Устройство контроля и управления башенным краном

Изобретение относится к устройству контроля и управления башенными кранами, в частности малыми кранами, с объединением множества функций и адаптированного для радиоуправления. Его использование позволяет получить технический результат в виде повышения надежности работы кранов и упрощения управляющих контуров. Устройство содержит электронный блок контроля и управления совокупностью движений крана, таких как подъем, поворот, распределение и перенос, блок радиоуправления, датчики, коммутаторы, вариаторы скорости, органы привода, связанные с движениями крана, и средства безопасности крана, при этом электронный блок выполнен с возможностью приема на своих входах сигнала блока радиоуправления, сигналов датчиков и сигналов коммутаторов, обработки этих сигналов и выдачи на своих выходах команд пуска и остановки с обеспечением контроля действия вариаторов скорости или органов привода, связанных с движениями крана, а также средств безопасности крана. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к устройству контроля и управления башенным краном, в частности малым краном, с объединением множества функций и адаптированного для радиоуправления.

В области радиоуправляемых механизмов с вариатором скорости для башенных кранов существуют радиоуправляемые системы, состоящие из передающего блока, встроенного в пульт управления, используемый крановщиком, и принимающего блока, расположенного в электрическом щите управления, обычно подключенного к классическому разъему кабельной системы дистанционного управления. Известны также в этой области системы управления безопасностью посредством дублирования идентичных контуров или посредством дублирования на основе контуров, которые могут быть электромеханическими или электронными.

Напротив, в настоящее время не существует устройств, объединяющих в различных комбинациях в одном и том же блоке функции дистанционного управления и функции контроля управлением, осуществляемого по сей день посредством ретрансляции, также как и некоторых частных функций, таких как команды монтажа крана, а именно автоматизированного монтажа; вспомогательные команды при монтаже и работе крана; контроль действия устройств безопасности; безопасность против опрокидывания крана; анемометры.

В частности, вышеупомянутые функции обычно не существуют у малых кранов, которые составляют основную область применения настоящего изобретения, поскольку стоимость отдельных устройств, предназначенных для выполнения этих функций, считается слишком большой по сравнению с общей стоимостью крана.

Настоящее изобретение, следовательно, направлено на приведение стоимости этих устройств, предназначенных для выполнения этих функций, посредством их объединения, до приемлемого для малых кранов уровня, внося в них существенные технологические усовершенствования, придавая им техничность, разнообразие функций и безопасность, сравнимую с таковыми более крупных кранов, при приемлемой цене.

Более конкретно, изобретение имеет целью улучшить надежность работы таких кранов, а именно посредством упрощения управляющих контуров, за счет объединения функций только в одном электронном блоке, в частности:

a) обработки аспектов безопасности крана, таких как:

- активное использование сигналов анемометра и кренометра,

- контроль за приводом тормоза под действием устройств безопасности,

- дистанционное управление переводом в положение "флюгер",

- использование потенциометрических датчиков или датчиков напряжений для их постоянного контроля;

b) повышения надежности системы управления, за счет снижения количества составляющих и соединений и персонализации команд, например:

- исключение программируемых автоматов,

- исключение ретрансляции или интерфейсов между системами,

- исключение некоторых кабелей, например кабеля связи между краном и средством дистанционного управления,

- уменьшение числа соединяемых разъемов,

- уменьшение числа датчиков,

- адаптация крана к условиям его эксплуатации, в частности к электрической, климатической и механической окружающей среде;

с) улучшения обслуживаемости крана посредством:

- помощи в управлении, техническом обслуживании, монтаже и эксплуатации,

- адаптации к изменениям окружающей среды или к технологическому прогрессу,

- опроса на расстоянии эксплуатационных событий.

С этой целью объектом изобретения является устройство контроля управлением, которое содержит для совокупности движений крана, таких как подъем, поворот, распределение и перенос, электронный блок контроля и управления, принимающий на своих входах и обрабатывающий сигнал управления, исходящий от блока радиоуправления, также как сигналы, исходящие от датчиков и коммутаторов, и выдающий на своих выходах команды пуска и остановки, контролируя действия вариаторов скорости или других органов привода, связанных с движениями, а также действие устройств безопасности крана.

Электронный блок контроля и управления получает и обрабатывает, в частности, сигналы, исходящие от датчиков положения груза, сигнал, исходящий от датчика записи состояния тормоза, связанного с каждым движением крана, сигнал, исходящий от датчика горизонтальности какой либо части крана, типа кренометра, и сигнал, исходящий от анемометра. Электронный блок контроля и управления может, кроме того, получать и обрабатывать сигналы, исходящие от коммутатора "нормальный ход/подготовительный ход".

То, что касается выходных сигналов, электронный блок контроля и управления выдает, в частности, управляющую команду пуска или остановки вариаторов скорости, команду немедленной остановки, посылаемую тем же вариаторам скорости, и сигнал, направленный общему выключателю.

Согласно одному из предпочтительных вариантов исполнения электронный блок контроля и управления получает и обрабатывает еще и сигналы, связанные с коммутатором "нормальный ход/монтаж", а также сигналы, связанные с конфигурацией крана во время монтажа, и он содержит средство последовательной сортировки команд, получающее эти сигналы и выдающее сигналы управления устройствами, такими как домкраты для складывания раскладывания крана в непрерывной последовательности.

Электронный блок контроля и управления может также выдавать по радио информацию о принятых и обрабатываемых сигналах, информацию, которая передается средствам помощи управлению в форме индикатора, установленного на корпусе блока радиокоманд.

Тот же электронный блок контроля и управления может также выдавать сигнал перевода крана в положение флюгера на основании управляющего сигнала перевода крана в положение флюгера, переданного блоком радиокоманд.

В том, что касается внутренней структуры электронного блока контроля и управления, то он включает, в частном случае исполнения:

- устройство декодирования и устройство кодирования, служащие интерфейсами для двусторонней радиосвязи с блоком радиоуправления,

- контакты коммутаторов "нормальный ход/подготовительный ход" и "нормальный ход/монтаж",

- компаратор, а именно компаратор пороговый умножитель, получающий и обрабатывающий сигналы, исходящие от датчиков положения и грузоподъемности,

- компаратор, а именно компаратор фильтр с фиксированным порогом, получающий и обрабатывающий сигналы, исходящие от датчика горизонтальности,

- компаратор, а именно компаратор фильтр с регулируемыми порогами, получающий и обрабатывающий сигналы, исходящие от датчика скорости ветра,

- контур выдержки времени, получающий сигнал, исходящий от датчика записи состояния тормоза, и имеющий выход, соединенный с общим выключателем,

- вышеупомянутое средство последовательной сортировки команд, выдающее сигналы управления устройствами, такими как домкраты для складывания-раскладывания крана,

- логический контур, выдающий управляющую команду движения или остановки, посылаемую вариатору скорости в зависимости от положения коммутатора "работа/монтаж" и выходных сигналов компараторов, которые получают сигналы датчика горизонтальности и анемометра.

Предпочтительно электронный блок контроля и управления содержит также, по меньшей мере, блок памяти данных и блок памяти программ, которые получают, обрабатывают и хранят сигналы положения, груза, кренометра и анемометра, а также запись состояния тормоза, причем блок или блоки памяти могут быть опрошены с таких терминалов, как терминал оператора или терминал дистанционного управления.

Устройство согласно изобретению может также выполнять действие по ограничению зоны посредством компаратора - порогового умножителя, получающего и обрабатывающего сигналы, исходящие от датчиков положения, и в зависимости от параметров, находящихся в памяти, с выдачей команды вариатору о немедленной остановке.

Наконец, электронный блок может содержать вход для загрузки информации дистанционного управления от терминала дистанционного управления в блок или блоки памяти.

Изобретение, во всяком случае, будет лучше понято из описания, которое следует со ссылками на единственную фигуру, данную в приложении в качестве не ограничивающего примера осуществления устройства контроля управлением для башенных кранов.

Устройство, представленное в виде блок-схемы, содержит, принципиально, электронный блок контроля и управления, целиком обозначенный цифрой 2, работающий на электрических сигналах низкого уровня, в частности, во взаимодействии с блоком 3 радиоуправления и с различными датчиками.

Электронный блок 2 получает на свои входы сигнал-команду 4 от блока 3 радиокоманд и также:

- аналоговые сигналы 5, исходящие от датчиков положения, обозначенных в целом цифрой 6, в частности, от потенциометрических датчиков;

- сигнал 7, исходящий от датчика 8 грузоподъемности, в частности от датчика сопротивления;

- сигнал 9 записи состояния (торможение и расцепление) тормоза 10, исходящий от датчика 11, расположенного, например, около электромеханического тормоза 10 с отключением тока;

- сигнал 13, исходящий от коммутатора 14 "работа/монтаж";

- сигнал 15, исходящий от коммутатора 16 "нормальный ход/подготовительный ход", используемого как при работе, так и при монтаже;

- сигнал 17, исходящий от датчика 18 горизонтальности шасси крана (кренометр);

- сигнал 19, исходящий от анемометра 20;

- сигналы 21, связанные с конфигурацией крана во время монтажа, исходящие, например, от датчиков 23, 24 разгибания мачты крана и положения разгибания стрелы (например, на данный угол, такой как 20°);

- информация 25 о корректировке значений внутренних контуров электронного блока 2, исходящая от терминала 26, дистанционного управления.

Электронный блок 2 выдает на своих выходных каналах следующие различные сигналы:

- управляющую команду 27 пуска или остановки, направляемую вариатору 28 скорости, который управляет электромотором 29, с которым соединен вышеупомянутый тормоз 10;

- команду 30 немедленной остановки, посылаемую вариатору скорости 28;

- сигнал 31, направленный общему выключателю 32;

- управляющие сигналы 33, 34, направляемые электроклапанам 35, 36, которые, в свою очередь, управляют домкратами для складывания-раскладывания стрелы и мачты крана соответственно;

- передаваемую по радио информацию 37 средствам помощи управлению краном, принимающим, в частности, форму индикатора 38, установленного на корпусе блока 3 радиокоманд;

- сигнал 61 перевода крана в положение флюгера;

- другую информацию 39, направляемую устройствам помощи удержания в заданном режиме, помощи при монтаже и помощи в эксплуатации, расположенным около терминала 40 оператора.

Электронный блок 2 обеспечивает обработку сигналов, как для их приема, так и для их передачи и регистрирует также явления, которые могут быть либо циклами работы крана, либо внешними явлениями. С этой целью электронный блок 2 включает, в частности:

- контакты переключателей 41 и 42 соответственно коммутатора 14 "работа/монтаж" и коммутатора 16 "нормальный ход/подготовительный ход";

- устройство 43 декодирования и устройство 44 кодирования, служащие интерфейсами для двусторонней радиосвязи с блоком 3 радиоуправления;

- компаратор - пороговый умножитель 45, получающий сигналы 5 и 7, исходящие соответственно от датчиков 6 положения и датчика 8 грузоподъемности;

- контур 46 выдержки времени, входы которого соединены с компаратором 45 и с датчиком 11 записи состояния тормоза и выход которого соединен с общим выключателем 32;

- компаратор - фильтр 47 с фиксированным порогом, получающий сигнал 17 от кренометра 18;

- компаратор - фильтр 48 с регулируемыми порогами, получающий сигналы 19 от анемометра 20;

- средство 49 последовательной сортировки команд, получающее на своих входах сигналы 21, связанные с конфигурацией крана и подающее со своих выходов сигналы 33, 34 управления электроклапанам 35, 36;

- логический порт "ЕТ" 50 с тремя входами (уточненными ниже), с выхода которого передают команду 27 контролируемого движения или остановки, посылаемую вариатору 28 скорости;

- соединение 51 между двумя контактами переключателей 41 и 42, а также с декодером 43;

- соединение 52 между контактом переключателя 41 и средством 49 последовательной сортировки команд;

- соединение 53 между контактом переключателя 41 и входом порта "ЕТ" 50;

- соединение 54 между компаратором 47 и другим входом порта "ЕТ" 50;

- соединение 55 между компаратором 48 и последним входом порта "ЕТ" 50;

- соединение 56 между компаратором 45 и вариатором 28 скорости для передачи команды 30 о немедленной остановке;

- последнее соединение 57 между контактом переключателя 42 и командой 58 вспомогательного хода, с нажимной кнопкой;

- блок 59 памяти данных;

- блок 60 памяти программ.

Каждое движение крана, такие как подъем, поворот, распределение и перенос, использует часть блока 2 контроля-управления, подобную блоку описанному ранее; детально разобранный здесь пример относится, в частности, к движению подъема.

Работа ранее описанного устройства основывается, как описано далее, на различных функциях, объединенных в этом устройстве.

Команда движения, отдаваемая посредством блока 3 радиоуправления:

Блок 3 радиоуправления выдает радиосигнал 4, который принимается и преобразуется посредством декодера 43 в команду 27 хода, передаваемую через порт "ЕТ" 50 вариатору 28 скорости, который питает мотор 29 и тормоз 10. Мотор 29 приводит в действие соответствующий механизм (например, для движения подъема) и один из датчиков 6 положения, в зависимости от заданного движения, выдает сигнал 5.

Команда остановки движения:

Сигнал 4, выданный блоком 3 радиоуправления, отменен. Следовательно, вариатор скорости 28 не получает больше команды 27 на ход, что приводит к контролируемому прекращению движения, при этом вариатор 28 скорости прекращает питать мотор 29 и тормоз 10, вследствие чего из-за отсутствия тока тормоз блокирует движение.

Действие ограничителя хода или грузоподъемности:

Сигнал 5 или 7, исходящий от датчика 6 положения или от датчика 8 грузоподъемности, поступает на пороговый компаратор - умножитель 45, который вырабатывает, когда порог достигнут, команду 30 немедленной остановки, посылаемую вариатору 28 скорости, и одновременно приводит в действие контур 46 выдержки времени. В результате этого:

- вариатор 28 скорости прекращает питать мотор 29 и тормоз 10;

- датчик 11 выдает сигнал 9 записи состояния тормоза 10;

- обычно этот сигнал 9 останавливает контур 46 выдержки времени до полного истечения регламентированного времени для этого контура 46;

- в отсутствие сигнала 9 и если истекло регламентированное время для контура 46, этот контур 46 выдает сигнал 31, направленный общему выключателю 32, который вызывает вследствие этого полную остановку крана.

Команда вспомогательный ход:

Оператор переключает коммутатор 16 в положение вспомогательного хода, в результате чего становится выполнимой команда 58 вспомогательного хода и блокируется сигнал 4, исходящий из блока 3 радиокоманд. Таким образом, команду 58 вспомогательного хода реализуют воздействием на нажимную кнопку вспомогательного хода. Сигнал, поданный по этой команде 58 вспомогательного хода и переданный посредством порта "ЕТ" 50, вырабатывает команду 27 ход для вариатора 28.

Команды монтажа:

Оператор переключает коммутатор 14 в положение монтажа, в результате чего сигнал 4, исходящий из блока радиокоманд 3, или сигнал, порожденный командой 58 вспомогательного хода, передается в средство 49 последовательной сортировки команд.

Средство 49 последовательной сортировки команд управляет соответственно электроклапанами 35, 36 сгибания и разгибания стрелы и мачты при помощи сигналов 33, 34; это выполняется последовательно в зависимости от сигналов 21, которые представляют положение стрелы или мачты. Складывание и раскладывание осуществляется, таким образом, в непрерывной последовательности.

Установка в положение флюгера:

Нажимая на кнопку на корпусе блока 3 радиокоманд, оператор посылает сигнал особой команды, принимаемой декодером 43, который затем выдает сигнал 61 установки в положение флюгера, вызывающий действие устройства 62 установки крана в положение флюгера.

Действия, управляемые на основе сигналов, исходящих от кренометра и анемометра:

Сигнал 17, исходящий от кренометра 18, поступает в компаратор - фильтр 47 с фиксированным порогом. Сигнал 19, исходящий от анемометра 20, поступает в компаратор - фильтр 48 с переменным порогом. Выходные сигналы от этих двух компараторов 47 и 48 принимаются на соответствующих портах "ЕТ" 50, который подает команду на ход или контролируемый останов, посылаемую вариатору 28 скорости, или задерживает эту команду в случае избыточного наклона крана или слишком сильного ветра.

Действие "ограничение зоны":

Датчики 6 положения выдают сигналы 5, которые поступают в пороговый компаратор-умножитель 45. Этот компаратор 45 выдает, в зависимости от записанных в памяти параметров, команду 30 о немедленной остановке, направляемую вариатору 28.

Функция помощи управлению:

Сигналы 5 и 7, соответственно положения и грузоподъемности, принимаются и обрабатываются кодирующим устройством 44, которое передает информацию 37 по радио к индикатору 38 блока 3 радиоуправления.

Функция помощи в эксплуатации и обслуживании:

Сигналы 5 - положения, 7 - грузоподъемности, 9 -записи состояния тормоза 10 и 19 - анемометра также принимаются, обрабатываются и записываются в блоке 59 памяти данных и в блоке 60 памяти программ, которые могут быть опрошены через терминал 40 оператора или через терминал 26 дистанционного управления.

Корректировка программ:

Сигнал 25, исходящий из терминала 26 дистанционного управления позволяет корректировать блок 59 памяти данных и блок 60 памяти программ.

Само собой разумеется, что изобретение не ограничивается единственной формой изготовления этого устройства контроля управлением для башенного крана, которое описано выше в качестве примера; наоборот, оно охватывает все варианты исполнения и применения, сохраняющие тот же принцип.

1. Устройство контроля и управления башенным краном, в частности малым краном, адаптированное для радиоуправления, с объединением множества функций, отличающееся тем, что содержит электронный блок (2) контроля и управления совокупностью движений крана, таких как подъем, поворот, распределение и перенос, блок (3) радиоуправления, датчики (6, 8, 11, 18, 20, 22, 23, 24), коммутаторы (14, 16), вариаторы (28) скорости, органы (35, 36) привода, связанные с движениями крана и средства (32) безопасности крана, при этом электронный блок (2) выполнен с возможностью приема на своих входах сигнала (4) блока (3) радиоуправления, сигналов (5, 7, 9, 13, 15, 17, 19, 21) датчиков (6, 8, 11, 18, 20, 22, 23, 24) и сигналов коммутаторов (14, 16), обработки этих сигналов, и выдачи на своих выходах команд (27, 30, 31, 33, 34) пуска и остановки с обеспечением контроля действия вариаторов (28) скорости или органов (35, 36) привода, связанных с движениями крана, а также средств (32) безопасности крана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления выполнен с возможностью приема и обработки сигналов (5, 7) датчиков (6) положения и датчиков (8) грузоподъемности, сигнала (9) датчика (11) записи состояния тормоза (10), связанного с каждым движением крана, сигнала (17) датчика (18) горизонтальности части крана типа кренометра и сигнала (19), исходящего от анемометра (20).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления выполнен с возможностью приема и обработки сигналов (15) коммутатора (16) "нормальный ход/подготовительный ход".

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления выполнен с возможностью выдачи управляющей команды (27) пуска или остановки вариаторов (28) скорости, команды (30) немедленной остановки, посылаемой тем же вариаторам (28) скорости, и сигнала (31), направленного общему выключателю (32).

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления выполнен с возможностью приема и обработки сигналов (13) коммутатора (14) "нормальный ход/монтаж", а также сигналов (21), связанных с конфигурацией крана во время монтажа, и включает средство (49) последовательной сортировки команд, выполненное с возможностью приема этих сигналов (13, 21) и выдачи сигналов (33, 34) управления устройствами, такими как домкраты для складывания раскладывания крана в непрерывной последовательности.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления выполнен с возможностью выдачи по радио информации (37) о принятых и обрабатываемых сигналах, информации, которая передается средствам помощи управлению крана в форме индикатора (38), установленного на корпусе блока (3) радиокоманд.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления выполнен с возможностью выдачи сигнала(61) перевода крана в положение флюгера на основании управляющего сигнала перевода крана в положение флюгера, переданного блоком (3) радиокоманд.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления включает устройство (43) декодирования и устройство (44) кодирования, выполняющих функцию интерфейсов для двусторонней радиосвязи с блоком (3) радиоуправления, контакты (15, 13) коммутаторов (16, 14) "нормальный ход/вспомогательный ход" и "нормальный ход/монтаж", компаратор (45), а именно компаратор-пороговый умножитель, получающий и обрабатывающий сигналы (5, 7), исходящие от датчика (6) положения и датчика (8) грузоподъемности, компаратор (47), а именно компаратор-фильтр с фиксированным порогом, получающий и обрабатывающий сигнал (18), исходящий от датчика (17) горизонтальности, компаратор (48), а именно компаратор-фильтр с регулируемыми порогами, получающий и обрабатывающий сигнал (19), исходящий от анемометра (20), контур (46) выдержки времени, получающий сигнал (9), исходящий от датчика (11) записи состояния тормоза (10), и имеющий свой выход, соединенный с общим выключателем (32), средство (49) последовательной сортировки команд, выдающее сигналы управления устройствами, такими как домкраты для складывания - раскладывания крана, логический контур (50), выдающий команду (27) контролируемого движения или остановки, посылаемую вариатору (28) скорости в зависимости от положения коммутатора (14) "работа/монтаж" и выходных сигналов компараторов (47, 48), которые получают сигналы (17, 19) датчика (18) горизонтальности и анемометра (20).

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что электронный блок (2) контроля и управления дополнительно содержит, по меньшей мере, блок (59) памяти данных и блок (60) памяти программ, которые выполнены с возможностью приема, обработки и хранения сигналов (5, 7, 17, 19) положения, грузоподъемности, кренометра и анемометра, а также записи (9) состояния тормоза (10), причем блок или блоки (59, 60) памяти могут быть опрошены с терминалов таких, как терминал (40) оператора или терминал (26) дистанционного управления.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что выполнено с возможностью выполнения действия по ограничению зоны посредством компаратора - порогового умножителя (45), получающего и обрабатывающего сигналы (7), исходящие от датчиков положения (6), и в зависимости от параметров, находящихся в памяти, с выдачей команды (30) вариатору (28) о немедленной остановке.

11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что электронный блок (2) содержит вход (25), для загрузки информации дистанционного управления от терминала (26) дистанционного управления в блок или блоки (59, 60) памяти.