейфа параметров электронного устройства безопасности непосредственно во время работы крана с нагрузкой и, соответственно, повышает эффективность защиты грузоподъёмного крана от перегрузок и повреждений за счет повышения точности устройства безопасности. Д

Выходное устройство 8 содержит, по меньшей мере, один силовой ключ, выполненный в виде электромагнитного реле или силовой интегральной полупроводниковой микросхемы. Вход выходного устройства 8 подключен к устройству ввода/вывода информации 7 или непосредственно к микроконтроллеру 3 приИпомощи отдельных проводов или мультиплексного канала обмена данными, а выход – к одному или к нескольким исполнительным устройствам крана 9, в качестве которых могут использоваться, например, электромагнитные пускатели или электромагнитные клапаны, включенные в гидравлическую систему управления краном. Выходное устройство 8 может быть также объединено с устройством ввода/вывода информации 7.

Если электронная система безопасности имеет общий мультиплексный канал обмена данными, то выходное устройство 8 может быть выполнено на основе микроконтроллера и подключено к этому мультиплексному каналу обмена данными аналогично подключению датчиков 2.

51

С помощью датчиков 2 реализуются каналы измерения параметров и режимов работы крана, характеризующих его нагрузку, положение грузоподъёмного (стрелового) оборудования и т.д., а также при необходимости управляющие воздействия оператора. Под каналом измерения подразумевается вся совокупность элементов устройства, образующая путь прохождения и преобразования измерительного сигнала от входа (датчика) до получения цифрового значения этого параметра или режима в микроконтроллере 3.

Датч ки 2 включают в себя, в частности, датчик нагрузки грузоподъёмного крана 10, выполненный в виде датчика усилия в грузовом

виде 13. Огран чбтель может содержать также различные дополнительные

датчики 14, к которым относятся: датчик угла наклона оголовка стрелы, датч к предельного подъёма грузозахватного органа (концевой выключатель), датчик при лижения к ЛЭП, датчик скорости ветра, датчики перемещений органов управления краном, датчик хода грузовой лебёдки и т.п. Конкретный набор датчиков зависит от конструкции конкретного грузоподъёмного крана и варианта реализации ограничителя.

А Каждый из датчиков 10 – 14Дможет быть выполнен либо с ана-

логовым, либо с цифровым выходом. В первом случае каждый датчик содержит первичный преобразователь, выходной сигнал которого непосредственно или через расположенный в датчике усилитель/преобразователь при помощи отдельного провода подключается к соответствующему входу устройства ввода/вывода информации 7. Если датчик выполнен с цифровым выходом – с мультиплексным каналом обмена данными, то он содержит последовательно соединен-

управления 4, расположенных на цифровом вычислителе 1, вводит в

микроконтроллер 3 параметры, определяющие режимы работа крана

– положение выдвижных опор, кратность запасовки грузового полиспаста, наличие, длину и угол наклона гуська и т.д., если для данной

52

конструкции крана ввод этих параметров является необходимым. Введенные параметры сохраняются в энергонезависимом запоминающем устройстве 6 и/или в памяти микроконтроллера 3. Зона д о-

пустимых значений положения стрелового оборудования крана вводится оператором при задании параметров координатной защиты при помощи органов управления 4 и также сохраняется в памяти микроконтроллера 3 или в запоминающем устройстве 6.

Св зоне допуст мых положений по координатной защите микроконтроллер 3 форм рует с гнал управления выходным устройством 8 и, соответственно, сполнительным устройством 9, разрешающий дви-

При отсутствии перегрузки крана и при нахождении его стрелы

крана.

М кроконтроллер 3 на основании сигналов датчиков определяет текущую нагрузку крана и положение его грузоподъёмного (стрелового) оборудован . Для определения текущей нагрузки крана и/или

преобразования сто в случае, когда текущаяАнагрузка крана и/или положение его стре-

лы или грузозахватного органа измеряются косвенным образом – например при определении нагрузки стрелового гидравлического крана по давлениям в штоковой и поршневойДполостях гидроцилиндра подъёма стрелы. Допустимые режимы нагружения в виде грузовых характеристик крана или характеристик отключения ограничителя хранятся в запоминающем устройстве 6.

Микроконтроллер 3 осуществляет сравнение текущей нагрузки (массы поднимаемого груза или грузового моментаИ) крана с предельно допустимым значением нагрузки, а также сравнение фактического положения грузоподъёмного оборудования с зоной допустимых положений, заданных при введении координатной защиты. В зависимости от результатов этих сравнений микроконтроллер 3 подает на выходное устройство 8 сигнал отключения соответствующего исполнительного устройства 9. Благодаря этому формируются необходимые характеристики отключения движений крана, обеспечивающие его автоматическую защиту от перегрузки и столкновений стрелового оборудования с препятствиями. Одновременно наиболее важные параметры работы крана при помощи индикаторов 5 отображаются на лицевой панели цифрового вычислителя 1.

53

Кроме реализации защиты крана микроконтроллер 3 работает в режиме настройки устройства безопасности. Программа его работы в этом режиме также разрабатывается при проектировании микропроцессорного ограничителя и сохраняется в памяти микроконтроллера

различных кранов (отл чиями в геометрических размерах, в массе и

.п.), неточностью установки датчиков на грузоподъёмный кран – погрешностью монтажа (приварки) элементов крепления и т.п. и изменениями (дрейфом) параметров электронного устройства безопасно- в эксплуатац , в частности дрейфом смещения нуля и чувстви-

Пр нцбп настройки азируется на том, что при перемещении груза краном и, соответственноА, при изменении вылета, длины и угла наклона стрелы значение сигнала в канале измерения его нагрузки должно оставаться неизменным. Равным образом при подъёме одного и того же груза в разных точках грузовой характеристики крана значение сигнала в этом канале измеренияДтакже должно оставаться неизменным. Причем это справедливо как при подъёме и перемещении эталонного груза, так и груза произвольной массы. Если при опускании стрелы с грузом происходит увеличение/уменьшение сигнала в канале измерения его массы и, соответственно, показаний этой массы на индикаторах 5, то это вызвано неправильной настройкой электронного устройства безопасности (если груз не касается погрузоч-

тельности его датч ков 2.

ной/разгрузочной площадки или каких-либо препятствий, то его масса остается неизменной).

И

Значения сигналов в канале измерения массы поднимаемого груза m и грузового момента М (с целью последующего ограничения нагрузки крана) имеют однозначную функциональную зависимость от выход-

где F – значение входного сигнала датчика нагрузки (усилия или давления); l – значение выходного сигнала датчика длины стрелы; α – значение выходного сигнала датчика угла наклона стрелы.

54