Система безопасности и контроля работы грузоподъемного крана

Система безопасности и контроля работы грузоподъемного крана содержит цифровой блок 5 обработки данных, к которому подключены датчики 1-4 параметров крана, регистратор 6 параметров крана и приемопередающий радиомодуль 7, пульт 14 дистанционного управления краном, включающий клавиатуру и приемо-передающий радиомодуль, и цифровую станцию 12 диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных о работе кран. Пульт дистанционного управления связан линиями двухсторонней беспроводной связи с датчиками параметров крана и цифровой станцией диспетчерского контроля регистрации и хранения данных и выполнен с возможностью выдачи дополнительных управляющих команд на датчики параметров крана для юстировки системы и для приема информации о текущих параметрах крана и се записи, а также с возможностью передачи принятой информации на цифровую станцию диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных о работе крана. Датчики параметров крана и цифровая станция диспетчерского контроля регистрации и хранения данных о работе крана снабжены дополнительными приемо-передающими радиомодулями 8-11, 13 а все приемо-персдающие радиомодули системы связаны между собой радиосвязью, образуя беспроводную линию последовательного интерфейса. Технический результат от использования данной полезной модели - снижение трудоемкости настройки системы безопасности и повышение надежности (достоверности) контроля и регистрации рабочих параметров крана за счет расширения технологических возможностей системы. 1 з.п.ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению, а именно к системам безопасности и контроля работы грузоподъемных кранов.

Известна система безопасности и контроля работы грузоподъемного крана, содержащая цифровой блок обработки данных в виде микроконтроллера, к которому подключены пульт управления, датчики рабочих параметров крана, блок индикации, блок памяти и приемопередающий радиомодуль, и расположенный вне грузоподъемного крана терминал, включающий микроконтроллер, к которому подключены пульт управления, блок индикации, блок памяти и приемо-передающий радиомодуль. Терминал связан линией двухсторонней беспроводной связи с цифровым блоком обработки данных и предназначен для приема информации о текущих параметрах крана и записи этих параметров в долговременную энергонезависимую память (регистратор параметров крана) с возможностью считывания информации в случае необходимости для выявления наличия нарушений правил эксплуатации грузоподъемного крана и передачи на грузоподъемный кран предупреждающих сигналов крановщику и управляющих сигналов, уменьшающих предельно-допустимые значения рабочих параметров крана, или отключающих исполнительные механизмы крана (см. патент РФ №2269483, В 66 С 13/18, 20.11.2004). Недостатком данной системы является сложность ее монтажа на кране с использованием проводных линий связи между датчиками, расположенными на подвижных элементах крана и микропроцессором, а также значительная трудоемкость настройки системы при больших размерах (высоте) крана.

Известна также система безопасности и контроля работы грузоподъемного крана, содержащая цифровой блок обработки данных (электронный блок контроля и управления), включающий регистратор

данных, датчики параметров крана, приемо-передающий радиомодуль, пульт дистанционного управления краном, включающий клавиатуру и приемопередающий модуль, и цифровую станцию диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных о работе грузоподъемного крана (терминал оператора или терминал дистанционного управления), подключенную к цифровому блоку обработки данных (см. патент РФ №2259579, G 05 B 19/05, 27.08.2005). Эта система взята в качестве прототипа. Недостатками данной системы являются сложность ее монтажа с использованием проводных линий связи между датчиками, расположенными на подвижных элементах крана и электронным блоком контроля и управления, значительная трудоемкость настройки системы при больших размерах (высоте) крана, и недостаточная надежность (достоверность) контроля и регистрации рабочих параметров крана из-за сложности передачи информации из расположенного на кране электронного блока управления и контроля на терминал оператора или терминал дистанционного управления, расположенный на относительно большом расстоянии от крана, с использованием проводной линии связи.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка системы безопасности и контроля работы грузоподъемного крана, которая обеспечивала бы сокращение количества линий связи, обслуживающих данную систему, возможность дистанционной настройки (юстировки) данной системы оператором, находящимся вне крана, и повышенную надежность (достоверность) контроля и регистрации рабочих параметров крана.

Для достижения поставленных задач и других преимуществ предложена система безопасности и контроля работы грузоподъемного крана, содержащая цифровой блок обработки данных, к которому подключены датчики параметров крана, регистратор параметров крана и приемо-передающий радиомодуль, пульт дистанционного управления краном, включающий клавиатуру и приемо-передающий радиомодуль, и цифровую станцию диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных о работе крана, в

которой пульт дистанционного управления связан линиями двухсторонней беспроводной связи с датчиками параметров крана и цифровой станцией диспетчерского контроля регистрации и хранения данных и выполнен с возможностью выдачи дополнительных управляющих команд на датчики параметров крана для юстировки системы и для приема информации о текущих параметрах крана и ее записи, а также с возможностью передачи принятой информации на цифровую станцию диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных о работе крана, при этом датчики параметров крана и цифровая станция диспетчерского контроля регистрации и хранения данных о работе крана снабжены дополнительными приемо-передающими радиомодулями, а все приемо-передающие радиомодули системы связаны между собой радиосвязью, образуя беспроводную линию последовательного интерфейса.

Кроме того, пульт дистанционного управления краном дополнительно снабжен блоком идентификации, блоком считывания информации, блоком настройки системы и блоком записи информации, при этом выход блока управления подключен через блок идентификации к входам блоков считывания, настройки системы и записи информации, выходы блоков настройки системы и блока записи информации подключены к входам приемо-передающего радиомодуля пульта дистанционного управления, а блок считывания информации подключен к указанному радиомодулю с помощью двухсторонней линии связи.

Такое выполнение системы безопасности и контроля работы грузоподъемного крана обеспечивает возможность:

дистанционной настройки (юстировки) данной системы и отдельных ее элементов оператором, находящимся вне крана;

оперативного получения необходимой информации об исполнении команд, введенных с клавиатуры пульта дистанционного управления;

дополнительной (контрольной) регистрации данных о работе крана на пульте дистанционного управления;

дополнительной передачи (при необходимости) данных о работе крана с пульта дистанционного управления на станцию диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных для того, чтобы проконтролировать работу оборудования крана.

Технический результат от использования данной полезной модели - снижение трудоемкости настройки системы безопасности и повышение надежности (достоверности) контроля и регистрации рабочих параметров крана за счет расширения технологических возможностей системы.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой системы безопасности и контроля работы грузоподъемного крана.

Система содержит группу датчиков параметров крана, устанавливаемых на его оборудовании (на чертеже, в частности, показаны четыре датчика 1-4), и устанавливаемый в кабине крана цифровой блок 5 обработки данных, содержащий в своем составе регистратор 6 параметров крана. Датчики 1-4 и цифровой блок 5 снабжены приемо-передающими радиомодулями 7-11 и обеспечивают функционирование системы безопасности, защищая кран от перегрузки и недопустимых перемещений его оборудования. Число датчиков зависит от состава оборудования грузоподъемного крана.

Для контроля за состоянием и работой крана, регистрации оперативной информации и долговременного хранения его эксплуатационных характеристик система включает в себя цифровую станцию 12 диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных, располагаемую вне грузоподъемного крана на стройплощадке, также снабженную приемопередающим радиомодулем 13.

Для обеспечения настройки системы, считывания показаний из регистратора 6 параметров крана и передачи управляющих команд и информации система содержит пульт 14 дистанционного управления, включающий в себя блок 15 управления, блок 16 идентификации устройств системы, блок 17 считывания информации, блок 18 настройки системы, блока 19 записи информации и приемо-передающий радиомодуль 20. Выход блока

15 управления подключен через блок 16 идентификации к входам блока 17 считывания информации, блока 18 настройки системы и блока 19 записи информации. Выходы блока 18 настройки системы и блока 19 записи информации подключены к входам радиомодуля 20, а блок 17 считывания информации подключен к радиомодулю 20 с помощью двухсторонней линии связи.

В предлагаемой системе блоки выполнены следующим образом.

Датчики 1-4 параметров крана содержат первичные преобразователи физического параметра (усилия, давления, угловых и линейных перемещений и т.п.) в электрический сигнал (аналоговый, дискретный, цифровой) и РIС-процессор для преобразования этого сигнала в последовательный код.

Цифровой блок 5 обработки данных представляет собой PIC-процессор со стандартным набором элементов, включая аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор, запоминающие устройства, параллельными и последовательным портами и т.д. Он снабжен усилителями для подключения исполнительных устройств на чертеже не показаны) и регистратором 6 параметров крана. Для реализации цифрового блока 5 можно использовать микропроцессор MSP430F149 фирмы «Texas Instruments» (США) или другие микропроцессоры подобного типа.

Цифровая станция 12 диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных представляет собой персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ) со стандартным набором блоков, обеспечивающим запросы, прием и хранение информации. Станция 12 может быть единой для группы кранов, находящихся на строительной площадке.

Пульт 14 дистанционного управления представляет собой переносное устройство, и состоит из блока 15 управления в виде набора переключателей (клавиатуры), обеспечивающего выбор режима работы (направления передачи информации), выход которого подключен к блоку 16 идентификации устройств системы, обеспечивающего кодирование команд в соответствии с выбранным направлением.

Блоки 17-19 представляют собой логические устройства, обеспечивающие обмен информацией соответственно:

- с цифровым блоком 5 обработки данных (считывание информации);

- с цифровым блоком 5 обработки данных и датчиками 1-4 (настройка системы);

- с цифровой станцией 12 диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных (запись информации в ПЭВМ).

Все блоки системы определяются своим индивидуальным идентификационным кодом. Передача данных осуществляется посылками, представляющими собой команду для выполнения, которая содержит код выполняемой команды, код устройства, информационные данные, контрольную сумму.

Приемо-передающие радиомодули 7-11, 13 и 20 представляют собой каждый FSK трансивер (например, интегральный однокристальный приемопередатчик ХЕ1205), обеспечивающий двунаправленную полудуплексную связь с возможностью быстрой перестройки частоты и NRZ кодирование, а также для создания многоканального FSK трансивера.

Система работает следующим образом.

При первоначальной установке системы производится ее настройка (юстировка) на грузоподъемном кране с целью минимизации погрешностей как самой системы (прежде всего датчиков и узлов их установки), так и погрешностей, вызванных отклонением параметров крана от расчетных значений.

Блок 5 обработки данных включает в себя электропрограммируемое запоминающее устройство, в которое при настройке с пульта 14 заносятся как расчетные (или измеренные внешними измерительными приборами высокой точности) значения контролируемых параметров, так и соответствующие им показатели, определяемые по сигналам датчиков 1-4. На основании этих данных вычисляется поправка к показаниям датчиков, измеряемым в рабочем режиме системы. Для этого оборудование грузоподъемного крана,

контролируемое датчиками, входящими в состав системы, устанавливается в ряд позиций, параметры которых измеряются этими датчиками и наладчиком по команде с пульта 14 (по каналу блока 18 настройки) и записываются в «памятью блока 5 обработки данных. Затем в «память» блока 5 записывается фактическое значение параметра.

Точно также настраивается канал датчика нагрузки (усилия или давления), для чего подвешивается на крюк известный (калибровочный) груз, и в «память» блока 5 записывается информация датчика нагрузки в результате воздействия калибровочного груза и фактическое значение нагрузки.

Таким образом, в блок 5 заносятся данные для вычисления поправок и коррекции показаний датчиков. Все поправки хранятся в блоке 5 в течение всего времени эксплуатации грузоподъемного крана (или до момента повторной юстировки).

После этого наладчик с пульта 14 переводит систему из режима наладки в режим работы, при котором блок 5 обработки данных в соответствии с его программой опрашивает датчики 1-4, обрабатывает их данные и создает управляющие и информационные сигналы в зависимости от соотношения фактических и допустимых показателей работы грузоподъемного крана. Одновременно показатели работы фиксируются в регистраторе 6 параметров крана.

Считывание информации из регистратора 6 может быть осуществлено по запросу цифровой станции 12 диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных, но может быть произведено непосредственно с пульта 14 (по каналу блока 17). В блок 17 считывания записывается телеметрическая информация, в которой фиксируется информация о включениях механизмов, текущих параметрах и длительности операций, выполненных краном в течение последних часов работы, а также эксплуатационных параметрах, которые регистрируются накапливающимся итогом. При необходимости эта информация с пульта 14 по каналу блока 19 может быть передана на станцию 12 диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных.

Все рассмотренные режимы осуществляются дистанционно по радиоканалу наладчиком (оператором), находящемся на удобном для себя рабочем месте по отношению к грузоподъемному крану.

Предлагаемая система безопасности и контроля работы грузоподъемного крана может быть изготовлена промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных электронных компонентов и технологий.

1. Система безопасности и контроля работы грузоподъемного крана, содержащая цифровой блок обработки данных, к которому подключены датчики параметров крана, регистратор параметров крана и приемопередающий радиомодуль, пульт дистанционного управления краном, включающий клавиатуру и приемопередающий радиомодуль, и цифровую станцию диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных о работе крана, отличающаяся тем, что в ней пульт дистанционного управления связан линиями двухсторонней беспроводной связи с датчиками параметров крана и цифровой станцией диспетчерского контроля регистрации и хранения данных и выполнен с возможностью выдачи дополнительных управляющих команд на датчики параметров крана для юстировки системы и для приема информации о текущих параметрах крана и ее записи, а также с возможностью передачи принятой информации на цифровую станцию диспетчерского контроля, регистрации и хранения данных о работе крана, при этом датчики параметров крана и цифровая станция диспетчерского контроля регистрации и хранения данных о работе крана снабжены дополнительными приемопередающими радиомодулями, а все приемопередающие радиомодули системы связаны между собой радиосвязью, образуя беспроводную линию последовательного интерфейса.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что пульт дистанционного управления краном дополнительно снабжен блоком идентификации, блоком считывания информации, блоком настройки системы и блоком записи информации, при этом выход блока управления подключен через блок идентификации к входам блоков считывания, настройки системы и записи информации, выходы блоков настройки системы и блока записи информации подключены к входам приемопередающего радиомодуля пульта дистанционного управления, а блок считывания информации подключен к указанному радиомодулю с помощью двухсторонней линии связи.