Система безопасности грузоподъёмного крана

Полезная модель относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использована на грузоподъемных кранах для защиты их от перегрузок и опрокидывания при подъеме груза, а также для информирования машиниста о состоянии крана и положении его рабочего оборудования. Система безопасности подъемного крана содержит цифровой вычислительный блок, внешнее запоминающее устройство, регистратор параметров крана с таймером реального времени, блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации, исполнительный блок, устройство ввода-вывода информации и периферийные устройства регистрации параметров крана, включающие "m" цифровых датчиков параметров крана и "n" аналоговых датчиков параметров крана с аналого-цифровыми преобразователями. Система безопасности снабжена мультиплексным каналом обмена данных, соединяющим информационные входы цифрового вычислительного блока с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана, регистратор параметров крана оснащен дополнительным выходом, соединенным с входом блока визуальной индикации, а устройство ввода-вывода информации оснащено дополнительным выходом, соединенным с информационным входом цифрового вычислительного блока.

Полезная модель относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использована на грузоподъемных кранах для защиты их от перегрузок и опрокидывания при подъеме груза, а также для информирования машиниста о состоянии крана и положении его рабочего оборудования, в том числе для световой и звуковой сигнализации о перегрузке или иной критической ситуации.

В настоящее время в грузоподъемной технике широко применяются системы безопасности, в которых используются различные электронно-вычислительные блоки, позволяющие достаточно полно контролировать их работу с предупреждением о выходе на критические ситуации.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков и решаемым задачам является система безопасности грузоподъемного крана, представленная в описании полезной модели, защищенной свидетельством №7097, В 66 С 23/90, 16.07.1998. Известная система безопасности содержит цифровой вычислительный блок, внешнее запоминающее устройство, регистратор параметров крана с информационным селектором, включающим в себя таймер реального времени, блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации, исполнительный блок, устройство ввода-вывода информации и периферийные устройства регистрации параметров крана, включающие "m" цифровых датчиков параметров крана и "n" аналоговых датчиков параметров крана с аналого-цифровыми преобразователями. Информационные входы цифрового вычислительного блока соединены с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана селекторным каналом с последовательным опросом датчиков. Внешнее запоминающее устройство соединено с цифровым вычислительным блоком двухсторонним каналом обмена данных. К выходам цифрового вычислительного блока подключены исполнительный блок, блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации и регистратор параметров крана. Регистратор параметров крана дополнительно соединен с устройством ввода-вывода

информации двухсторонним каналом обмена данных. Известная система безопасности позволяет обслуживать разветвленную сеть датчиков, контролирующую большинство рабочих параметров крана. Однако использование в известной системе селекторного канала связи с последовательным опросом датчиков приводит к увеличению временного интервала опроса всех датчиков, что не позволяет формировать сеансы связи с датчиками в соответствии с приоритетами измеряемых параметров при тех или иных режимах работы крана и на информационное табло подается большое количество неприоритетной информации, затрудняющей работу машиниста. С увеличением количества измеряемых параметров быстродействие системы падает, что может привести к возникновению аварийной ситуации.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание системы безопасности грузоподъемного крана, работа которой согласована с режимом его работы с выделением приоритетных параметров работы крана, первоочередной контроль которых необходим при конкретном режиме работы крана и с изменением приоритета опрашиваемых датчиков при изменении режима работы крана. Дополнительной задачей полезной модели является улучшение информационного обеспечения машиниста за счет выведения на информационное табло приоритетных параметров работы крана. Еще одной задачей полезной модели является сокращение количества линий связи, обслуживающих систему безопасности.

Поставленные технические задачи решаются тем, что система безопасности грузоподъемного крана, содержащая цифровой вычислительный блок, внешнее запоминающее устройство, регистратор параметров крана с таймером реального времени, блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации, исполнительный блок, устройство ввода-вывода информации и периферийные устройства регистрации параметров крана, включающие "m" цифровых датчиков параметров крана и "n" аналоговых датчиков параметров крана с аналого-цифровыми преобразователями, информационные входы цифрового вычислительного блока соединены с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана, внешнее

запоминающее устройство соединено с цифровым вычислительным блоком двухсторонним каналом обмена данных, к выходам цифрового вычислительного блока подключены исполнительный блок, блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации и регистратор параметров крана, а регистратор параметров крана дополнительно соединен с устройством ввода-вывода информации двухсторонним каналом обмена данных, согласно полезной модели, снабжена мультиплексным каналом обмена данных, соединяющим информационные входы цифрового вычислительного блока с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана, регистратор параметров крана оснащен дополнительным выходом, соединенным с входом блока визуальной индикации, а устройство ввода-вывода информации оснащено дополнительным выходом, соединенным с информационным входом цифрового вычислительного блока.

При этом аналоговые датчики параметров крана, размещенные в одной конструкционной зоне крана, объединены в группу, подключенную к общему для данной группы аналого-цифровому преобразователю.

Использование в системе безопасности мультиплексного канала обмена данных, соединяющего информационные входы цифрового вычислительного блока с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана, обеспечивает любую последовательность опроса "m" цифровых и "n" аналоговых датчиков параметров крана с выделением приоритетных датчиков, частота опроса которых должна быть увеличенной, вплоть до перехода к непрерывной регистрации одного из параметров. Мультиплексный канал обмена данных позволяет также исключить из опроса датчики, информация с которых является излишней при данном режиме работы крана. Такое формирование пакета обмена данных исключает передачу излишней информации в регистратор параметров крана и, соответственно, на устройство ввода-вывода информации, а также на блок визуальной индикации, что снижает нагрузку на машиниста. Увеличенная частота подачи приоритетных параметров работы крана позволяет системе безопасности быстрее реагировать на возникновение критической ситуации, что повышает безопасность

работы крана. Оснащение устройства ввода-вывода информации дополнительным выходом, соединенным с информационным входом цифрового вычислительного блока, обеспечивает передачу в цифровой вычислительный блок выбранного режима работы крана, в соответствии с которым из внешнего запоминающего устройства запрашиваются регистрируемые при данном режиме параметры с выделением приоритетных параметров и формируется последовательность опроса датчиков по мультиплексному каналу обмена данных. Оснащение регистратора параметров крана дополнительным выходом, соединенным с входом блока визуальной индикации, позволяет машинисту одновременно с наблюдением рабочих параметров крана отслеживать реальное время.

Объединение в группу аналоговых датчиков параметров крана, размещенных в одной конструкционной зоне крана, с подключением их к общему для данной группы аналого-цифровому преобразователю, позволяет уменьшить количество проводных линий связи для обслуживания данной группы аналоговых датчиков.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемой системы безопасности грузоподъемного крана.

Система безопасности грузоподъемного крана содержит цифровой вычислительный блок 1, внешнее запоминающее устройство 2, регистратор 3 параметров крана со встроенным в него таймером реального времени, блок 4 визуальной индикации, блок 5 аварийной сигнализации, исполнительный блок 6, устройство 7 ввода-вывода информации и периферийные устройства регистрации параметров крана. Внешнее запоминающее устройство 2 соединено с цифровым вычислительным блоком 1 двухсторонним каналом 8 обмена данных. Цифровой вычислительный блок 1 имеет входные информационные порталы 9 и 10 и выходной информационный портал 11. К выходному информационному порталу 11 подключены исполнительный блок 6, блок 4 визуальной индикации, блок 5 аварийной сигнализации и регистратор 3 параметров крана. Регистратор 3 параметров крана соединен с устройством 7 ввода-вывода информации двухсторонним каналом 12 обмена

данных и оснащен дополнительным выходом, соединенным с входом блока 4 визуальной индикации. Устройство 7 ввода-вывода информации оснащено дополнительным выходом, соединенным с входным информационным порталом 10 цифрового вычислительного блока.

Периферийные устройства регистрации параметров крана размещены в различных зонах крана и включают в себя "m" цифровых датчиков 13 параметров крана и "n" аналоговых датчиков 14 параметров крана с аналого-цифровыми преобразователями 15.

Цифровые датчики 13 измеряют дискретные параметры работы крана и представляют собой в основном сигнализаторы, выключатели и контактные реле давления, формирующие сигналы:

- о рабочем положении стрелы (собранная или телескопически раздвинутая стрела);

- о геометрии опорного контура (координаты предельных точек перемещения стрелы крана);

- об установке пальцев фиксации секций стрелы для увеличения грузоподъемности;

- о запасовке полиспаста;

- о выбранной геометрии координатной защиты;

- о режиме работы с гуськом;

- о достижении предельных режимов по давлению и др.

Аналоговые датчики 14 измеряют плавно изменяющиеся параметры работы крана, используют для измерения потенциометры, тензопреобразователи, акселерометры, вариометры, термометры и прочие чувствительные элементы с линейным и нелинейным выходным сигналом и представляют собой датчики давления любого типа, датчики усилий, датчики температуры, датчики длины стрелы, датчики поворота платформы крана и другие датчики относительного положения агрегатов крана.

Аналоговые датчики 14 параметров крана, размещенные в одной конструкционной зоне крана, объединены в группу, подключенную к общему для данной группы аналого-цифровому преобразователю. Например, в одну

группу объединены размещенные в одной зоне аналоговые датчики 14₁-14 ₃, подключенные к общему аналого-цифровому преобразователю 15₁. Количество аналоговых датчиков 14, подключаемых к одному аналого-цифровому преобразователю 15, определяется количеством аналоговых параметров, контролируемых в данной зоне.

Система безопасности снабжена мультиплексным каналом 16 обмена данных, соединяющим входной информационный портал 9 цифрового вычислительного блока 1 с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана. Схема мультиплексного канала 16 определяется типом микропроцессора, выбранного в качестве цифрового вычислительного блока, типом цифровых датчиков 13 и используемыми в системе аналого-цифровыми преобразователями 15.

Функционирование системы безопасности иллюстрируется на примере работы подъемного крана с полностью выпущенной стрелой в режиме подъема груза с земли на рабочую площадку.

С помощью устройства 7 ввода-вывода информации режим работы крана передается в цифровой вычислительный блок 1 и регистратор 3 параметров крана. В соответствии с выбранным режимом во внешнем запоминающем устройстве 2 запрашиваются действующие на данном режиме ограничения с выделением приоритетных параметров, например, вес поднимаемого груза и вылет стрелы. В цифровом вычислительном блоке формируется режим работы мультиплексного канала 16, включающий последовательность опроса датчиков, контролирующих данный режим работы крана, при этом приоритетные датчики опрашиваются в каждом цикле опроса, а неприоритетные датчики распределяются по отдельным циклам опроса, с опросом их через один, два или более циклов. Такое распределение неприоритетных датчиков по циклам опроса сокращает количество данных, обмен которыми производится в течение одного цикла, что сокращает длительность цикла и позволяет чаще контролировать вес груза и вылет стрелы крана. Это позволяет своевременно определить приближение к критическим параметрам работы крана в данном режиме, например,

своевременно выявить угрозу опрокидывания крана. Значения всех контролируемых параметров передаются в регистратор 3 параметров крана и записываются там в режиме текущего времени с контролем времени по таймеру. Полная запись всех параметров крана в режиме текущего времени дает возможность провести подробный анализ работы крана в соответствии с международным стандартом ИСО 4301/1. Значения приоритетных параметров выводятся на дисплей блока 4 визуальной индикации, а неприоритетные параметры могут не передаваться в блок визуальной индикации, избавляя машиниста от избыточной информации.

При приближении к критической ситуации, например, при достижении 80% от предельного вылета стрелы, предупреждающий сигнал передается на блок 5 аварийной сигнализации, чтобы предупредить машиниста о возникновении критической ситуации. При достижении предельных параметров, например, предельного вылета стрелы для данного веса груза, в цифровом вычислительном блоке 1 формируется аварийный сигнал, который передается также в исполнительный блок 6, в котором вырабатывается команда на прекращение работы крана. Одновременно аварийный сигнал передается в блок 5 аварийной сигнализации, включая аварийный звуковой сигнал, в блок 4 визуальной индикации и регистратор 3 параметров крана.

Заявленная полезная модель может быть изготовлена промышленным способом с использованием современных электронных компонентов и технологий. Для периферийных устройств регистрации параметров крана используется аппаратура, разработанная Арзамасским приборостроительным заводом, в том числе цифровые и аналоговые датчики, перечисленные в описании полезной модели №7097, а также новые разработки цифровых датчиков, в частности датчик усилия цифровой ДУЦ ЛГФИ.404176.013, и аналогичная аппаратура других приборостроительных заводов. В системе безопасности подъемного крана можно использовать микропроцессор MSP 430 F 149 фирмы "Texas Instruments" (США) или другие микропроцессоры подобного типа.

1. Система безопасности грузоподъемного крана, содержащая цифровой вычислительный блок, внешнее запоминающее устройство, регистратор параметров крана с таймером реального времени, блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации, исполнительный блок, устройство ввода-вывода информации и периферийные устройства регистрации параметров крана, включающие m цифровых датчиков параметров крана и n аналоговых датчиков параметров крана с аналого-цифровыми преобразователями, информационные входы цифрового вычислительного блока соединены с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана, внешнее запоминающее устройство соединено с цифровым вычислительным блоком двухсторонним каналом обмена данных, к выходам цифрового вычислительного блока подключены исполнительный блок, блок визуальной индикации, блок аварийной сигнализации и регистратор параметров крана, а регистратор параметров крана дополнительно соединен с устройством ввода-вывода информации двухсторонним каналом обмена данных, отличающаяся тем, что она снабжена мультиплексным каналом обмена данных, соединяющим информационные входы цифрового вычислительного блока с выходами периферийных устройств регистрации параметров крана, регистратор параметров крана оснащен дополнительным выходом, соединенным с входом блока визуальной индикации, а устройство ввода-вывода информации оснащено дополнительным выходом, соединенным с информационным входом цифрового вычислительного блока.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что аналоговые датчики параметров крана, размещенные в одной конструкционной зоне крана, объединены в группу, подключенную к общему для данной группы аналого-цифровому преобразователю.