RU189103U1 - Safety and control system of a lifting machine - Google Patents

Safety and control system of a lifting machine Download PDF

Info

Publication number
RU189103U1
RU189103U1 RU2019104257U RU2019104257U RU189103U1 RU 189103 U1 RU189103 U1 RU 189103U1 RU 2019104257 U RU2019104257 U RU 2019104257U RU 2019104257 U RU2019104257 U RU 2019104257U RU 189103 U1 RU189103 U1 RU 189103U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
controller
interface
lifting machine
graphic
Prior art date
Application number
RU2019104257U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Станиславович Каминский
Филипп Леонидович Каминский
Игорь Германович Фёдоров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО"
Priority to RU2019104257U priority Critical patent/RU189103U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU189103U1 publication Critical patent/RU189103U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88Safety gear
    • B66C23/90Devices for indicating or limiting lifting moment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88Safety gear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к грузоподъемной технике и может быть использована в системах безопасности и управления грузоподъемных машин. Система безопасности и управления грузоподъемной машины содержит датчики измеряемых или контролируемых параметров грузоподъемной машины, блок управления и индикации, к контроллеру которого подключен модуль графического дисплея, и блок управления грузоподъемной машиной, подключенные к общему внутрисистемному интерфейсному каналу. Модуль графического дисплея снабжен собственным контроллером для вывода информации на графический дисплей, подключенным к контроллеру блока управления и индикации через низкоскоростной последовательный интерфейс и высокоскоростной параллельный интерфейс, а также имеет собственную энергонезависимую оперативную память для хранения информации о графических объектах, подключенную к контроллеру графического дисплея. Технический результат - повышение общей производительности системы, повышение обеспечиваемого уровня безопасности и расширение функциональных возможностей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to lifting equipment and can be used in the safety and control systems of lifting machines. The safety and control system of the load-lifting machine contains sensors of measured or monitored parameters of the load-lifting machine, a control and display unit to the controller of which the graphic display module is connected, and a control unit of the load-lifting machine connected to a common in-system interface channel. The graphic display module is equipped with its own controller for displaying information on a graphic display, connected to the controller of the control and display unit via a low-speed serial interface and a high-speed parallel interface, and also has its own non-volatile RAM for storing information about graphic objects connected to the graphic display controller. The technical result is an increase in overall system performance, an increase in the level of security provided and an increase in functionality. 3 hp f-ly, 3 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к грузоподъемной технике и может быть использована в системах безопасности и управления грузоподъемных машин.The invention relates to lifting equipment and can be used in the safety and control systems of lifting machines.

Уровень техникиThe level of technology

Известно устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем, содержащее датчики нагрузки и пространственного положения стрелового оборудования крана, выходное устройство, графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, графическим дисплеем и с выходным устройством, соединенным с исполнительными устройствами крана. В данном устройстве на экране графического дисплея формируется динамическое отображение рабочей зоны крана и условное изображение крана. Процессор устройства периодически формирует графическую информацию и записывает ее в блок памяти графической информации графического дисплея (RU 2326806 С1, В66С 23/90, В66С 13/18,20.06.2008).A device for protecting a crane with a graphic display is known, which contains load sensors and the spatial position of the crane boom equipment, an output device, a graphic display with a graphic information memory unit and a processor associated with said sensors, a graphic display and an output device connected to the actuators of the crane. In this device, a dynamic display of the working zone of the crane and the conventional image of the crane are formed on the screen of the graphic display. The processor of the device periodically generates graphic information and writes it into a memory block of graphic information of a graphic display (RU 2326806 C1, BC66C 23/90, BC66C 13 / 18.20.06.2008).

Недостатком этого устройства является необходимость использования ресурсов основного процессора для управления графическим дисплеем при выводе динамических изображений, что предъявляет очень высокие требования по быстродействию и объему оперативной памяти процессора, что значительно усложняет и удорожает устройство.A disadvantage of this device is the need to use the resources of the main processor to control the graphic display when displaying dynamic images, which places very high demands on the speed and amount of RAM in the processor, which greatly complicates and increases the cost of the device.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков является система безопасности и управления грузоподъемной машины, содержащая датчики измеряемых или контролируемых параметров грузоподъемной машины, блок управления и индикации (вычислительно-управляющее устройство), к контроллеру которого подключен модуль графического дисплея, и блок управления грузоподъемной машиной (блок расширения входов-выходов), подключенные к общему внутрисистемному интерфейсному каналу (RU 98409 U1, В66С 23/00, 20.10.2010).The closest to the proposed utility model for the combination of essential features is the safety and control system of a lifting machine, which contains sensors of measured or monitored parameters of a lifting machine, a control and display unit (computing device), and a load-lifting control unit the machine (I / O expansion unit) connected to a common in-system interface channel (RU 98409 U1, B66C 23/00, 10/20/2010).

Недостатком данной системы является применение одного вычислительно-управляющего устройства, в которое поступает информация от значительного количества периферийных устройств по различным типам интерфейсов, что требует дополнительных преобразований передаваемой информации и дополнительных кабелей и жгутов. Это снижает скорость обмена информацией между графическим дисплеем и вычислительно-управляющим устройством и приводит к возникновению дополнительных источников отказов.The disadvantage of this system is the use of a single computing-control device, which receives information from a significant number of peripheral devices on various types of interfaces, which requires additional transformations of the transmitted information and additional cables and harnesses. This reduces the speed of information exchange between the graphic display and the computing-control device and leads to additional sources of failure.

Раскрытие полезной моделиDisclosure of utility model

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, являетсяThe task, which the proposed utility model is aimed at, is

сокращение времени выполнения трудоемких вычислительных задач путем применения параллельной вычислительной системы для расширения функциональных возможностей и быстродействия системы безопасности и управления грузоподъемной машины, и как следствие - повышение обеспечиваемого уровня безопасности.reducing the time for performing labor-intensive computing tasks by applying a parallel computing system to expand the functionality and speed of the security system and control of the load-lifting machine, and as a result - increase the level of security provided.

Поставленные технические задачи решаются тем, что в системе безопасности и управления грузоподъемной машины, содержащей датчики измеряемых или контролируемых параметров грузоподъемной машины, блок управления и индикации, к контроллеру которого подключен модуль графического дисплея, и блок управления грузоподъемной машиной, подключенные к общему внутрисистемному интерфейсному каналу, согласно полезной модели, модуль графического дисплея снабжен собственным контроллером для вывода информации на графический дисплей, подключенным к контроллеру блока управления и индикации через низкоскоростной последовательный интерфейс и высокоскоростной параллельный интерфейс, а также имеет собственную энергонезависимую оперативную память для хранения информации о графических объектах, подключенную к контроллеру графического дисплея.The technical tasks are solved by the fact that in the security and control system of a lifting machine, which contains sensors of measured or monitored parameters of a lifting machine, a control and display unit, to the controller of which a graphic display module is connected, and a control unit for a lifting machine, connected to a common intrasystem interface channel, according to the utility model, the graphic display module is equipped with its own controller for displaying information on a graphic display connected to MODULES control and display unit via the low-speed serial interface and high-speed parallel interface, and also has its own non-volatile memory for storing information about graphic objects connected to the controller of the graphic display.

Достижению технического результата способствуют также частные существенные признаки полезной модели.The achievement of the technical result also contribute to the private significant features of the utility model.

Блок управления и индикации выполнен с возможностью подключения к нему внешних устройств с помощью стандартного последовательного интерфейса.The control and indication unit is configured to connect external devices to it using a standard serial interface.

В качестве стандартного последовательного интерфейса использован интерфейс RS-232.As a standard serial interface RS-232 interface is used.

Блок управления и индикации выполнен с возможностью подключения к нему устройства управления двигателем.The control and display unit is configured to connect an engine control device to it.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что применение системы безопасности и управления грузоподъемной машины, включающей несколько вычислительных блоков, а также использование в составе одного блока нескольких вычислительных устройств, выполняющих параллельно решение отдельных подзадач обеспечения безопасности и управления грузоподъемной машины обеспечивает возможность применения данной системы на грузоподъемных машинах со сложной конфигурацией рабочего оборудования и значительным количеством датчиков первичной информации, при этом данная система из-за высокого быстродействия позволяет не только обеспечить необходимый уровень безопасности, но и повысить точность расчета рабочих параметров за счет распределения обработки параметров от датчиков первичной информации между несколькими вычислительными устройствами, что позволяет параллельно обрабатывать данные поступающие от указанных датчиков и, как следствие, увеличивает количество измерений за единицу времени.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the use of a security system and control of a lifting machine, including several computing units, as well as the use of several computing devices in one unit, performing in parallel the solution of separate subtasks to ensure the safety and control of a lifting machine, lifting machines with a complex configuration of the working equipment and a significant number of sensors in the primary information, in this case, due to the high speed, this system not only provides the necessary level of security, but also improves the accuracy of the calculation of operating parameters by distributing the processing of parameters from the primary information sensors among several computing devices, which allows parallel processing of data coming from these sensors and, as a result, increases the number of measurements per unit of time.

В состав данной системы входят два основных блока: блок управления и индикации и блок управления краном.The structure of this system includes two main units: the control and display unit and the crane control unit.

Блок управления и индикации обеспечивает общий расчет рабочих параметров грузоподъемной машины на основе данных, поступающих от датчиков и блоков данной системы. На основе расчета вырабатываются управляющие команды, информация о текущих рабочих параметрах выводится на графический дисплей и пишется в регистратор параметров. В состав данного блока входит два вычислительных устройства (далее контроллера): контроллер блока управления и индикации и контроллер дисплея.The control and display unit provides a general calculation of the operating parameters of the lifting machine based on data from sensors and units of this system. Based on the calculation, control commands are generated, information on the current operating parameters is displayed on a graphic display and written to the parameter recorder. The structure of this unit includes two computing devices (hereinafter referred to as the controller): the controller of the control and display unit and the display controller.

Контроллер блока управления и индикации выполняет расчет рабочих параметров, выработку управляющих команд для блока управления краном, команд для управления двигателем и запись данных в регистратор параметров. Основным критерием при решении этих задач является скорость. Чем большее количество раз за единицу времени будут рассчитаны рабочие параметры грузоподъемной машины, тем раньше будет выдана команда на остановку механизмов крана в аварийной ситуации и, как следствие, выше уровень безопасности, который обеспечивает система, особенно при высоких скоростях перемещения рабочих органов грузоподъемной машины.The controller of the control and display unit calculates the operating parameters, produces control commands for the crane control unit, commands for controlling the engine and writing data to the parameter recorder. The main criterion for solving these problems is speed. The more times per unit of time, the working parameters of the lifting machine are calculated, the earlier the command to stop the crane mechanisms in an emergency will be issued and, as a result, the higher the level of safety provided by the system, especially at high speeds of movement of the working bodies of the lifting machine.

Контроллер дисплея обеспечивает вывод информации о параметрах работы крана на дисплей в графическом виде. Основным критерием является качество изображения и как следствие значительные объемы памяти. Исходя из особенностей человеческого восприятия и скорости принятия решения, оптимальная частота обновления изображения один раз в секунду. Это позволяет человеку комфортно считывать информацию и не вызывает переутомления, что очень важно для оператора грузоподъемной машины, так как он управляет объектом повышенной опасности.The display controller provides a display of information about the parameters of the crane on the display in a graphical form. The main criterion is the quality of the image and, as a consequence, significant amounts of memory. Based on the characteristics of human perception and the speed of decision-making, the optimal frequency of updating the image once per second. This allows a person to read information comfortably and does not cause overwork, which is very important for the operator of a lifting machine, since he controls the object of increased danger.

Блок управления кранов имеет в составе один контроллер, выполняющий задачи первичной обработки данных от подключенных к нему аналоговых датчиков, устройств управления краном, выработка управляющих сигналов для электрооборудования и гидрооборудования крана.The control unit of the cranes consists of one controller that performs the tasks of preprocessing data from the analog sensors connected to it, the crane control devices, the generation of control signals for electrical equipment and hydraulic equipment of the crane.

Для связи датчиков, блоков и устройств управления используется общий внутрисистемный интерфейсный канал. Таким образом, обработка информации с цифровых датчиков может выполняться как контроллером блока управления, так и контроллером управления краном в зависимости от функционального назначения датчика. Это позволяет получить возможность увеличения функциональности системы за счет введения дополнительных цифровых датчиков. При этом, используя только программные средства, можно добиться пропорционального распределения вычислительной нагрузки между вышеперечисленными контроллерами и, как следствие, при введении дополнительных датчиков общие вычислительные возможности системы существенно не изменяться.A common in-system interface channel is used to connect sensors, units and control devices. Thus, information processing from digital sensors can be performed both by the controller of the control unit and by the controller of the crane control, depending on the functional purpose of the sensor. This makes it possible to increase the functionality of the system by introducing additional digital sensors. In this case, using only software tools, it is possible to achieve a proportional distribution of the computational load between the above controllers and, as a result, with the introduction of additional sensors, the overall computational capabilities of the system will not change significantly.

В дополнение, блок управления и индикации имеет стандартный последовательный интерфейс, например, RS-232. Данный интерфейс позволяет подключать дополнительные устройства обработки информации или передачи информации на удаленные вычислительные устройства. Это также позволяет расширить вычислительные возможности блока, либо функциональные возможности в случае применения модемов или трекеров.In addition, the control and display unit has a standard serial interface, for example, RS-232. This interface allows you to connect additional information processing devices or information transfer to remote computing devices. It also allows you to expand the computing power of the unit, or the functionality in the case of the use of modems or trackers.

Достигаемый технический результат выражается в повышении общей производительности системы безопасности и управления грузоподъемной машины, в повышении обеспечиваемого уровня безопасности, в расширении функциональных возможностей данной системы.The achieved technical result is expressed in increasing the overall performance of the safety system and control of the load-lifting machine, in increasing the provided level of safety, in expanding the functionality of this system.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлена функциональная схема одного из примеров выполнения предлагаемой системы безопасности и управления грузоподъемной машины; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления и индикации; на фиг. 3 - функциональная схема блока управления краном. На приведенных рисунках одни и те же элементы обозначены одинаковыми позициями.FIG. 1 shows a functional diagram of one of the examples of the proposed security system and control of a lifting machine; in fig. 2 - functional block diagram of the control and display unit; in fig. 3 is a functional block diagram of a crane control unit. In the drawings, the same elements are denoted by the same positions.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Система безопасности и управления грузоподъемной машины, например, грузоподъемного крана стрелового типа, содержит блок 1 управления и индикации, и блок 2 управления краном, подключенные к общему проводному последовательному внутрисистемному интерфейсному каналу 3. С учетом области применения данной системы наиболее целесообразно использовать интерфейс спецификации CAN 2.0b стандарта SAE J1939.The safety and control system of a load-lifting machine, for example, a jib crane type, contains a control and display unit 1 and a crane control unit 2 connected to a common wired serial intra-system interface channel 3. Taking into account the scope of this system, it is most appropriate to use the CAN 2.0 b of standard SAE J1939.

Система содержит также датчики измеряемых или контролируемых параметров грузоподъемного крана с аналоговыми, цифровыми и дискретными выходными сигналами. Конкретный набор датчиков, используемых в системе, зависит от типа грузоподъемной машины. Датчики могут быть разбиты на группы по месту расположения на элементах конструкции крана. В частности, для грузоподъемного крана стрелового типа датчики разбиты на четыре группы:The system also contains sensors for measured or monitored parameters of a crane with analog, digital and discrete output signals. The specific set of sensors used in the system depends on the type of lifting machine. Sensors can be divided into groups according to their location on the crane construction elements. In particular, for boom cranes, the sensors are divided into four groups:

первая группа включает в себя датчики 4, расположенные на оголовке телескопической стрелы и подключенные к входам контроллера 5 оголовка стрелы. Это датчики с аналоговыми выходными сигналами (датчик скорости ветра, датчик приближения к линии электропередачи (модуль защиты от опасного напряжения МЗОН), датчики с цифровыми выходными сигналами (датчик усилия, датчик угла) и датчики с дискретными выходными сигналами (датчики предельного подъема грузозахватного органа - основной и вспомогательный);the first group includes sensors 4, located on the tip of the telescopic boom and connected to the inputs of the controller 5 of the tip of the boom. These are sensors with analog output signals (wind speed sensor, proximity sensor to a power line (MZON hazardous voltage protection module), sensors with digital output signals (force sensor, angle sensor), and sensors with discrete output signals (load-lifting limit sensors) main and auxiliary);

вторая группа включает в себя датчики 6 с цифровыми выходными сигналами, расположенные на корневой секции стрелы (датчик длины стрелы и датчик угла наклона стрелы длины), подключенные к общему проводному последовательному внутрисистемному интерфейсному каналу, обеспечивающему магистральную структуру соединения составных частей системы;the second group includes sensors 6 with digital output signals located on the root section of the boom (boom length sensor and tilt angle sensor of the length boom) connected to a common wired serial intra-system interface channel providing the main structure of the system components connection;

третья группа включает в себя датчики, расположенные на поворотной платформе. Это датчики 7 с цифровыми выходными сигналами (датчик крена, датчики давления в напорных магистралях, датчики давления в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра подъема стрелы, датчик массы противовеса), и устройства 8 управления краном (рукоятки управления), расположенные в кабине и подключенные к интерфейсному каналу 3, и датчики 9 с аналоговыми выходными сигналами (датчик давления, датчик температуры и др.); the third group includes sensors located on a turntable. These are sensors 7 with digital output signals (roll sensor, pressure sensors in pressure lines, pressure sensors in the piston and rod cavities of the boom lift hydraulic cylinder, counterweight mass sensor), and crane control devices 8 (control handles) located in the cab and connected to the interface channel 3, and sensors 9 with analog output signals (pressure sensor, temperature sensor, etc.);

четвертая группа включает в себя датчики на неповоротной части крана (датчики положения выдвижных опор, датчики усилия в опорах, на чертеже не показаны).The fourth group includes sensors on the fixed part of the crane (position sensors of the extendable supports, force sensors in the supports, not shown in the drawing).

К контроллеру 5 оголовка крана подключены также устройства 10 управления электрооборудованием, расположенным на оголовке стрелы (включением фары и габаритного огня).To the controller 5 of the head of the crane are also connected to the device 10 control electrical equipment, located on the tip of the boom (including headlights and side lights).

К блоку 1 управления и индикации подключены внешние устройства 11 и устройство 12 управления двигателем,External devices 11 and the engine control device 12 are connected to the control and display unit 1,

В качестве внешних устройств 11 могут использоваться GSM/3G/4G модемы, или терминалы фирмы TELEOFIS серии RX-10X или WRX-7XX с интерфейсом RS-232, или трекеры фирмы АвтоГРАФ серии АвтоГРАФ-GSM, или АвтоГРАФ-SL. К блоку 2 управления краном подключены аналоговые датчики 9 (датчики давления, датчики азимута).GSM / 3G / 4G modems, or TELEOFIS terminals of the RX-10X series or WRX-7XX with RS-232 interface, or AvtoGRAF-GSM or AUTOGRAPH-SL trackers are used as external devices 11. Analog sensors 9 (pressure sensors, azimuth sensors) are connected to the crane control unit 2.

В качестве устройства 12 управления двигателем можно использовать модуль электронной педали (МЭП) с интерфейсом CAN спецификации 2.0. В частности, МЭП может быть выполнен в виде изделия "Модуль педальный" КДБА.453621.006 фирмы "Рикор Электронике" (г. Арзамас Нижегородской области). Выходной сигнал МЭП может быть как цифровым, так и аналоговым, как у Рикора: там идет преобразование углового перемещения рычага педали в пропорциональное изменение электрического напряжения и обеспечения обратной связи с водителем по изменению усилия на педаль.As the engine control device 12, an electronic pedal module (MEP) with CAN interface specification 2.0 can be used. In particular, the MEP can be made in the form of the product "Pedal Module" KDBA.453621.006 of the firm "Rikor Electronics" (Arzamas, Nizhny Novgorod Region). The output signal of the MEP can be both digital and analog, like that of Ricor: there is a transformation of the angular movement of the pedal lever to a proportional change in electrical voltage and providing feedback to the driver to change the pedal effort.

Блок 1 управления и индикации включает в себя контроллер 13, выполненный на базе 32 разрядного процессора с ядром ARM Cortex-М0/М3/М4. Наиболее распространенными на рынке являются процессоры фирмы STMicroelectronics серии STM32F4xx или STM32F1xx.The control and display unit 1 includes a controller 13 made on the basis of a 32-bit processor with an ARM Cortex-M0 / M3 / M4 core. The most common on the market are the STMicroelectronics company STM32F4xx or STM32F1xx series processors.

К контроллеру 13 подключены:To the controller 13 are connected:

- клавиатура 14 для управления блоком 1, выполненная в виде пленочной клавиатуры;- the keyboard 14 to control the unit 1, made in the form of a film keyboard;

- настроечная память 15 для хранения текущих настроек системы безопасности и управления краном, подключенная к контроллеру 13 блока управления и индикации по интерфейсу SPI или I2C и выполненная на базе микросхемы энергонезависимой памяти;- tuning memory 15 for storing the current settings of the security system and crane control, connected to the controller 13 of the control and display unit via the SPI or I2C interface and made on the basis of a non-volatile memory chip;

- часы 16 реального времени, в качестве которых может быть использована, например, микросхема DS1338 с подключенным к ней литиевым элементом питания;- real time clock 16, which can be used as, for example, a DS1338 chip with a lithium battery connected to it;

- регистратор 17 параметров для хранения данных о параметрах работе грузоподъемной машины за определенный промежуток времени, подключенный к контроллеру 13 по интерфейсу SPI и выполненный на базе микросхемы энергонезависимой памяти;- the recorder 17 parameters for storing data about the parameters of the lifting machine for a certain period of time, connected to the controller 13 via the SPI interface and made on the basis of a non-volatile memory chip;

- порт 18 интерфейса CAN 2.0 (интерфейс 1). Через порт 18 контроллер 13 подключается к общему интерфейсному каналу 3;- port 18 of CAN 2.0 interface (interface 1). Through port 18, the controller 13 is connected to the common interface channel 3;

- порт 19 интерфейса CAN 2.0 (интерфейс 2). Через порт 19 контроллер 13 подключается к устройству 12 управления двигателем;- port 19 of CAN 2.0 interface (interface 2). Through port 19, the controller 13 is connected to the engine control device 12;

- порт 20 интерфейса USB, представляющий собой разъем, подключенный к контроллеру 13 блока 1 управления и индикации;- port 20 of the USB interface, which is a connector connected to the controller 13 of the control and display unit 1;

- порт 21 интерфейса RS-232, подключаемый к контроллеру 13 блока 1 управления и индикации по интерфейсу UART и выполненный в виде микросхемы преобразования интерфейсов типа МАХ232Х;- port 21 of the RS-232 interface connected to the controller 13 of the control and display unit 1 via the UART interface and made in the form of a MAX232X interface conversion chip;

Приемопередатчики интерфейса CAN 2.0 выполнены в виде микросхем преобразования интерфейсов типа TJA1050 или ISO 1050.CAN 2.0 interface transceivers are made in the form of a TJA1050 or ISO 1050 type interface conversion chip.

Блок 1 управления и индикации содержит также модуль 22 графического дисплея 23, выполненный в виде отдельной платы и включающий в себя: графический дисплей 23; энергонезависимое запоминающее устройство 24, выполненное в виде микросхемы энергонезависимой памяти; оперативную память 25; контроллер 26 графического дисплея 23; порт 27 UART интерфейса и порт 28 SPI интерфейса. Контроллер 26 графического дисплея 23 связан с контроллером 13 блока 1 управления через интерфейсы UART и SPI. Эти интерфейсы аппаратно реализованы в контроллере 26 графического дисплея 23. Интерфейс UART используется для загрузки файлов с графическими элементами (изображение, шрифты) в запоминающее устройство 24. Скоростной интерфейс SPI используется для связи контроллера 13 и контроллера 26 в процессе работы. Оперативная память 25 выполнена в виде микросхемы SRAM-памяти, подключенной по интерфейсу FSMC к контроллеру 26 графического дисплея 23. Широкий выбор контроллеров, работающих с графикой, представлен фирмой NXP. В качестве модуля 22 графического дисплея 23 могут быть использованы также готовые TFT LCD дисплеи М-серии фирмы WinStar. Например, WF43MTIBEDRND или аналогичные.The control and display unit 1 also comprises a graphic display module 22, made in the form of a separate board and including: a graphic display 23; non-volatile memory device 24, made in the form of a chip of non-volatile memory; RAM 25; graphic display controller 26; port 27 UART interface and port 28 SPI interface. The controller 26 of the graphic display 23 is connected to the controller 13 of the control unit 1 via the UART and SPI interfaces. These interfaces are hardware implemented in the controller 26 of the graphic display 23. The UART interface is used to download files with graphic elements (image, fonts) into the storage device 24. The high-speed SPI interface is used to communicate the controller 13 and the controller 26 during operation. RAM 25 is made in the form of a SRAM-memory chip connected via the FSMC interface to the controller 26 of the graphic display 23. A wide selection of controllers working with graphics is represented by NXP. As the module 22 of the graphic display 23, ready-made TFT LCD displays of the WinStar M-series can also be used. For example, WF43MTIBEDRND or similar.

Порт 20 интерфейса USB предназначен для подключения ЭВМ к контроллеру 13 для считывания данных с регистратора 17 параметров, обновления прошивки контроллера 13, выполнения диагностики компонентов блоков 17, 15, 16, загрузки файлов с графической информацией в запоминающее устройство 25, обновления прошивки контроллера 26 графического дисплея 23.The USB interface port 20 is designed to connect a computer to the controller 13 to read data from the recorder 17 parameters, update the firmware of the controller 13, perform diagnostics of the components of blocks 17, 15, 16, download files with graphic information to the storage device 25, update the firmware of the controller 26 of the graphic display 23.

Блок 1 управления и индикации выполнен в виде единого конструктивного блока. На передней панели данного блока наклеена пленочная клавиатура с окном прозрачности, за которым находится графический дисплей 23. На передней панели имеется отверстие, под которым установлен разъем USB. На боковой поверхности блока расположены разъемы для подключения к интерфейсному каналу 3, устройства 12 управления двигателем и внешних устройств 11 с интерфейсом RS-232. Внутри блока 1 установлены печатные платы.The control and indication unit 1 is designed as a single structural unit. On the front panel of this unit there is a membrane keyboard with a transparency window, behind which there is a graphic display 23. There is a hole on the front panel, under which a USB connector is installed. On the side of the unit there are connectors for connecting to the interface channel 3, the engine control device 12 and external devices 11 with an RS-232 interface. Circuit boards are installed inside block 1.

Блок 2 управления краном включает в себя контроллер 29, выполненный на базе 32 разрядного процессора с ядром ARM Cortex-M0/M3/M4. Наиболее распространенными на рынке являются процессоры фирмы STMicroelectronics серии STM32F4xx или STM32F1xx.The crane control unit 2 includes a controller 29 made on the basis of a 32-bit processor with an ARM Cortex-M0 / M3 / M4 core. The most common on the market are the STMicroelectronics company STM32F4xx or STM32F1xx series processors.

К контроллеру 29 подключены:To the controller 29 are connected:

- датчик 30 крена;- sensor 30 roll;

- формирователь 31 ШИМ сигнала с обратной связью по току для управления пропорциональной гидравликой. Формирователь 31 ШИМ сигнала управляется контроллером 29 блока 2 управления краном и связан с гидрооборудованием крана;- the former 31 PWM signal with current feedback to control proportional hydraulics. The shaper 31 of the PWM signal is controlled by the controller 29 of the crane control unit 2 and is connected to the hydraulic equipment of the crane;

- порт 32 интерфейса CAN 2.0 (интерфейс 1). Через порт 32 контроллер 29 подключается к общему внутрисистемному стандартному интерфейсному каналу 3;- port 32 of CAN 2.0 interface (interface 1). Through port 32, the controller 29 is connected to a common in-system standard interface channel 3;

- однонаправленная линия связи 33;- unidirectional communication line 33;

- порт 34 интерфейса USB;- port 34 of the USB interface;

- порт 35 аналогового интерфейса;- port 35 analog interface;

- дискретные входы 36.- discrete inputs 36.

Интерфейс однопроводной линии связи 33 выполнен в виде транзисторных ключей и обеспечивает связь контроллера 29 через кабель на барабане датчика вылета с контроллером 5 оголовка стрелы.The interface of the single-wire communication line 33 is made in the form of transistor switches and provides the connection of the controller 29 through the cable on the rejection sensor drum to the controller 5 of the boom tip.

Интерфейс CAN 2.0 выполнен в виде микросхемы преобразования интерфейсов типа TJA1050 или ISO 1050.The CAN 2.0 interface is designed as a TJA1050 or ISO 1050 type interface conversion chip.

USB интерфейс представляет собой разъем, подключенный к контроллеру 29 блока 2 управления краном, и предназначен для подключения ЭВМ к контроллеру 29 для обновления прошивки данного контроллера, выполнения диагностики компонентов блока: датчика 30 крена и аналоговых датчиков 9, подключенных через интерфейс 35 к контроллеру 29.The USB interface is a connector connected to the controller 29 of the crane control unit 2, and is designed to connect a computer to the controller 29 to update the firmware of this controller, diagnose the components of the block: the roll sensor 30 and the analog sensors 9 connected via interface 35 to the controller 29.

Дискретные входы 36 выполнены в виде микросхем с гальванической развязкой для подключения сигналов от электрооборудования грузоподъемной машины к цифровым входам контроллера 29.Discrete inputs 36 are made in the form of circuits with galvanic isolation for connecting signals from the electrical equipment of the lifting machine to the digital inputs of the controller 29.

Датчик 30 крена выполнен на базе двухосевого акселерометра для определения продольного и поперечного крена поворотной части грузоподъемного крана.The sensor 30 of the roll is made on the basis of a biaxial accelerometer to determine the longitudinal and transverse roll of the rotary part of the lifting crane.

Блок 2 управления краном конструктивно выполнен в виде блока с отверстиями под кабели. Внутри блока расположена плата с разъемами, к которым подключаются общий внутрисистемный интерфейсный канал 3, аналоговые датчики и кабель подключения блока к электрооборудованию и гидрооборудованию грузоподъемной машины.Unit 2 controls the crane structurally made in the form of a unit with holes for cables. Inside the unit there is a board with connectors to which the common intrasystem interface channel 3, analog sensors and cable connecting the unit to electrical equipment and hydraulic equipment of a lifting machine are connected.

Устройства 8 управления краном представляют собой джойстики, подключенные к интерфейсному каналу 3 и обеспечивающие оператору грузоподъемной машины управление рабочими органами крана через блок 2 управления краном.The device 8 controls the crane are joysticks connected to the interface channel 3 and providing the operator of the lifting machine control of the working bodies of the crane through the unit 2 controls the crane.

Датчик 6 вылета конструктивно выполнен в виде кабельного барабана. Через кабель барабана обеспечивается связь блока 2 управления краном с контроллером 5 оголовка стрелы по однопроводной линии 37 связи. Контроллер 5 оголовка стрелы выполняет функцию защиты крана от приближения к линии электропередачи, контролирует состояние ограничителя подъема крюка и управляет электрооборудованием 10 на оголовке стрелы (включение фары и габаритного огня).Sensor 6 departure structurally made in the form of a cable drum. Through the cable of the drum, the crane control unit 2 is connected to the boom tip controller 5 via a single-wire communication line 37. The boom tip controller 5 serves to protect the crane from approaching the power line, monitors the condition of the hook lifting limiter and controls the electrical equipment 10 on the boom tip (turning on the headlight and side marker light).

Цифровые датчики 7 подключаются к интерфейсному каналу 3. Обработка информации, поступающей с датчиков 7, выполняется блоком 1 управления и индикации, или блоком 2 управления краном в зависимости от функционального назначения датчиков.Digital sensors 7 are connected to the interface channel 3. The processing of information from sensors 7 is performed by the control and display unit 1, or by the crane control unit 2, depending on the functional purpose of the sensors.

Система безопасности и управления грузоподъемного крана работает следующим образом.The safety and control system of the crane operates as follows.

Алгоритм работы системы безопасности и управления грузоподъемного крана определяется рабочими программами для блоков 1 и 2, подготовленными на компьютере. Среда разработки выбирается с учетом архитектуры примененных в системе контроллеров. Полученный программный код загружается с компьютера в контроллеры 13 и 29 через порты USB 20 и 34. После программирования, установки и подключения составных частей системы на кране, она готова к работе.The algorithm of the safety system and control of a crane is determined by the work programs for units 1 and 2, prepared on a computer. The development environment is selected taking into account the architecture of the controllers used in the system. The resulting program code is downloaded from the computer to the controllers 13 and 29 via the USB ports 20 and 34. After programming, installing and connecting the system components on the tap, it is ready for operation.

Загрузка графических файлов, необходимых для работы модуля 22 графического дисплея 23, в запоминающее устройство 24 также производится с компьютера через порт USB 20.Downloading the graphic files necessary for the operation of the module 22 of the graphic display 23 to the storage device 24 is also performed from the computer via the USB port 20.

При включении питания, после завершения процесса загрузки, запускаются программы самодиагностики блоков системы безопасности и управления грузоподъемным краном. В процессе загрузки и самодиагностики контроллер 29 не формирует команд разрешения движений крана.When the power is turned on, after the loading process is completed, the self-diagnostics of the safety system and crane control units are started. In the process of loading and self-diagnostics, the controller 29 does not generate commands to allow movements of the crane.

После завершения самодиагностики системы запускается рабочая программа, определяющая алгоритм функционирования системы безопасности и управления грузоподъемным краном.After completion of the system self-diagnostics, a working program is started, which determines the algorithm for the functioning of the safety system and crane control.

В процессе выполнения рабочей программы контроллер 13 блока 1 управления и индикации через общий интерфейсный канал 3 получает значения рабочих параметров крана, замеренных цифровыми датчиками, подключенными к общему интерфейсному каналу 3 непосредственно, либо показания аналоговых датчиков после их первичной обработки блоком 2 управления краном, а также состояние дискретных входов 36. На основании принятых показаний датчиков контроллером 13 производится вычисление рабочих параметров крана и анализ его состояния, определяются разрешенные и опасные движения. В зависимости от результатов этого анализа контроллер 13 формирует команды разрешения, запрета и ограничения рабочих движений и передает их через интерфейсный канал 3 контроллеру 29 блока 2 управления краном. Разрешаются только те движения крана, которые безопасны в данный момент. Контроллер 29 в соответствии с направлением величиной отклонения органов 8 управления грузоподъемного крана (джойстиков) и с учетом принятых от контроллера 13 команд формирует сигналы разрешения, запрета и ограничения рабочих движений. В тоже время контроллер 13 на основании данных от устройства 12 управления двигателем через интерфейсный канал 3 выдает команды управления двигателем.During the execution of the work program, the controller 13 of the control and display unit 1 through the common interface channel 3 receives the values of the crane operating parameters measured by digital sensors connected to the common interface channel 3 directly, or the readings of the analog sensors after their initial processing by the crane control unit 2, as well as the state of the discrete inputs 36. On the basis of the received indications of the sensors by the controller 13, the working parameters of the crane are calculated and the analysis of its condition is determined e and dangerous movements. Depending on the results of this analysis, the controller 13 generates commands to allow, prohibit and limit labor movements and transmits them via the interface channel 3 to the controller 29 of the crane control unit 2. Only those movements that are safe at the moment are permitted. The controller 29 in accordance with the direction of the amount of deviation of the bodies 8 of the control of the crane (joysticks) and taking into account the commands received from the controller 13 generates signals of permission, prohibition and restriction of workers' movements. At the same time, the controller 13, based on data from the engine control device 12, via the interface channel 3 issues engine control commands.

Одновременно контроллером 13 осуществляется формирование команд контроллеру 26 модуля 22 графического дисплея 23 для вывода информации о текущем состоянии грузоподъемного крана на графический дисплей 23. Контроллер 13 также производит запись рабочих параметров крана в регистратор 17 параметров. В последующем, данные могут быть считаны в компьютер для расшифровки и последующей обработки через порт 20 USB интерфейса.At the same time, the controller 13 performs the formation of commands to the controller 26 of the module 22 of the graphic display 23 to display information about the current state of the crane on the graphic display 23. The controller 13 also records the operating parameters of the crane in the recorder 17 parameters. Subsequently, data can be read into a computer for decryption and subsequent processing via port 20 of the USB interface.

Если к блоку 1 управления и индикации подключены внешние устройства 11 по интерфейсу RS-232, контроллер 13 передает в устройство 11 информацию от текущих рабочих параметрах крана для последующей отправки в удаленное хранилище или удаленному пользователю для мониторинга в режиме реального времени.If external devices 11 are connected to the control and display unit 1 via the RS-232 interface, the controller 13 transmits to the device 11 information from the current operating parameters of the crane for subsequent sending to the remote storage or to the remote user for real-time monitoring.

Промышленная применимость Заявленная система может быть изготовлена промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных электронных компонентов и технологий.Industrial applicability The claimed system can be manufactured industrially at an instrument-making enterprise using modern electronic components and technologies.

Claims (4)

1. Система безопасности и управления грузоподъемной машины, содержащая датчики измеряемых или контролируемых параметров грузоподъемной машины, блок управления и индикации, к контроллеру которого подключен модуль графического дисплея, и блок управления грузоподъемной машиной, подключенные к общему внутрисистемному интерфейсному каналу, отличающаяся тем, что модуль графического дисплея снабжен собственным контроллером для вывода информации на графический дисплей, подключенным к контроллеру блока управления и индикации через низкоскоростной последовательный интерфейс и высокоскоростной параллельный интерфейс, а также имеет собственную энергонезависимую оперативную память для хранения информации о графических объектах, подключенную к контроллеру графического дисплея.1. Security and control system of a lifting machine, containing sensors of measured or monitored parameters of a lifting machine, a control and display unit to the controller of which a graphic display module is connected, and a lifting machine control unit connected to a common in-system interface channel, characterized in that the graphic module the display is equipped with its own controller for displaying information on a graphic display connected to the controller of the control and display unit through a low-speed Oral serial interface and high-speed parallel interface, and also has its own non-volatile random access memory for storing information about graphic objects connected to a graphic display controller. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления и индикации выполнен с возможностью подключения к нему внешних устройств с помощью стандартного последовательного интерфейса.2. The system under item 1, characterized in that the control and display unit is configured to connect external devices to it using a standard serial interface. 3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве стандартного последовательного интерфейса использован интерфейс RS-232.3. The system under item 2, characterized in that the RS-232 interface is used as a standard serial interface. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления и индикации выполнен с возможностью подключения к нему устройства управления двигателем.4. The system of claim. 1, characterized in that the control and display unit is configured to connect an engine control device thereto.
RU2019104257U 2019-02-15 2019-02-15 Safety and control system of a lifting machine RU189103U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104257U RU189103U1 (en) 2019-02-15 2019-02-15 Safety and control system of a lifting machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104257U RU189103U1 (en) 2019-02-15 2019-02-15 Safety and control system of a lifting machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU189103U1 true RU189103U1 (en) 2019-05-13

Family

ID=66549753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104257U RU189103U1 (en) 2019-02-15 2019-02-15 Safety and control system of a lifting machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU189103U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193455U1 (en) * 2019-08-28 2019-10-30 Алексей Викторович Курбаков Safety and control system of a lifting machine
RU2770052C1 (en) * 2021-10-14 2022-04-14 Акционерное общество "СИНЕТИК" Software and hardware complex for control, management and predictive diagnostics of technological equipment of the lifting and transport mechanism

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1221426A2 (en) * 2001-01-09 2002-07-10 Jack B. Shaw Crane safety devices and methods
RU2326806C1 (en) * 2006-08-28 2008-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Load-lifting crane safety device with graphic display (versions)
RU98409U1 (en) * 2010-05-24 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" SAFETY AND MANAGEMENT SYSTEM OF THE LOADING MACHINE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1221426A2 (en) * 2001-01-09 2002-07-10 Jack B. Shaw Crane safety devices and methods
RU2326806C1 (en) * 2006-08-28 2008-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" Load-lifting crane safety device with graphic display (versions)
RU98409U1 (en) * 2010-05-24 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" SAFETY AND MANAGEMENT SYSTEM OF THE LOADING MACHINE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193455U1 (en) * 2019-08-28 2019-10-30 Алексей Викторович Курбаков Safety and control system of a lifting machine
RU2770052C1 (en) * 2021-10-14 2022-04-14 Акционерное общество "СИНЕТИК" Software and hardware complex for control, management and predictive diagnostics of technological equipment of the lifting and transport mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5730305A (en) Crane safety apparatus
AU618900B1 (en) Crane safety apparatus
RU189103U1 (en) Safety and control system of a lifting machine
WO2021093347A1 (en) Hoisting method, hoisting control system, and construction machinery
EP2894120B1 (en) Work plan verification device
US10730725B2 (en) Display apparatus for traveling cranes and synchronizing aparatus for traveling cranes
EP2692684B1 (en) Working range diagram-display apparatus
CN106715317A (en) Method and device for operating a mobile crane, and mobile crane
US10961087B2 (en) Arrangement of a controller and a mobile control module
EP3228760A1 (en) Travel control system and method for a work machine
CN103359642B (en) Tower crane operation monitoring system and method and tower crane
US12103826B2 (en) Method and apparatus for determining safety of operation which can be carried out by crane boom, and engineering machinery
RU2326806C1 (en) Load-lifting crane safety device with graphic display (versions)
AU2021432497B2 (en) Dynamic simulation display method and system for working machine structure
CN110555913A (en) virtual imaging method and device based on industrial human-computer interface
CN102351132B (en) Gravity center and grounding pressure display device and method for crawler crane
RU98409U1 (en) SAFETY AND MANAGEMENT SYSTEM OF THE LOADING MACHINE
RU193455U1 (en) Safety and control system of a lifting machine
RU130985U1 (en) SAFETY AND MANAGEMENT SYSTEM OF THE LOADING MACHINE
CN202156890U (en) System for limiting working area of crane boom and crane including the same
EP4036047A1 (en) Crane information display system
RU2396201C1 (en) Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions)
RU91062U1 (en) LOAD CRANE SAFETY SYSTEM
CN211056546U (en) Tower crane control system and tower crane
RU189015U1 (en) Safety and control system of a lifting machine