Система управления и способ управления для роторных вагоноопрокидывателей

Настоящее изобретение относится к системе и способу управления роторными вагоноопрокидывателями 1, содержащими позиционер 2, бункеры 7 и питатели 8. Такая система управления содержит три интегрированных и сообщающихся средства управления в закрытой сети, а именно средство управления позиционером 2, средство управления уровнем заполнения бункеров 7 и средство управления расходом питателей 8. Технический результат - возможность поддержания максимального уровня заполнения бункеров, выполняя изменение продолжительности цикла путем управления позиционером для поддержания уровня заполнения бункеров с возможностью обеспечения максимальной производительности оборудования. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[001] Настоящее изобретение относится к системе управления и способу осуществления контроля и управления роторными вагоноопрокидывателями в горнодобывающей промышленности.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[002] В связи с ростом спроса на железную руду и большой конкуренцией на мировом рынке поиск решений для повышения эффективности работы портов является одним из ключевых условий обеспечения экономической устойчивости компании.

[003] Бизнес-цепочка железорудной промышленности обычно и по существу состоит из трех основных звеньев: рудник, железная дорога и порт. Все активы, составляющие эту бизнес-цепочку, предназначены для обеспечения возможности обработки ожидаемого объема материала в системе. Если актив не может работать в пределах ожидаемого значения производительности, он становится проблемой (узким местом) для всей системы.

[004] Роторный вагоноопрокидыватель является важным активом и отвечает за портовую часть из трех основных звеньев бизнес-цепочки железорудной промышленности. Работа, выполняемая роторным вагоноопрокидывателем, заключается в приеме железнодорожных вагонов с рудника и выгрузке руды на склад для руды или непосредственной погрузки на судно. Для поддержания высокой производительности в системе необходима оптимизация времени, затрачиваемого на выполнение этой работы.

[005] Обычно роторный вагоноопрокидыватель состоит из позиционера, имеющего прикрепленный к нему рычаг, причем рычаг отвечает за перетаскивание железнодорожных вагонов, заполненных рудой, путем перемещения позиционера, позиционирующего один или два железнодорожных вагона в одной конструкции, называемой вращающимся барабаном.

[006] После надлежащего размещения железнодорожных вагонов во вращающемся барабане для фиксации их в требуемом положении приводятся в действие специальные устройства, это выполняется с помощью ножничных элементов, запорных рычагов и зажимов.

[007] Ножничные элементы и/или запорные рычаги предотвращают перемещение железнодорожных вагонов, находящихся снаружи вращающегося барабана, вместе с поворачиваемыми железнодорожными вагонами. Зажимы фиксируют железнодорожные вагоны внутри барабана, позволяя им вращаться без потери контакта с роторным вагоноопрокидывателем.

[008] Затем железнодорожные вагоны поворачивают на 180°, и материал, находящийся в них, выгружается в бункеры, расположенные в нижней части роторного вагоноопрокидывателя. После завершения разгрузки материала, находящегося в перевернутых железнодорожных вагонах, цикл повторяется до тех пор, пока все железнодорожные вагоны не будут разгружены.

[009] Во время поворота руда выгружается в бункеры, которые связаны с питателями. Питатели направляют руду на конвейерные ленты, которые перемещают ее на склад или непосредственно на судно.

[010] Цикл разгрузки состоит из позиционирования, поворота и выполнения обратного поворота железнодорожного вагона. Интервал между одним поворотом и следующим поворотом называется продолжительностью цикла роторного вагоноопрокидывателя.

[011] Цикл роторных вагоноопрокидывателей может быть разделен на следующие простые операции: перемещение толкателя; закрытие ножничного элемента/опускание замка; опускание зажима; выполнение поворота на 180°; выполнение обратного поворота; подъем зажима; подъем главного рычага; возврат толкателя; опускание главного рычага; и открытие ножничного элемента/подъем замка.

[012] Следует отметить, что общая продолжительность цикла не равна общей сумме простых операций, поскольку несколько простых операций могут выполняться параллельно.

[013] Кроме того, единственной управляемой простой операцией в цикле роторного вагоноопрокидывателя является перемещение позиционера, который выполняет позиционирование вагонов.

[014] Для обеспечения максимальной производительности роторных вагоноопрокидывателей, то есть большого расхода разгружаемого материала, роторный вагоноопрокидыватель должен иметь три (3) следующих средства управления, реализованных и интегрированных в закрытой сети: средство управления расходом на выходе питателей; средство управления уровнем заполнения бункеров; и средство управления продолжительностью цикла.

[015] В известном уровне техники средство управления расходом на выходе питателей и средство управления уровнем заполнения бункеров реализованы в закрытой сети (как описано в патентном документе WO2013181728). Однако средство управления продолжительностью цикла в роторных вагоноопрокидывателях по-прежнему реализовано в открытой сети и не интегрировано с другими средствами управления.

[016] Управление продолжительностью цикла в открытой сети известного уровня техники может быть реализовано двумя путями: обеспечение постоянной продолжительности цикла во время разгрузки всех железнодорожных вагонов или уменьшение продолжительности цикла при разгрузке железнодорожных вагонов.

[017] В первом варианте управления, то есть при постоянной продолжительности цикла, продолжительность цикла для каждого поворота является постоянной, и ее значение равно расчетному значению, причем расчетное значение вычисляется для поддержания номинального расхода при разгрузке для определенного типа материала (обычно материал, наиболее часто разгружаемый в порту). В случае сбоя или низкой производительности какого-либо простой операции цикла потеря производительности прямо пропорциональна времени, затраченному на выполнение этой простой операции.

[018] Во втором варианте управления, то есть при уменьшении продолжительности цикла для каждого разгружаемого железнодорожного вагона, общий вес железнодорожных вагонов уменьшается. Следовательно, можно уменьшить время, затрачиваемое позиционером на позиционирование железнодорожных вагонов во вращающемся барабане, путем регулировки скорости/ускорения позиционера, что в результате приводит к уменьшению общей продолжительности цикла.

[019] Одна из основных проблем, связанных с управлением в известном уровне техники, заключается в том, что регулировка работы позиционера выполняется в самом крайнем случае, то есть в случае тяжелых железнодорожных вагонов, работающих с номинальной скоростью. Результатом является большая потеря производительности при разгрузке первых железнодорожных вагонов, поскольку, при необходимости, для более легких железнодорожных вагонов возможно уменьшение продолжительности цикла. Во многих случаях также обнаруживаются излишние усилия позиционера при разгрузке последних железнодорожных вагонов, поскольку бункер уже заполнен, а роторный вагоноопрокидыватель работает в течение периода времени меньше необходимого интервала.

[020] Другая проблема известного уровня техники, которая возникает на постоянной основе особенно в дождливые периоды, заключается в том, что роторный вагоноопрокидыватель должен разгружать тяжелые железнодорожные вагоны, выходящие за пределы, установленные его режимом управления, что приводит к некоторым потерям положения позиционера.

[021] Таким образом, средство управления продолжительностью цикла известного уровня техники в открытой сети неэффективно для обеспечения максимальной производительности роторного вагоноопрокидывателя, и, следовательно, приводит к экономическим потерям, поскольку производительность не достигает своего максимального уровня, и, в дополнение, возможно повреждение оборудования.

[022] Известный уровень техники включает в себя несколько патентных документов, которые раскрывают средства управления позиционером роторных вагоноопрокидывателей, один из которых документ US5174212.

[023] Американский документ раскрывает систему управления для позиционирования вагонов в роторных вагоноопрокидывателях. Эта система выполняет измерения в отношении позиционера для определения ускорения и замедления этого оборудования и на их основе уменьшает продолжительность циклов роторного вагоноопрокидывателя.

[024] Система определяет следующие данные о позиционере: электрический ток электродвигателя; положение на рельсах; и скорость. На основе этих данных система управления может вычислять массу материала, который может быть загружен или разгружен.

[025] С использованием вычисленной массы система регулирует ускорение и замедление позиционера для уменьшения продолжительности цикла роторного вагоноопрокидывателя по мере того, как она становится тяжелее или легче.

[026] Эти регулировки выполняются автоматически путем управления с помощью PLC (программируемый логический контроллер) и компьютера, который образует систему, что повышает производительность машины.

[027] Однако в документе US5174212 известного уровня техники параметры замедления позиционера вычисляются в соответствии с массой, вычисленной во время процесса ускорения, без учета того, что процессы ускорения и замедления подвергаются разным воздействиям в ситуациях, которые возникают на постоянной основе, например, условия движения железнодорожного вагона в гору или с горы, остановка железнодорожного вагона (с применением тормозов) и повреждение подшипника колесных пар.

[028] В дополнение, в американском документе US5174212 не учитывается уровень заполнения бункеров при вычислении параметров ускорения и замедления позиционера, в результате чего бункеры будут пустыми в некоторые моменты или даже переполненными, что приводит к потере производительности во время работы роторного вагоноопрокидывателя.

[029] Таким образом, в известном уровне техники отсутствует система управления роторными вагоноопрокидывателями, которая учитывает все элементы и переменные, участвующие в цикле роторного вагоноопрокидывателя, и позволяет достичь максимальной производительности оборудования.

[030] В связи с этим в известном уровне техники отсутствует система управления, которая интегрирует и связывает три главных средства управления роторным вагоноопрокидывателем в закрытой сети.

ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[031] Настоящее изобретение направлено на обеспечение системы управления роторным вагоноопрокидывателем простым и эффективным образом и без необходимости больших вычислительных мощностей.

[032] Настоящее изобретение также направлено на обеспечение системы управления роторным вагоноопрокидывателем, которая интегрирует и связывает три главных средства управления роторным вагоноопрокидывателем в закрытой сети.

[033] Настоящее изобретение дополнительно направлено на обеспечение способа управления роторным вагоноопрокидывателем для установления минимальной продолжительности цикла и достижения максимальной производительности роторного вагоноопрокидывателя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[034] Настоящее изобретение раскрывает систему управления роторным вагоноопрокидывателем, содержащим по меньшей мере один позиционер, бункер и питатель, причем указанная система управления выполнена с возможностью вычисления идеальной продолжительности цикла разгрузки материала из железнодорожных вагонов.

[035] Система управления содержит по меньшей мере три следующих интегрированных и сообщающихся средства управления в закрытой сети: (i) средство управления позиционером; (ii) средство управления уровнем заполнения бункеров, выполненное с возможностью определения уровня материала в бункерах; и (iii) средство управления расходом питателей, выполненное с возможностью определения и изменения количества материала, транспортируемого питателями.

[036] Интеграция трех этих средств управления в закрытой сети выполнена с возможностью поддержания максимального уровня заполнения бункеров и номинального расхода питателей.

[037] Средство управления позиционером выполнено с возможностью определения тока, скорости, крутящего момента и положения позиционера, изменяя продолжительность цикла разгрузки материала на основе уровня заполнения бункеров, таким образом, увеличивая продолжительность цикла в случае высокого уровня заполнения бункеров и уменьшая продолжительность цикла в случае низкого уровня заполнения бункеров, причем уровень заполнения определяется датчиком, входящим в средство управления уровнем заполнения бункеров.

[038] Для сбора данных средство управления позиционером содержит датчик положения для определения положения позиционера и инвертор/преобразователь для определения тока и крутящего момента позиционера, интегрируя указанные данные в PLC системы управления роторными вагоноопрокидывателями.

[039] Настоящее изобретение также относится к способу управления роторными вагоноопрокидывателями, содержащему следующие этапы, на которых: i. проверяют уровень заполнения бункеров питателей с помощью средства управления уровнем заполнения бункеров; ii. в случае высокого уровня заполнения бункеров увеличивают продолжительность цикла с помощью средства управления позиционером; в случае идеального уровня заполнения бункеров поддерживают уровень заполнения за счет продолжительности цикла на идеальном значении, вычисленном с использованием заданного оператором расхода; в случае низкого уровня заполнения бункеров переходят на этап iii; iii. определяют ток, крутящий момент, положение, скорость и ускорение позиционера с помощью средства управления позиционером и проверяют, можно ли уменьшить продолжительность цикла за счет увеличения усилий позиционера; если продолжительность цикла может быть уменьшена на основе средства управления позиционером, уменьшают продолжительность цикла; если продолжительность цикла не может быть уменьшена на основе средства управления позиционером, уменьшают расход материала на выходе питателей с помощью средства управления расходом питателей.

[040] Проверки и изменения на этапе iii выполняют с помощью средства анализа и управления параметрами ускорения и замедления, выполненного с возможностью управления и обработки следующих переменных позиционера: темп ускорения; крейсерская скорость; точки замедления; и темп замедления.

[041] Средство анализа и управления параметрами ускорения позволяет увеличивать или уменьшать значение темпа ускорения, тогда как средство анализа и управления параметрами замедления позволяет увеличивать или уменьшать значения точек замедления и темпа замедления.

[042] Эти изменения, выполняемые средством анализа и управления параметрами ускорения и замедления, изменяют продолжительности ускорения и продолжительности и точки замедления соответственно, тем самым изменяя продолжительность цикла так, чтобы она соответствовала идеальной продолжительности цикла.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[043] Настоящее изобретение описано ниже на основе соответствующих чертежей, на которых:

[044] Фигура 1 представляет собой график, который иллюстрирует простые операции цикла роторного вагоноопрокидывателя в зависимости от времени.

[045] Фигура 2 иллюстрирует схематический чертеж роторного вагоноопрокидывателя.

[046] Фигура 3 показывает структурную схему средств управления, необходимых для работы системы управления роторными вагоноопрокидывателями.

[047] Фигура 4 иллюстрирует график контрольного поведения скорости позиционера во время позиционирования железнодорожных вагонов во вращающемся барабане роторного вагоноопрокидывателя.

[048] Фигура 5A иллюстрирует примерный график изменения тока позиционера во время ускорения.

[049] Фигура 5B иллюстрирует примерный график изменения крутящего момента позиционера во время ускорения.

[050] Фигура 5C иллюстрирует примерный график изменения тока позиционера во время замедления.

[051] Фигура 5D иллюстрирует примерный график изменения крутящего момента позиционера во время замедления.

[052] Фигура 6 представляет собой блок-схему, которая раскрывает интеграцию средств управления системы управления и работу способа управления роторным вагоноопрокидывателем.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[053] Настоящее изобретение описывает систему и способ управления роторными вагоноопрокидывателями 1 (смотри Фигуру 2), которые обеспечивают управление продолжительностью цикла в закрытой сети с использованием информации об уровне заполнения бункера 7 и информации о позиционере 2, например, о токе, крутящем моменте, скорости и положении.

[054] Идеальная продолжительность цикла рассчитывается с использованием уровня заполнения бункера 7, так что в случае полного бункера 7 продолжительность цикла обеспечивает поддержание бункера 7 полным, а в случае низкого уровня заполнения продолжительность цикла максимально уменьшается в зависимости от усилий, определенных на позиционере 2.

[055] Система управления всегда рассчитывает идеальную продолжительность цикла на основе информации, сообщаемой средствами управления роторным вагоноопрокидывателем 1, что позволяет увеличивать или уменьшать ее в соответствии с уровнем заполнения бункеров 7 и состоянием позиционера 2.

[056] Таким образом, система управления запрашивает дополнительные усилия позиционера 2 только тогда, когда это действительно необходимо. Информация о токе, крутящем моменте, положении и скорости позиционера 2 в текущем цикле используется в качестве входных параметров модели для вычисления ускорения, положения и скорости позиционера 2 для следующего цикла.

[057] Для работы настоящей системы управления роторными вагоноопрокидывателями 1 должны быть установлены и надлежащим образом функционировать следующие средства управления, показанные на Фигуре 3.

[058] Средство управления позиционером

[059] Как указано ранее, общее время цикла не равно общей сумме каждой простой операции, поскольку несколько простых операций могут выполняться параллельно, как показано на графике на Фигуре 1. Единственной управляемой простой операцией в цикле роторного вагоноопрокидывателя является перемещение позиционера, который выполняет позиционирование вагонов.

[060] Таким образом, первым и основным средством управления является средство управления позиционером 2, которое отвечает за регулировку продолжительности цикла роторного вагоноопрокидывателя 1 с помощью регулировки скорости, ускорения и замедления позиционера 2.

[061] Параметры позиционера 2 регулируются в соответствии с тремя переменными, а именно: уровнем заполнения бункеров 7; продолжительностью последнего действительного цикла; и идеальной продолжительностью цикла. Если уровень заполнения бункеров 7 превышает идеальное значение, а продолжительность последнего действительного цикла меньше идеальной продолжительности цикла, крейсерская скорость позиционера снижается, что приводит к удлинению следующих циклов до тех пор, пока уровень заполнения бункеров 7 не уменьшится и не достигнет идеального значения.

[062] Если уровень заполнения бункеров 7 ниже идеального значения, параметры ускорения и замедления позиционера регулируются для уменьшения продолжительности цикла, что приводит к увеличению уровня заполнения бункеров 7 и достижению идеального значения.

[063] Если уровень заполнения является идеальным, параметры скорости, ускорения и замедления позиционера настроены таким образом, чтобы продолжительность цикла была равна идеальной продолжительности цикла, поддерживая идеальный уровень заполнения бункеров 7.

[064] Средство управления позиционером 2 предпочтительно содержит датчик положения и инвертор и/или преобразователь. Датчик положения и инвертор/преобразователь установлены в самом позиционере 2, причем датчик положения используется для определения положения позиционера, а инвертор/преобразователь для генерации обратной связи по току, крутящему моменту и скорости позиционера.

[065] В альтернативном варианте выполнения может быть использовано любое оборудование, выполненное с возможностью получения и регистрации точного положения позиционера 2 и обратной связи по току и крутящему моменту позиционера, такое оборудование не обязательно представляет собой датчик положения и инвертор/преобразователь.

[066] Для управления позиционером в закрытой сети средство анализа и управления параметрами должно различать ускорение и замедление позиционера 2. Это различие между ускорением и замедлением необходимо, так как в зависимости от ситуации с рельсами или железнодорожными вагонами (например, остановленными железнодорожными вагонами) изменение переменных тока и крутящего момента при ускорении существенно отличается от изменения в процессе замедления, смотри Фигуры 5A, 5B, 5C и 5D.

[067] Основные переменные позиционера 2, которые контролируются и обрабатываются, представляют собой: темп (a) ускорения; крейсерская скорость (d); точки (b) замедления; и темп (c) замедления, смотри Фигуру 4. Другие переменные, например, скорость после замедления и конечное положение (e) позиционера 2, обычно являются фиксированными параметрами системы. Фигура 4 иллюстрирует пример контрольного поведения скорости позиционера 2 во время позиционирования железнодорожных вагонов во вращающемся барабане 6 роторного вагоноопрокидывателя.

[068] Регулировки темпа (a) ускорения, крейсерской скорости (d) и точек (b) замедления выполняются в соответствии с информацией о токе и крутящем моменте позиционера 2 во время позиционирования железнодорожных вагонов, причем эта информация собирается с помощью преобразователя/инвертора и датчика положения. Фигуры 5A, 5C и 5B, 5D показывают пример изменения тока и крутящего момента позиционера 2 соответственно.

[069] Для понимания различия между средством анализа и управления параметрами ускорения и средством анализа и управления параметрами замедления позиционера 2, оба средства управления будут описаны отдельно, начиная со средства управления ускорением, смотри Фигуры 5A и 5C.

[070] Для регулировки темпа (a) ускорения необходимо проанализировать продолжительность, в течение которой позиционер 2 остается с током и крутящим моментом, которые превышают регулируемые параметры тока и высокого крутящего момента во время ускорения.

[071] Процедура регулировки темпа (a) ускорения для позиционирования железнодорожных вагонов во вращающемся барабане 6 роторного вагоноопрокидывателя описана ниже.

[072] Сначала необходимо параметризовать следующие переменные, которые используются контроллером во время разгрузки партии железнодорожных вагонов: начальный темп ускорения; минимальный темп ускорения; максимальный темп ускорения; продолжительность высокого крутящего момента, ожидаемая при ускорении; продолжительность высокого тока, ожидаемая при ускорении; параметр (h) высокого крутящего момента при ускорении; и параметр (f) высокого тока при ускорении.

[073] Для позиционирования первого железнодорожного вагона во вращающемся барабане 6 темп (a) ускорения должен быть равен начальному тему ускорения. Во время позиционирования каждого железнодорожного вагона после первого железнодорожного вагона необходимо определять продолжительность, в течение которой крутящий момент остается выше параметра высокого крутящего момента, и продолжительность, в течение которой ток остается выше параметра высокого тока, для лучшего понимания смотри Фигуру 5A и 5C.

[074] Если полученная продолжительность (i) высокого крутящего момента или полученная продолжительность (g) высокого тока превышает ожидаемые продолжительности тока и высокого крутящего момента, значение темпа (a) ускорения должно быть увеличено для уменьшения усилий позиционера 2 с целью предотвращения превышения ожидаемого крутящего момента и тока в течение чрезмерно долгого периода времени.

[075] Если полученная продолжительность (i) высокого крутящего момента и полученная продолжительность (g) высокого тока меньше ожидаемых продолжительностей тока и высокого крутящего момента, значение темпа (a) ускорения должно быть уменьшено, увеличивая усилия позиционера 2 для уменьшения продолжительности цикла.

[076] Однако в зависимости от информации, доступной на роторном вагоноопрокидывателе в отношении позиционера 2, в качестве меры безопасности перед уменьшением темпа (a) ускорения может быть использована некоторая дополнительная информация, например, если максимальный ток, полученный при ускорении, превышает максимальный ток, ожидаемый во время отслеживаемого цикла, темп (a) ускорения не может быть уменьшен и, следовательно, не уменьшается.

[077] В другом примере, если натяжение натяжителя стального троса превышает значение, ожидаемое во время ускорения отслеживаемого цикла, темп (a) ускорения не уменьшается в целях безопасности и сохранения целостности троса.

[078] Для ограничения темпа (a) ускорения в верхнем и нижним пределах выполняется следующая логика: если результирующий темп (a) ускорения превышает верхний предел темпа ускорения, значение темпа (a) ускорения ограничивается значением верхнего предела темпа ускорения. Таким же образом, если результирующий темп (a) ускорения меньше нижнего предела темпа ускорения, значение результирующего темпа (a) ускорения ограничивается значением нижнего предела темпа ускорения.

[079] Таким образом, средство анализа и управления параметрами ускорения позиционера 2 выполнено с возможностью определения значения темпа (a) ускорения следующего цикла на основе трех случаев, представленных выше, а именно, увеличения, уменьшения и ограничения значения темпа (a) ускорения.

[080] После описания средства анализа и управления параметрами ускорения позиционера 2 будет описано средство анализа и управления параметрами замедления позиционера 2.

[081] Для выполнения регулировок темпа (c) замедления и точек (b) замедления во время процесса замедления должны быть проанализированы следующие данные: продолжительность, в течение которой ток и крутящий момент позиционера 2 остаются выше регулируемых параметров высокого тока и низкого крутящего момента соответственно; и продолжительность, в течение которой крутящий момент возвращается к положительному значению после начала замедления, так что, когда он снова становится положительным, позиционер 2 может тормозить партию железнодорожных вагонов и дотягивать их с низкой скоростью до конечного положения.

[082] Процедуры регулировки темпа (c) и точек (b) замедления для позиционирования железнодорожных вагонов во вращающемся барабане 6 роторного вагоноопрокидывателя описаны ниже, смотри Фигуры 5B и 5D. Сначала необходимо параметризовать следующие переменные, которые используются контроллером во время разгрузки партии железнодорожных вагонов: начальный темп замедления; максимальный темп замедления; минимальный темп замедления; начальные точки замедления; минимальные точки замедления; максимальные точки замедления; продолжительность низкого крутящего момента, ожидаемая при замедлении; продолжительность высокого тока, ожидаемая при замедлении; параметр (m) низкого крутящего момента при замедлении; параметр (j) высокого тока при замедлении; продолжительность положительного крутящего момента, ожидаемая при замедлении; и продолжительность очень высокого крутящего момента при замедлении.

[083] Для позиционирования первого железнодорожного вагона темп (c) замедления и точка (b) замедления должны быть равны начальному темпу замедления и начальной точке замедления соответственно. Если замедление выполняется поэтапно, темпы (c) замедления и точки (b) замедления должны быть отдельно параметризованы по той же логике, то есть с использованием начальных значений.

[084] Во время процесса замедления для позиционирования каждого железнодорожного вагона позиционер 2 применяет крутящий момент для торможения железнодорожных вагонов (отрицательный крутящий момент). Таким образом, необходимо определить продолжительность (n), в течение которой крутящий момент остается ниже параметра (m) низкого крутящего момента, и продолжительность (k), в течение которой ток остается выше параметра (l) высокого тока, что позволяет анализировать и выполнять возможные изменения точек (b) и темпов (c) замедления, смотри Фигуры 5B и 5D.

[085] Если полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента или полученная продолжительность (k) высокого тока превышают ожидаемые продолжительности, значения точек (b) ускорения должны быть уменьшены, так что усилия позиционера 2 уменьшаются для предотвращения перегрузки оборудования.

[086] Если полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента и полученная продолжительность (k) высокого тока меньше ожидаемых продолжительностей, а полученная продолжительность (o) положительного крутящего момента превышает ожидаемую продолжительность положительного крутящего момента, значения точек (b) замедления должны быть увеличены, так что усилия позиционера 2 увеличиваются без перегрузки оборудования.

[087] Следует отметить, что в зависимости от информации, доступной на роторном вагоноопрокидывателе в отношении позиционера 2, в качестве меры безопасности перед увеличением точек (b) замедления может быть использована некоторая дополнительная информация, например, если максимальный ток, полученный при замедлении, превышает максимальный ток, ожидаемый во время отслеживаемого цикла, точка (b) замедления не будет увеличиваться для предотвращения повреждения позиционера 2.

[088] В другом примере, если натяжение натяжителя стального троса превышает ожидаемое значение во время замедления отслеживаемого цикла, точка (b) замедления не должна увеличиваться и не увеличивается, что предотвращает разрыв троса.

[089] В другом примере, если конечное положение (e) позиционера превышает ожидаемое значение после замедления отслеживаемого цикла, точка (b) замедления не увеличивается для предотвращения ненадлежащего позиционирования позиционера.

[090] Если полученная продолжительность (o) положительного крутящего момента меньше ожидаемой продолжительности положительного крутящего момента, а полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента и полученная продолжительность (k) высокого тока меньше ожидаемых продолжительностей, темп (c) замедления должен быть уменьшен, что приводит к увеличению усилий позиционера 2 и уменьшению продолжительности замедления.

[091] Если полученная продолжительность (o) положительного крутящего момента превышает продолжительность очень высокого положительного крутящего момента, а точка (b) замедления равна верхнему пределу точки замедления, или полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента или полученная продолжительность (k) высокого тока превышает ожидаемые продолжительности, темп (c) замедления должен быть увеличен, что приводит к уменьшению усилий позиционера 2 во время замедления и увеличивает продолжительность цикла.

[092] Если результирующий темп (c) замедления превышает верхний предел темпа замедления, темп (c) замедления ограничивается верхним пределом темпа замедления, а также, если результирующий темп (c) замедления меньше нижнего предела темпа замедления, темп (c) замедления ограничивается нижним пределом темпа замедления, в результате чего темп (c) замедления ограничивается в соответствии с верхним и нижним пределами для предотвращения повреждения оборудования.

[093] Если результирующая точка (c) замедления превышает верхний предел точки замедления, точка (c) замедления ограничивается верхним пределом точки замедления, а также, если результирующая точка (c) замедления меньше нижнего предела точки замедления, точка (c) замедления ограничивается нижним пределом точки замедления, в результате чего точка (c) замедления ограничивается в соответствии с верхним и нижним пределами.

[094] Таким образом, средство анализа и управления замедлением позиционера 2 выполняет необходимые изменения темпа (c) замедления и точек (b) замедления в соответствии со случаями, представленными выше, что позволяет увеличивать, уменьшать и ограничивать их при необходимости.

[095] Таким образом, регулировки средства анализа и управления ускорением и регулировки средства анализа и управления замедлением позиционера 2 выполняются для изменения продолжительности цикла роторного вагоноопрокидывателя 1 при определении системой управления и для обеспечения остановки позиционера 2 в правильном положении, то есть позиционирования вагонов во вращающемся барабане 6 без необходимости чрезмерной нагрузки оборудования.

[096] Средство управления уровнем заполнения бункеров

[097] Второе средство управления представляет собой средство управления уровнем заполнением бункеров 7, которое выполнено с возможностью контроля и информирования о количестве материала, находящегося в бункерах. Это средство управления предпочтительно содержит радиолокационный датчик, который установлен с возможностью обзора внутренней части бункера 7 роторного вагоноопрокидывателя 1 и выполнен с возможностью определения уровня заполнения бункера 7 и последующей передачи этой информации для использования в качестве входных данных в системе управления.

[098] В альтернативной конфигурации для бункеров 7 может быть использован измеритель уровня любого типа, но необходимо, чтобы такое оборудование было устойчиво к погодным условиям и могло точно выполнять измерения.

[099] Следует отметить, что изменение уровня заполнения бункеров 7 обусловлено подачей и извлечением из них руды. Подача руды в бункер 7 осуществляется с помощью ротора роторных вагоноопрокидывателей 1, который засыпает материал в бункеры 7 в соответствии с циклами роторных вагоноопрокидывателей 1; а извлечение руды из бункера 7 осуществляется с помощью питателей 8, которые транспортируют материал на ленточные конвейеры.

[0100] Таким образом, извлечение и подача руды в бункеры 7 могут регулироваться, причем подача регулируется в соответствии с продолжительность цикла роторных вагоноопрокидывателей 1, а извлечение регулируется в соответствии с расходом питателей 8.

[0101] Средство управления расходом на выходе питателей

[0102] Третье и последнее средство управления представляет собой средство управления расходом на выходе питателей 8, которое выполнено с возможностью контроля и изменения объема материала, выходящего из питателя 8 и, следовательно, управления производительностью роторных вагоноопрокидывателей 1.

[0103] Это средство управления выполнено с возможностью поддержания расхода материала на номинальном значении оборудования, то есть поддержания максимального расхода материала, который могут обеспечивать питатели 8, так что производительность роторных вагоноопрокидывателей 1 также поддерживаться на максимальном значении.

[0104] Средство управления расходом питателей 8 содержит устройство оценки или расходомер, установленный на выходе самих питателей 8, который позволяет измерять массу материала, проходящего через это оборудование за определенный период времени.

[0105] Интеграция контроллеров

[0106] Все данные, собранные радиолокационным датчиком, датчиком положения и инвертором/преобразователем трех средств управления, описанных выше, передаются в CLP, входящий в систему управления. Таким образом, система управления роторными вагоноопрокидывателями выполнена с возможностью интеграции и передачи данных, собранных тремя средствами управления в закрытой сети, что позволяет изменять продолжительность цикла для поддержания максимальной производительности оборудования.

[0107] Для интеграции и использования системы управления сначала необходимо вычислить идеальную продолжительность цикла в соответствии с требуемой производительностью. Идеальная продолжительность цикла вычисляется как отношение нагрузки на разгружаемых вагонах C1 и C2 и заданной производительности (P), то есть требуемого расхода материала на выходе питателей 8.

[0108] Следует отметить, что член C2 используется только в роторных вагоноопрокидывателях 1, которые выполняют разгрузку двух вагонов одновременно, причем количество членов C равно количеству одновременно разгружаемых вагонов.

[0109] С учетом значения требуемой продолжительности цикла, CLP системы управления анализирует возможные альтернативы для регулировки продолжительности цикла с целью максимизации производительности оборудования.

[0110] Как указано ранее, для увеличения или уменьшения продолжительности цикла роторного вагоноопрокидывателя 1 необходимо увеличить или уменьшить скорость/продолжительность ускорения и замедления позиционера 2, причем это управление осуществляется средством управления позиционером 2, как объяснено выше.

[0111] Задача системы управления роторным вагоноопрокидывателем 1 заключается в поддержании бункера 7 всегда полным с минимально возможным усилием позиционера 2, так что может быть достигнута высокая производительность без угрозы для механической и электрической целостности позиционера 2.

[0112] Блок-схема, показанная на Фигуре 6, иллюстрирует интеграцию контроллеров. В случае полного бункера 7 продолжительность цикла должна поддерживать бункер 7 полным, в случае низкого уровня заполнения следует максимально уменьшить продолжительность цикла с учетом определенных усилий (тока и скорости) позиционера 2.

[0113] Настоящее изобретение также относится к способу управления роторным вагоноопрокидывателем 1, включающему в себя 4 этапа, подробно описанных ниже. На первом этапе (i) проверяют уровень заполнения бункеров 7 с помощью средства управления уровнем заполнения бункеров 7, проверяющего, является ли уровень низким, идеальным или высоким.

[0114] На основе информации, собранной на этапе (i), определяют выполняемый этап (ii) с помощью CLP системы управления роторного вагоноопрокидывателя 1, причем имеются следующие возможности.

[0115] Если уровень заполнения бункеров 7 является идеальным, система управления определяет, что другие средства управления, то есть средство управления расходом на выходе питателей 8 и средство управления позиционером 2 работают идеально, в результате чего подача материала равна выходу материала.

[0116] Если уровень заполнения бункеров 7 является высоким, CLP системы управления определяет, что средство управления позиционером 2 должно увеличить продолжительность цикла так, чтобы в бункеры 7 сбрасывалось меньше материала. Таким образом, поскольку расход на выходе питателей 8 уже поддерживается максимальным, выход материала из бункеров 7 также поддерживается максимальным, так как подача материала в бункеры 7 уменьшается при увеличении продолжительности цикла.

[0117] Если уровень заполнения бункеров 7 является низким, CLP системы управления проверяет средство управления позиционером 2, проверяя возможность уменьшения продолжительности цикла путем увеличения усилия позиционера 2, таким образом, инициируя третий этап способа управления роторными вагоноопрокидывателями 1.

[0118] На третьем этапе (iii) проверяют возможность уменьшения продолжительности цикла путем управления позиционером 2, выполняемого только тогда, когда уровень заполнения бункеров 7 является низким. На этом этапе учитывают усилия позиционера 2 для этой продолжительности цикла, проверяя, можно ли увеличить эти усилия для уменьшения продолжительности цикла и, следовательно, увеличить количество материала, выгружаемого в бункеры 7 и, следовательно, повысить уровень из заполнения.

[0119] Четвертый этап (iv) зависит от третьего этапа (iii), и выполняется только тогда, когда уровень заполнения бункеров 7 является низким. Если CLP системы управления на основе средства управления позиционером 2 определяет, что можно увеличить усилия позиционера 2, продолжительность цикла уменьшается для повышения уровня заполнения бункеров 7.

[0120] Если CLP системы управления также на основе средства управления позиционером 2 определяет, что невозможно увеличить усилия позиционера 2, срабатывает средство управления расходом на выходе питателей 8 для уменьшения скорости оборудования, уменьшая производительность оборудования и, следовательно, его эффективность.

[0121] Таким образом, что касается описанной системы и способа управления роторными вагоноопрокидывателями 1, можно отметить, что главное отличие от систем управления циклом роторных вагоноопрокидывателей 1 известного уровня техники заключается в том, что идеальная продолжительность цикла всегда вычисляется в зависимости от информации, полученной в процессе, таким образом, дополнительное усилие позиционера 2 требуется только тогда, когда оно действительно необходимо.

[0122] За счет реализации такого управления также можно вычислить минимально возможную продолжительность цикла для каждого цикла позиционирования вагонов в зависимости от информации об управляющих усилиях позиционера 2, так что она может применяться всегда, когда это необходимо.

[0123] В дополнение, система управления уменьшает усилия позиционера 2 во время разгрузки состава, поскольку система управления роторным вагоноопрокидывателем 1 содержит средство управления уровнем заполнения бункеров 7, интегрированное с другими средствами управления в закрытой сети. Таким образом, контроллер уменьшает продолжительность цикла только тогда, когда это действительно необходимо.

[0124] Данное описание предназначено для облегчения понимания и иллюстрации некоторых особенностей изобретения и не должно толковаться как ограничение возможных изменений, которые могут быть реализованы в изобретении, попадающих в объем охраны, должным образом определенный в формуле изобретения.

1. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1), содержащая по меньшей мере один позиционер (2), один бункер (7) и один питатель (8),

отличающаяся тем, что выполнена с возможностью вычисления продолжительности цикла разгрузки материала из вагонов и содержит по меньшей мере три следующих интегрированных и сообщающихся средства управления в закрытой сети:

(i) средство управления позиционером (2);

(ii) средство управления уровнем заполнения бункеров (7), выполненное с возможностью определения уровня материала в бункерах (7); и

(iii) средство управления расходом питателей (8), выполненное с возможностью определения и изменения количества материала, транспортируемого питателями (8);

причем система дополнительно выполнена с возможностью:

определять, можно ли уменьшить продолжительность цикла; и

если продолжительность цикла не может быть уменьшена на основе средства управления позиционером (2), уменьшать расход материала на выходе питателей (8) с помощью средства управления расходом питателей (8).

2. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере три интегрированных и сообщающихся средства управления выполнены с возможностью поддержания максимального уровня заполнения бункеров (7) и номинального расхода питателей (8).

3. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 1, отличающаяся тем, что средство управления позиционером (2) выполнено с возможностью определения тока, скорости, крутящего момента и положения позиционера (2).

4. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 3, отличающаяся тем, что средство управления позиционером (2) выполнено с возможностью изменения продолжительности цикла разгрузки материала из вагонов на основе уровня заполнения бункеров (7), увеличивая продолжительность цикла в случае высокого уровня заполнения бункеров (7) и уменьшая продолжительность цикла в случае низкого уровня заполнения бункеров (7).

5. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что изменения в средстве управления позиционером (2) выполняются на основе тока, скорости и положения позиционера (2) путем изменения продолжительности цикла разгрузки материала из вагонов на основе средства анализа и управления параметрами ускорения и замедления.

6. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 1, отличающаяся тем, что средство управления позиционером (2) содержит датчик положения для определения положения позиционера (2) и инвертор/преобразователь для управления позиционером (2), генерирующий информацию о токе и крутящем моменте позиционера (2).

7. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 1, отличающаяся тем, что средство управления уровнем заполнения бункеров (7) содержит датчик для определения уровня заполнения бункеров (7).

8. Система управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по пп. 1-7, отличающаяся тем, что данные, определенные средством управления позиционером (2), средством управления уровнем заполнения бункеров (7) и средством управления расходом питателей (8), интегрируются в CLP системы управления роторного вагоноопрокидывателя (1).

9. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1), отличающийся тем, что он содержит следующие этапы, на которых:

i. проверяют уровень заполнения бункеров (7) питателей (8) с помощью средства управления уровнем заполнения бункеров (7);

ii. в случае высокого уровня заполнения бункеров (7) увеличивают продолжительность цикла разгрузки материала из вагонов с помощью средства управления позиционером (2); в случае соответствующего уровня заполнения бункеров (7) поддерживают уровень заполнения за счет продолжительности цикла на соответствующем значении, вычисленном с использованием заданного оператором расхода; в случае низкого уровня заполнения бункеров (7) переходят на этап iii;

iii. определяют ток, крутящий момент, положение, скорость и ускорение позиционера (2) с помощью средства управления позиционером (2) и проверяют, можно ли уменьшить продолжительность цикла путем увеличения усилий позиционера (2);

iv. если продолжительность цикла может быть уменьшена на основе средства управления позиционером (2), уменьшают продолжительность цикла; если продолжительность цикла не может быть уменьшена на основе средства управления позиционером (2), уменьшают расход материала на выходе питателей (8) с помощью средства управления расходом питателей (8).

10. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 9, отличающийся тем, что этапы (iii) и (iv) повторяют до тех пор, пока уровень заполнения бункеров (7) не будет поддерживаться на соответствующем значении.

11. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 9 или 10, отличающийся тем, что этап (ii) выполняют с помощью средства анализа и управления параметрами ускорения и замедления, выполненного с возможностью управления и обработки следующих переменных позиционера (2): темп (a) ускорения; крейсерская скорость (d); точки (b) замедления и темп (c) замедления.

12. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 11, отличающийся тем, что темп (a) ускорения воспринимают в соответствии с параметризацией следующих переменных: начальный темп ускорения; минимальный темп ускорения; продолжительность высокого крутящего момента, ожидаемая при ускорении; продолжительность высокого тока, ожидаемая при ускорении; параметр (h) высокого крутящего момента при ускорении и параметр (f) высокого тока при ускорении.

13. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 12, отличающийся тем, что значение темпа (a) ускорения увеличивают, когда полученная продолжительность (i) высокого крутящего момента или полученная продолжительность (g) высокого тока превышают ожидаемые продолжительности высокого крутящего момента и высокого тока.

14. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 12, отличающийся тем, что значение темпа (a) ускорения уменьшают, когда полученная продолжительность (i) высокого крутящего момента и полученная продолжительность (g) высокого тока меньше ожидаемых продолжительностей высокого крутящего момента и высокого тока.

15. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 14, отличающийся тем, что в качестве меры безопасности перед уменьшением темпа (a) ускорения используют дополнительную информацию, доступную на роторном вагоноопрокидывателе (1), причем эта информация состоит в следующем: если максимальный ток, полученный при ускорении, превышает максимальный ток, ожидаемый во время отслеживаемого цикла, значение темпа (a) ускорения не уменьшают; и если натяжение натяжителя стального троса превышает ожидаемое значение во время ускорения отслеживаемого цикла, значение темпа (a) ускорения не уменьшают.

16. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 12, отличающийся тем, что значение темпа (a) ускорения ограничивают так, что, если значение темпа (a) ускорения превышает значение верхнего предела темпа ускорения, значение темпа (a) ускорения ограничивают значением верхнего предела темпа ускорения.

17. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 12, отличающийся тем, что значение темпа (a) ускорения ограничивают так, что, если значение темпа (a) ускорения меньше значения нижнего предела темпа ускорения, значение темпа (a) ускорения ограничивают значением нижнего предела темпа ускорения.

18. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по пп. 13-17, отличающийся тем, что средство анализа и управления параметрами ускорения определяет значение темпа (a) ускорения следующего цикла на основе увеличения, уменьшения или ограничения значения темпа (a) ускорения текущего цикла.

19. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 11, отличающийся тем, что темп (c) замедления и точки (b) замедления регулируют в соответствии с параметризацией следующих переменных, используемых контроллером: начальный темп замедления; максимальный темп замедления; минимальный темп замедления; начальные точки замедления; минимальные точки замедления; максимальные точки замедления; продолжительность низкого крутящего момента, ожидаемая при замедлении; продолжительность высокого тока, ожидаемая при замедлении; параметр (m) низкого крутящего момента при замедлении; параметр (j) высокого тока при замедлении; продолжительность положительного крутящего момента, ожидаемая при замедлении; и продолжительность очень высокого крутящего момента при замедлении.

20. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 19, отличающийся тем, что значения точек (b) замедления уменьшают, когда полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента и полученная продолжительность (k) высокого тока превышают ожидаемые продолжительности низкого крутящего момента и высокого тока, уменьшая усилия позиционера (2).

21. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 20, отличающийся тем, что значения точек (b) замедления увеличивают, когда полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента и полученная продолжительность (k) высокого тока меньше ожидаемых продолжительностей низкого крутящего момента и высокого тока, а полученная продолжительность (o) положительного крутящего момента превышает ожидаемую продолжительность положительного крутящего момента, увеличивая усилия позиционера (2).

22. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 21, отличающийся тем, что значения точек (b) замедления увеличивают в соответствии с дополнительной информацией, доступной на роторном вагоноопрокидывателе (1), следующим образом: если максимальный ток, полученный при замедлении, превышает максимальный ток, ожидаемый во время отслеживаемого цикла, значения точек (b) замедления не увеличивают; если натяжение натяжителя стального троса превышает ожидаемое значение во время замедления отслеживаемого цикла, значения точек (b) замедления не увеличивают; и если конечное положение (e) позиционера (2) превышает ожидаемое значение после замедления отслеживаемого цикла, значения точек (b) замедления не увеличивают.

23. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 18, отличающийся тем, что значение темпа (c) замедления уменьшают, когда полученная продолжительность (o) положительного крутящего момента меньше ожидаемой продолжительности положительного крутящего момента, а полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента и полученная продолжительность (k) высокого тока меньше ожидаемых продолжительностей низкого крутящего момента и высокого тока, увеличивая усилия позиционера (2) и уменьшая продолжительность замедления.

24. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 18, отличающийся тем, что значение темпа (c) замедления увеличивают, когда полученная продолжительность (o) положительного крутящего момента превышает продолжительность очень высокого положительного крутящего момента, и точка (b) замедления равна верхнему пределу точки замедления, или полученная продолжительность (n) низкого крутящего момента и полученная продолжительность (k) высокого тока превышают ожидаемые продолжительности низкого крутящего момента и высокого тока, уменьшая усилия позиционера (2) и увеличивая продолжительность замедления.

25. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 18, отличающийся тем, что значение темпа (c) замедления ограничивают так, что, если значение темпа (c) замедления превышает верхний предел темпа замедления, значение темпа (c) замедления ограничивают значением верхнего предела темпа замедления, а также, если значение темпа (c) замедления меньше значения нижнего предела темпа замедления, значение темпа (c) замедления ограничивают значением нижнего предела темпа замедления.

26. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по п. 18, отличающийся тем, что значение точки (b) замедления ограничивают так, что, если значение точки (b) замедления превышает верхний предел точки замедления, значение точки (b) замедления ограничивают значением верхнего предела точки замедления, а также, если значение точки (b) замедления меньше значения нижнего предела точки замедления, значение точки (b) замедления ограничивают значением нижнего предела точки замедления.

27. Способ управления роторным вагоноопрокидывателем (1) по пп. 19-26, отличающийся тем, что средство анализа и управления параметрами замедления определяет значение темпа (c) замедления и точек (b) замедления следующего цикла на основе увеличения, уменьшения или ограничения значений темпа (c) замедления и точек (b) замедления текущего цикла.