RU2276094C2 - Method of control of load-lifting crane safety system and such system - Google Patents
Method of control of load-lifting crane safety system and such system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276094C2 RU2276094C2 RU2004116481/11A RU2004116481A RU2276094C2 RU 2276094 C2 RU2276094 C2 RU 2276094C2 RU 2004116481/11 A RU2004116481/11 A RU 2004116481/11A RU 2004116481 A RU2004116481 A RU 2004116481A RU 2276094 C2 RU2276094 C2 RU 2276094C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controller
- communication line
- crane
- boom
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления и защиты от перегрузок, повреждений и от опасного приближения к линии электропередачи грузоподъемных кранов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in control systems and protection against overloads, damage and from dangerous proximity to the power line of hoisting cranes.
Известен способ управления системой безопасности грузоподъемного крана путем одновременного измерения аналоговых и дискретных параметров, несущих информацию о режимах и условиях работы крана, а также одновременной параллельной передачи и одновременного приема этих сигналов с последующим определением на основании принятых сигналов фактической загрузки крана и фактического положения грузоподъемного оборудования с формированием соответствующих сигналов блокирования опасных перемещений механизмов крана [1, 2].A known method of controlling the security system of a crane by simultaneously measuring analog and discrete parameters that carry information about the modes and conditions of the crane, as well as the simultaneous parallel transmission and simultaneous reception of these signals, followed by determination based on the received signals of the actual loading of the crane and the actual position of the lifting equipment with the formation of the corresponding signals blocking dangerous movements of crane mechanisms [1, 2].
Ограничитель нагрузки грузоподъемного крана, реализующий известный способ, содержит электронный блок с элементами индикации, к которому при помощи отдельных проводов, непосредственно или через кабельный барабан, подключены аналоговые и дискретные датчики, расположенные на оголовке стрелы (датчик приближения к линии электропередач (ЛЭП) и концевой выключатель предельной высоты подъема грузозахватного органа) [1].The load limiter of the crane, which implements the known method, contains an electronic unit with indication elements, to which, using separate wires, directly or through a cable drum, analog and discrete sensors are connected located on the arrow head (proximity sensor to the power line (power transmission line) and end switch of the maximum lifting height of the load gripping member) [1].
В известном способе и реализующем его ограничителе нагрузки датчики аналоговых параметров формируют аналоговые сигналы, которые при помощи отдельных проводов подключаются к электронному блоку. Электронный блок осуществляет одновременный прием информации от аналоговых и дискретных датчиков, вычисляет степень загрузки крана по грузовому моменту, контролирует приближение стрелы к ЛЭП и, в зависимости от степени загрузки крана по грузовому моменту и напряженности электрического поля ЛЭП, формирует выходные сигналы, которые через исполнительный блок осуществляют блокирование управления исполнительными механизмами крана, обеспечивая его защиту от перегрузки, координатную защиту и защиту от опасного приближения к ЛЭП.In the known method and the load limiter implementing it, the sensors of analog parameters generate analog signals, which are connected to the electronic unit using separate wires. The electronic unit carries out the simultaneous reception of information from analog and discrete sensors, calculates the degree of loading of the crane by the load moment, controls the proximity of the boom to the power lines and, depending on the degree of loading of the crane by the load moment and the electric field strength of the power lines, generates output signals that are transmitted through the actuator they control the actuators of the crane, providing protection against overload, coordinate protection and protection from dangerous proximity to power lines.
Одновременный параллельный обмен информацией между электронным блоком и датчиками приводит к значительному увеличению числа электрических линий связи.The simultaneous parallel exchange of information between the electronic unit and the sensors leads to a significant increase in the number of electrical communication lines.
Подключение датчиков, расположенных на оголовке телескопической стрелы, осуществляется через кабельный барабан. Поэтому увеличение линий связи приводит к значительному усложнению кабельного барабана. Соответственно, сложность технической реализации многопроводного кабельного барабана приводит к ограничению максимально возможного числа подключаемых нагрузок и датчиков оголовка стрелы и, соответственно, снижает функциональные возможности системы безопасности. В частности, по причине ограниченности линий связи в кабельном барабане габаритный фонарь включается параллельно цепи питания датчика приближения к ЛЭП, что приводит к неполной реализации функций габаритного фонаря, а также к вынужденной подаче напряжения питания на всю систему безопасности в транспортном положении стрелы.The sensors located on the head of the telescopic boom are connected via a cable drum. Therefore, the increase in communication lines leads to a significant complication of the cable drum. Accordingly, the complexity of the technical implementation of a multi-wire cable drum limits the maximum possible number of connected loads and sensors of the boom head and, accordingly, reduces the functionality of the security system. In particular, due to the limited communication lines in the cable reel, the marker lamp is switched on in parallel with the power supply circuit of the proximity sensor to the power transmission line, which leads to incomplete implementation of the marker lamp functions, as well as to the forced supply voltage to the entire security system in the transport position of the boom.
Известен также способ управления системой безопасности грузоподъемного крана путем распределения сообщений между его составными частями на основе CAN протокола [3]. Устройство для реализации известного способа - компьютерная система безопасности Liccon фирмы Liebherr, построенная с использованием кабелей-шин CAN-Bus [3].There is also a method of controlling the security system of a crane by distributing messages between its components based on the CAN protocol [3]. A device for implementing the known method is a Liebherr Liccon computer security system built using CAN-Bus cables [3].
В системе безопасности с шиной CAN устанавливаются связанные между собой контроллеры, в том числе контроллер оголовка стрелы. При этом применение двухпроводной линии обмена информацией между контроллерами системы безопасности грузоподъемного крана (линий К и L) вместо множества отдельных проводов позволяет взаимодействовать с любым числом датчиков и нагрузок при небольшом количестве линий связи, что обеспечивает повышение надежности системы безопасности крана.In the security system with CAN bus, interconnected controllers are installed, including the arrow head controller. In this case, the use of a two-wire information exchange line between the controllers of the crane safety system (lines K and L) instead of many separate wires allows you to interact with any number of sensors and loads with a small number of communication lines, which improves the reliability of the crane safety system.
Однако одной из наиболее значимых особенностей протокола CAN являются сложные механизмы обнаружения и ограничения ошибок, а также необходимость применения высокостабильных тактовых генераторов. Это приводит к необходимости реализации сложных модулей системы.However, one of the most significant features of the CAN protocol is the complex mechanisms for detecting and limiting errors, as well as the need for highly stable clock generators. This leads to the need to implement complex system modules.
Более распространенным является способ управления системой безопасности грузоподъемного крана с использованием последовательного обмена информацией между ее отдельными контроллерами путем формирования в ведущем модуле тактового сигнала синхронизации, формирования в передающем модуле сигнала обмена данными и последующего приема этих сигналов в приемном модуле, а также последовательного считывания передаваемых данных в моменты изменения уровня тактового сигнала [4, 5].A more common way is to control the crane safety system using serial information exchange between its individual controllers by generating a clock synchronization signal in the master module, generating a data exchange signal in the transmitting module and then receiving these signals in the receiving module, as well as sequentially reading the transmitted data in moments of change in the level of the clock signal [4, 5].
Система безопасности, реализующая известный способ, содержит контроллеры, соединенные между собой при помощи шины, содержащей линию питания и две сигнальных линии, первая из которых предназначена для передачи тактового сигнала, а вторая - для обмена данными [4, 5].A security system that implements the known method contains controllers interconnected using a bus containing a power line and two signal lines, the first of which is used to transmit a clock signal, and the second to exchange data [4, 5].
Передача информации и синхронизирующих импульсов по двум отдельным проводам, по сравнению с системами безопасности с параллельной передачей информации, позволяет уменьшить количество используемых линий связи и получить более высокую надежность системы безопасности без применения сложных модулей, построенных на основе CAN протокола.The transmission of information and synchronizing pulses via two separate wires, in comparison with security systems with parallel transmission of information, allows you to reduce the number of communication lines used and to obtain higher reliability of the security system without the use of complex modules built on the basis of the CAN protocol.
Однако раздельная передача информации и синхронизирующих импульсов не позволяет достичь предельно возможного сокращения линий связи (проводов) и максимально возможной надежности системы безопасности крана. Это приводит к необходимости применения кабельного барабана с 3-мя проводами для передачи информации и напряжения питания для связи с модулем, устанавливаемым в оголовке стрелы, что ограничивает его применения на кранах с повышенной длиной телескопической стрелы.However, the separate transmission of information and synchronizing pulses does not allow to achieve the maximum possible reduction of communication lines (wires) and the maximum possible reliability of the crane safety system. This makes it necessary to use a cable reel with 3 wires for transmitting information and supply voltage for communication with the module installed in the boom head, which limits its use on cranes with an increased telescopic boom length.
Наиболее близким к предложенному является способ управления системой безопасности грузоподъемного крана путем измерения при помощи датчика приближения к ЛЭП и концевого выключателя предельного подъема грузозахватного органа аналогового и дискретного параметра, преобразования их и передачи преобразованного аналогового сигнала по линии связи в виде частотно-импульсного или широтно-импульсного сигнала от контроллера оголовка стрелы ко второму контроллеру, расположенному за пределами выдвигаемой секции стрелы, а также передачи по указанной линии связи напряжения питания на контроллер оголовка стрелы и разделения передачи напряжения питания и сигнала в линии связи по амплитуде передаваемого сигнала [6].Closest to the proposed one is a way to control the safety system of a crane by measuring the proximity of the power transmission line and the limit switch of the maximum lifting of the gripping body of the analog and discrete parameters, converting them and transmitting the converted analog signal over the communication line in the form of a pulse-frequency or pulse-width pulse the signal from the arrow head controller to the second controller located outside the extendable boom section, as well as the transmission along the specified line of communication of the supply voltage to the head of the boom controller and the separation of the transmission of the supply voltage and the signal in the communication line by the amplitude of the transmitted signal [6].
Устройство для осуществления этого способа и наиболее близкое к предложенному содержит аналоговый и дискретный датчики оголовка стрелы (антенну датчика ЛЭП и концевой выключатель предельного подъема грузозахватного органа), подключенные к информационным входам контроллера оголовка стрелы, имеющего выводы линии связи и цепи концевого выключателя, которые соединены с одноименными выводами другого контроллера системы безопасности, причем напряжение питания контроллера оголовка стрелы подключено к линии связи через дроссель [6].The device for implementing this method, which is closest to the proposed one, contains analog and discrete boom head sensors (power line sensor antenna and limit switch for limiting lifting of the load gripping body) connected to the information inputs of the boom head controller, which has communication line and limit switch circuits connected to the leads of the same controller of the security system, with the voltage of the controller of the head of the boom connected to the communication line through the inductor [6].
Недостатком известного технического решения является однонаправленность линии связи. Это исключает возможность управления габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы и, соответственно, значительно снижает функциональные возможности системы безопасности.A disadvantage of the known technical solution is the unidirectionality of the communication line. This eliminates the possibility of controlling the marker light and headlight of the boom head and, accordingly, significantly reduces the functionality of the security system.
Кроме того, линия связи в предложенном техническом решении может быть использована для передачи сигналов только от одного аналогового датчика. Поэтому при использовании "массы" в качестве общего провода кабельный барабан содержит минимум две цепи (линия связи и цепь концевого выключателя), что не позволяет обеспечить минимально возможное количество цепей в кабельном барабане. Соответственно, не достигается максимальная надежность и предельное упрощение конструкции кабельного барабана, а также не достигается реализация максимально возможного выдвижения стрелы из-за сложностей подмотки кабеля в барабане.In addition, the communication line in the proposed technical solution can be used to transmit signals from only one analog sensor. Therefore, when using the “mass” as a common wire, the cable drum contains at least two chains (communication line and limit switch circuit), which does not allow to provide the minimum possible number of chains in the cable drum. Accordingly, the maximum reliability and the ultimate simplification of the cable drum design are not achieved, and the maximum possible extension of the boom is not achieved due to the difficulties of winding the cable in the drum.
Задачей, на решение которой направлено предложенное техническое решение, является увеличение максимально возможного выдвижения стрелы и повышение надежности системы безопасности грузоподъемного крана за счет максимально возможного сокращения цепей (проводов) связи между отдельным составными частями системы безопасности, в том числе числа цепей в кабельном барабане, а также расширение функциональных возможностей системы безопасности за счет обеспечения возможности управления габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы без увеличения числа цепей в кабельном барабане.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the maximum possible extension of the boom and increase the reliability of the safety system of the crane due to the maximum possible reduction of communication chains (wires) between the individual components of the security system, including the number of chains in the cable drum, and also expanding the functionality of the security system by providing the ability to control the marker light and headlight of the boom head without increased The number of chains in the cable drum.
В предложенном способе управления системой безопасности грузоподъемного крана, содержащей контроллеры, путем измерения, по меньшей мере, одного аналогового и одного дискретного параметра, преобразования их и передачи сигнала преобразованного аналогового параметра по линии связи, по меньшей мере, от одного контроллера ко второму, передачи по указанной линии связи напряжения питания, по меньшей мере, на один контроллер и разделения передачи напряжения питания и сигнала в линии связи, поставленные технические задачи решаются за счет того, что упомянутая линия связи выполняется мультиплексной цифровой и по ней дополнительно передаются указанные сигналы, по меньшей мере, одного дискретного параметра. При этом указанное разделение передачи напряжения питания и сигнала в линии связи осуществляется, в частности, по времени.In the proposed method of controlling the security system of a crane containing controllers by measuring at least one analog and one discrete parameter, converting them and transmitting the signal of the converted analog parameter via a communication line from at least one controller to the second, transmitting the specified line of communication of the supply voltage to at least one controller and the separation of the transmission of the supply voltage and the signal in the communication line, the technical tasks are solved due to that said communication line is digitally multiplexed and additionally said signals of at least one discrete parameter are transmitted along it. Moreover, the specified separation of the transmission voltage and signal in the communication line is carried out, in particular, in time.
Кроме того, для решения поставленных задач в предложенном способе с использованием указанных переданных параметров по априорно известным зависимостям, выявленным, например, при проектировании крана и предварительно записанным в энергонезависимую память контроллера системы безопасности, осуществляют вычисление фактической нагрузки крана и/или фактического положения его грузоподъемного оборудования, последующее сравнение фактической нагрузки крана с предельно-допустимой и/или фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, заданной, например, крановщиком при введении параметров координатной защиты, а также формирование и передачу по мультиплексной цифровой линии связи на соответствующий контроллер сигналов управления или блокировки включения исполнительных механизмов крана в зависимости от результатов этого сравнения. При этом дополнительно может осуществляться сравнение фактической напряженности поля ЛЭП с предельно-допустимой, а также формирование и передача указанных сигналов управления в зависимости от результатов этого сравнения.In addition, to solve the tasks in the proposed method using the specified parameters according to a priori known dependencies identified, for example, when designing the crane and previously recorded in the non-volatile memory of the safety system controller, the actual load of the crane and / or the actual position of its lifting equipment are calculated , a subsequent comparison of the actual load of the crane with the maximum permissible and / or actual position of the lifting equipment with the zone of permissible positions specified, for example, by the crane operator when entering the coordinate protection parameters, as well as the generation and transmission of control signals or blocking of the inclusion of actuating mechanisms of the crane via a multiplex digital communication line to the controller, depending on the results of this comparison. In addition, the actual field strength of the power transmission line can be compared with the maximum permissible, as well as the formation and transmission of these control signals depending on the results of this comparison.
Поставленные задачи решаются также за счет того, что дополнительно осуществляют управление габаритным фонарем или фарой оголовка стрелы путем подключения его (ее) к выходу контроллера оголовка стрелы, причем сигнал управления габаритным фонарем или фарой с органа управления, подключенного к управляющему входу соответствующего контроллера системы безопасности или входящего в его состав, по мультиплексной цифровой линии связи подают на контроллер оголовка стрелы для упомянутого управления габаритным фонарем или фарой.The tasks are also solved due to the fact that they additionally control the marker light or headlamp of the boom head by connecting it to the output of the arrow head controller, and the control signal of the side lamp or headlamp from the control connected to the control input of the corresponding safety system controller or included in it, via a multiplexed digital communication line, the boom head is fed to the controller for the said control of the marker lamp or headlamp.
В системе безопасности грузоподъемного крана, реализующей предложенный способ, содержащей контроллеры и, по меньшей мере, один аналоговый и один дискретный датчик, входящие в состав соответствующего контроллера или подключенные к информационным входам этого контроллера, в частности датчик приближения к ЛЭП и датчик предельного подъема грузозахватного органа, установленные на оголовке стрелы и подключенные к информационным входам контроллера оголовка стрелы, в котором между цепью питания и линией связи установлен блок развязки питающего напряжения и сигналов в линии связи, для решения поставленных задач линия связи между контроллерами выполняется мультиплексной цифровой, а, по меньшей мере, один контроллер, в частности контроллер оголовка стрелы, выполняется с возможностью передачи по мультиплексной цифровой линии связи преобразованных сигналов упомянутых датчиков.In the safety system of a crane that implements the proposed method, containing controllers and at least one analog and one discrete sensor that are part of the corresponding controller or connected to the information inputs of this controller, in particular, a proximity sensor to the power transmission line and a load lifting device mounted on the head of the boom and connected to the information inputs of the controller of the head of the boom, in which, between the power circuit and the communication line, an isolation unit is supplied and its voltage signals in the communication line, for the task communication line between the controller performs a digital multiplex, and at least one controller, in particular a controller boom tip, configured to transmit the multiplex digital communication line the converted signals of said sensors.
Для решения поставленных задач вывод мультиплексной цифровой линии связи контроллера оголовка стрелы может быть подключен к первому выводу кабельного барабана, второй вывод которого при этом соединен с выводом мультиплексной цифровой линией связи контроллера, расположенного за пределами выдвигаемой секции телескопической стрелы грузоподъемного крана.To solve the tasks, the output of the multiplexed digital communication line of the boom head controller can be connected to the first output of the cable reel, the second output of which is connected to the output of the multiplexed digital communication line of the controller located outside the telescopic boom extension section of the crane.
Кроме того, в предложенном устройстве технический результат достигается за счет того, что блоки развязки питающего напряжения и сигналов в мультиплексной цифровой линии связи выполнены в виде силового ключа и, по меньшей мере, одной диодно-конденсаторной цепи, причем вход и выход силового ключа, который устанавливается в контроллере, расположенном за пределами выдвигаемой секции стрелы, подключены соответственно к цепи питания системы безопасности и к мультиплексной цифровой линии связи, а указанный контроллер выполнен с возможностью управления силовым ключом, при этом диодно-конденсаторная цепь включена в цепь питания, по меньшей мере, в одном другом контроллере системы безопасности, в частности в контроллере оголовка стрелы, причем анод диода подключен к мультиплексной цифровой линии связи, катод диода подключен к первому выводу конденсатора и к выводу цепи питания контроллера, а второй вывод конденсатора соединен с общим проводом питания контроллеров системы безопасности. При этом между входом и выходом силового ключа блока развязки питающего напряжения и сигналов в мультиплексной цифровой линии связи может быть включен источник тока или резистор.In addition, in the proposed device, the technical result is achieved due to the fact that the isolation blocks of the supply voltage and signals in the multiplexed digital communication line are made in the form of a power switch and at least one diode-capacitor circuit, and the input and output of the power switch, which installed in the controller located outside the extendable boom section, connected respectively to the power supply circuit of the security system and to the multiplex digital communication line, and the specified controller is configured to control key, while the diode-capacitor circuit is included in the power circuit in at least one other controller of the security system, in particular in the controller head of the boom, and the anode of the diode is connected to a multiplex digital communication line, the cathode of the diode is connected to the first output of the capacitor and to the output of the controller’s power supply circuit, and the second capacitor output is connected to the common power supply wire of the security system controllers. In this case, between the input and output of the power switch of the decoupling unit of the supply voltage and signals in a multiplexed digital communication line, a current source or resistor can be switched on.
Как известно, одним из наиболее сложных узлов системы безопасности грузоподъемного крана является кабельный барабан, соединяющий выдвигаемую и невыдвигаемую секции телескопической стрелы и использующийся для измерения длины стрелы. При выдвижении стрелы происходит сматывание кабеля с барабана, осуществляется измерение угла поворота и числа оборотов кабельного барабана и по результатам этих измерений определяется длина стрелы. Для получения необходимой точности измерений необходимо исключить провисание кабеля. С этой целью кабельный барабан снабжается пружиной, обеспечивающей необходимое усилие подмотки (натяжения) кабеля. При увеличении числа проводов в кабеле и длины выдвижения стрелы происходит увеличение сложности технической реализации кабельного барабана. Кабельный барабан с многожильным кабелем свыше определенной длины технически нереализуем из-за ограниченных возможностей подматывающей пружины.As you know, one of the most complex components of the crane safety system is a cable drum connecting the telescopic boom extendable and non-telescopic sections and used to measure the length of the boom. When the boom extends, the cable is unwound from the drum, the angle of rotation and the number of revolutions of the cable drum are measured, and the length of the boom is determined from the results of these measurements. To obtain the necessary measurement accuracy, it is necessary to eliminate sagging cable. To this end, the cable drum is supplied with a spring, which provides the necessary cable winding (tension) force. As the number of wires in the cable and the extension length of the boom increase, the complexity of the technical implementation of the cable drum increases. A cable drum with a multicore cable over a certain length is not technically feasible due to the limited capabilities of the winding spring.
Уменьшение числа жил (проводов) в кабеле приводит к уменьшению веса кабеля и требуемого усилия подмотки. Поэтому при уменьшении числа проводов в кабеле кабельный барабан может работать с большей длиной кабеля.A decrease in the number of cores (wires) in the cable leads to a decrease in the weight of the cable and the required winding force. Therefore, with a decrease in the number of wires in the cable, the cable drum can work with a longer cable length.
С учетом изложенного отличительные признаки предложенного технического решения, обеспечивающие возможность уменьшения числа цепей в кабельном барабане до одного провода, обеспечивают достижение технического результата - увеличения максимально возможного выдвижения телескопической стрелы грузоподъемного крана.Based on the foregoing, the distinguishing features of the proposed technical solution, providing the possibility of reducing the number of chains in the cable reel to one wire, ensure the achievement of the technical result - increasing the maximum possible extension of the telescopic boom of the crane.
Одновременно эти признаки обеспечивают возможность управления расположенными на оголовке стрелы нагрузками без увеличения числа цепей в кабельном барабане и, соответственно, приводят к расширению функциональных возможностей системы безопасности без усложнения кабельного барабана.At the same time, these features provide the ability to control the loads located on the boom head without increasing the number of chains in the cable drum and, accordingly, lead to the expansion of the functionality of the security system without complicating the cable drum.
Кроме того, сокращение количества соединений (жгутов, проводов и линий связи) обеспечивает повышение надежности системы безопасности.In addition, reducing the number of connections (harnesses, wires and communication lines) provides an increase in the reliability of the security system.
На фиг.1 - 3 приведены примеры функциональных схем устройств, реализующих предложенный способ управления системой безопасности грузоподъемного крана.Figure 1 - 3 shows examples of functional diagrams of devices that implement the proposed method of controlling the security system of a crane.
Система безопасности грузоподъемного крана, показанная в общем виде на фиг.1, содержит контроллеры 1-4, которые иначе могут называться модулями, блоками, датчиками и т.п., в том числе, например, ведущий контроллер 1 (блок индикации, блок обработки данных и т.п.), расположенный обычно в кабине крана контроллер оголовка стрелы 2, N контроллеров-датчиков 3 и исполнительный контроллер 4.The safety system of a crane, shown in general form in FIG. 1, contains controllers 1-4, which may also be called modules, blocks, sensors, etc., including, for example, the leading controller 1 (display unit, processing unit data, etc.), usually located in the cockpit of the crane, the
Все контроллеры объединены через общую цифровую однопроводную мультиплексную линию связи 5. При этом к контроллеру оголовка стрелы 2 эта линия 5 подключается через кабельный барабан 6, который выполняется однопроводным, если в качестве минусового провода питания контроллера 2 используется масса крана, и двухпроводным, если минус источника питания подается на этот контроллер через кабельный барабан 6.All controllers are connected through a common digital single-wire
Питание контроллеров 1-3 от источника питания +Еп осуществляется по цифровой мультиплексной линии связи 5. При этом для развязки напряжения питания и сигналов в мультиплексной линии связи 5 контроллеры содержат блоки развязки 7, которые выполнены в виде дросселей (фиг.2) или в виде силового ключа 8 и диодно-конденсаторных цепей (см. фиг.1 и фиг.3, диоды 9, конденсаторы 10).The controllers 1-3 are powered from the power supply + Ep via a digital
Напряжение питания на отдельные контроллеры, в частности на исполнительный контроллер 4, может подаваться не через цифровую мультиплексную линию связи 5, а непосредственно от источника питания +Еп (см. фиг.1).The supply voltage to individual controllers, in particular to the executive controller 4, can be supplied not via a digital
Каждый контроллер 1-4 содержит микроконтроллер 11 и трансивер 12, содержащий ключ-передатчик 13 и приемник 14. Трансивер 12 обеспечивает согласование логических уровней микроконтроллера 11 и сигналов в цифровой мультиплексной линии связи 5 и может быть выполнен, например, на основе микросхем. Микроконтроллер 11 может осуществлять обмен информацией по цифровой мультиплексной линии 5 через трансиверы 12 с использованием, в частности, встроенных в него универсальных асинхронных приемопередатчиков (UART).Each controller 1-4 contains a microcontroller 11 and a transceiver 12 containing a key transmitter 13 and a receiver 14. The transceiver 12 provides coordination of the logic levels of the microcontroller 11 and the signals in the digital
Для обеспечения работы передатчиков 13 с «открытым коллекторным выходом» в контроллер 1 введен источник тока 15, который для упрощения контроллера может быть заменен резистором.To ensure the operation of transmitters 13 with an "open collector output", a current source 15 is introduced into the
В случае выполнения блоков развязки 7 питающего напряжения +Еп и сигналов в цифровой мультиплексной линии связи 5 в виде дросселей (см. фиг.2) трансиверы 12 выполняются в виде специализированных приемопередатчиков сигналов по силовым цепям.In the case of execution of the
В состав любого контроллера 1-4 могут входить выходные устройства 16 (например, электронные силовые ключи или электромагнитные реле), а также аналоговые или дискретные датчики 17. Сигналы с выходных устройств 16 системы безопасности поступают на различные нагрузки и исполнительные устройства крана, выполненные, например, электрогидравлическими. В частности, выходные устройства 16 контроллера оголовка стрелы 2 подключены к габаритному фонарю и к фаре крана, а выходные устройства 16 исполнительного контроллера 4 - к электромагнитным клапанам гидравлической системы крана (на фиг.1 условно не показано).The composition of any controller 1-4 may include output devices 16 (for example, electronic power switches or electromagnetic relays), as well as analog or discrete sensors 17. The signals from the output devices 16 of the security system are supplied to various loads and crane actuators, made, for example electrohydraulic. In particular, the output devices 16 of the
В системе безопасности устанавливаются аналоговые и дискретные датчики 17, количество, типы и параметры которых определяются конструкцией конкретного грузоподъемного крана и особенностями конструктивного исполнения системы безопасности. В частности, датчики длины стрелы и угла азимута выполняются обычно на основе потенциометров, подключенных к входам встроенных аналого-цифровых преобразователей соответствующих микроконтроллеров 11. Причем потенциометр датчика длины стрелы через согласующий редуктор связан с осью вращения кабельного барабана 6.In the security system, analog and discrete sensors 17 are installed, the number, types and parameters of which are determined by the design of a specific crane and the design features of the security system. In particular, the arrow length and azimuth angle sensors are usually based on potentiometers connected to the inputs of the built-in analog-to-digital converters of the corresponding microcontrollers 11. Moreover, the arrow length sensor potentiometer is connected through the matching gear to the axis of rotation of the
Датчик угла наклона стрелы может быть выполнен на основе акселерометра, подключенного к микроконтроллеру 11.The sensor angle of the boom can be performed on the basis of an accelerometer connected to the microcontroller 11.
Датчики усилия или давления могут быть выполнены в виде тензометрических датчиков силы или тензометрических датчиков давления, установленных в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра подъема стрелы и подключенных к соответствующим микроконтроллерам 11, при необходимости через тензометрические усилители.Force or pressure sensors can be made in the form of strain gauge force sensors or strain gauge pressure sensors installed in the rod and piston cavities of the boom lifting hydraulic cylinder and connected to the corresponding microcontrollers 11, if necessary through strain gauge amplifiers.
В контроллере оголовка стрелы 2 обычно используются датчики - концевой выключатель предельной высоты подъема грузозахватного органа (крюка) и датчик опасного приближения к ЛЭП.The
Центральный (ведущий) контроллер 1 может содержать элементы индикации 18 (например, набор светодиодных и жидкокристаллических индикаторов и звуковой сигнализатор) и органы управления 19, выполненные, например, в виде набора кнопок и переключателей, использующихся для управления краном и прибором безопасности, в частности для задания параметров координатной защиты, выбора режимов стрелового оборудования, для управления габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы и т.д.The central (master)
Поясним суть предложенного способа на примере работы реализующего его устройства.Let us explain the essence of the proposed method using the example of the device that implements it.
Для предельного сокращения линий связи и цепей в кабельном барабане 6 в устройствах, приведенных на фиг.1-3, напряжение питания контроллеров 1-3 и передача информационных сигналов между ними осуществляются по одному проводу - по цифровой мультиплексной линии связи 5.For the maximum reduction of communication lines and circuits in the
В устройстве, показанном на фиг.2, осуществляется развязка сигналов мультиплексной линии связи 5 и напряжения питания +Еп при помощи дросселей. В этом случае импульсы с выводов мультиплексной линии связи контроллеров 1-3, работающих на передачу поочередно, в виде тока или напряжения передаются на мультиплексную линию связи 5 и кабельный барабан 6, осуществляя изменение напряжения в этой цепи. При этом другой контроллер системы безопасности фиксирует изменение напряжения в мультиплексной линии связи (и в цепи кабельного барабана 6), осуществляя прием информации. В итоге реализуется амплитудная модуляция сигнала в мультиплексной линии связи 5.In the device shown in figure 2, is the isolation of the signals of the
В устройствах, показанных на фиг.1 и фиг.3, осуществляется временное разделение передачи напряжения питания и сигналов в мультиплексной линии связи 5. В этом случае первоначально микроконтроллер 11 ведущего контроллера 1, работая по программе, заложенной в памяти этого микроконтроллера, осуществляет включение силового ключа 8 и напряжение питания +Еп (см. фиг.1) поступает на мультиплексную линию связи 5 и кабельный барабан 6. Это напряжение через диоды 9 поступает на цепи питания контроллеров 2, 3. Одновременно происходит заряд конденсаторов 10.In the devices shown in figure 1 and figure 3, a temporary separation of the transmission voltage and signals in the
В следующий интервал времени микроконтроллер 11 ведущего контроллера 1 выключает ключ 8. Диоды 9 при этом запираются напряжениями заряженных конденсаторов 10, и мультиплексная линия связи 5 без каких-либо ограничений используется в качестве цифровой мультиплексной линии связи для передачи информации и сигналов управления. Во время этой передачи конденсаторы 10 поддерживают необходимые для контроллеров 2, 3 напряжения питания.In the next time interval, the microcontroller 11 of the
При обмене контроллеров информацией по мультиплексной линией связи 5 необходимый уровень сигнала в ней обеспечивается при помощи источника тока или резистора 15.When exchanging controllers information via
После окончания обмена информацией между контроллерами микроконтроллер 11 ведущего контроллера 1 вновь включает ключ 8, осуществляя подзарядку конденсаторов 9 через диоды 10, и далее процессы в устройстве повторяются.After the exchange of information between the controllers, the microcontroller 11 of the
Контроллеры 1-4, при наличии на них напряжения питания, при помощи датчиков 17 осуществляют измерение аналоговых и дискретных рабочих параметров, характеризующих нагрузку, положение грузоподъемного оборудования, условия и режимы работы грузоподъемного крана. В частности, контроллер 2, установленный на оголовке стрелы, при помощи датчиков 17 осуществляет контроль напряженности электрического поля ЛЭП у оголовка стрелы и предельную высоту подъема грузозахватного органа. Другие контроллеры 3 при помощи датчиков 17 осуществляют контроль нагрузки крана, например усилия в стреловом канате, угла наклона стрелы, угла азимута и т.д.Controllers 1-4, if there is a supply voltage on them, using sensors 17 measure analog and discrete operating parameters characterizing the load, the position of the lifting equipment, the conditions and modes of operation of the lifting crane. In particular, the
Ведущий контроллер 1 (или центральный блок) системы безопасности работает по записанной в памяти его микроконтроллера 11 программе, после отключения ключа 8 в последовательном коде по мультиплексной линии связи 5 поочередно формирует запросы на получение информации от каждого контроллера 2-4 путем замыкания мультиплексной линии связи на массу при помощи своего передатчика 13. Каждый запрос содержит адрес контроллера, с которым производится обмен информацией, команду и контрольную сумму.The master controller 1 (or central unit) of the security system operates according to the program recorded in the memory of its microcontroller 11, after disconnecting the key 8 in the serial code via the
Сигнал с мультиплексной линии связи 5 поступает одновременно на входы всех контроллеров 2-4. Все контроллеры через приемники 14 трансиверов 12 осуществляют прием информации с мультиплексной линии связи 5 и проверку контрольной суммы. Если контрольная сумма не совпадает, результат приема игнорируется и контроллер ожидает следующей передачи информации, которая циклически повторяется с целью обеспечения надежности системы безопасности при работе в условиях помех.The signal from
При совпадении контрольной суммы каждый контроллер 2-4 производит сравнение принятого адреса с собственным адресом и в случае их совпадения начинает передачу ответной информации путем замыкания мультиплексной линии связи на массу при помощи своего передатчика 13. В частности, контроллер оголовка стрелы 2 через мультиплексную линию связи 5 и кабельный барабан 6 передает в ведущий контроллер 1 информацию о состоянии датчиков оголовка стрелы 4 (напряженность поля ЛЭП, сигнал предельного подъема крюка и т.д.). При этом другие контроллеры 2-4, адреса которых не совпадают с переданным адресом, игнорируют принятую информацию и находятся в режиме ожидания обращения к ним. Благодаря этому в любой момент времени в режиме передачи находится только один контроллер и конфликта по загрузке мультиплексной линии связи не происходит.When the checksum matches, each controller 2-4 compares the received address with its own address and, if they match, starts transmitting the response information by shorting the multiplex communication line to ground using its transmitter 13. In particular, the
После получения информации от контроллеров-датчиков 2-4 микроконтроллер 11 ведущего контроллера (центрального блока) 1 по априорно известным зависимостям, выявленным, например, при проектировании крана и предварительно записанным в энергонезависимую память контроллера 11, вычисляет фактическую нагрузку крана и фактическое положение его грузоподъемного оборудования. Допустимые режимы нагружения в виде грузовых характеристик крана хранятся в памяти микроконтроллера 11 центрального контроллера (блока) 1 (при необходимости - в дополнительном блоке энергонезависимой памяти). Зона допустимых положений грузоподъемного (стрелового) оборудования крана вводится крановщиком при задании параметров координатной защиты при помощи органов управления 19, расположенных на центральном контроллере 1, и сохраняется в памяти его микроконтроллера 11. В этой памяти хранятся также предельно-допустимые уровни напряженности электрического поля, контролируемые датчиком приближения оголовка стрелы к ЛЭП.After receiving information from the controller-sensors 2-4, the microcontroller 11 of the leading controller (central unit) 1 according to a priori known dependencies identified, for example, during the design of the crane and previously recorded in the non-volatile memory of the controller 11, calculates the actual load of the crane and the actual position of its lifting equipment . Permissible loading modes in the form of crane load characteristics are stored in the memory of the microcontroller 11 of the central controller (unit) 1 (if necessary, in an additional non-volatile memory unit). The zone of permissible positions of the lifting (boom) equipment of the crane is entered by the crane operator when setting the parameters of coordinate protection using the controls 19 located on the
Микроконтроллер 11 ведущего (центрального) контроллера 1 осуществляет сравнение фактической нагрузки крана с предельно-допустимой, сравнение фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, а также сравнение фактической напряженности поля ЛЭП с предельно-допустимой. В зависимости от результатов этих сравнений микроконтроллер 11 по общей мультиплексной линии связи 5 передает в исполнительный контроллер 4 сигналы блокирования включения исполнительных механизмов крана. Исполнительный контроллер 4 через исполнительные устройства 16 подает соответствующие сигналы на исполнительные механизмы крана, осуществляя его автоматическую защиту от перегрузки по грузовому моменту, от столкновений стрелового оборудования с различными препятствиями (координатную защиту) и защиту от опасного приближения стрелы крана к ЛЭП.The microcontroller 11 of the leading (central)
Одновременно микроконтроллер 11 ведущего контроллера (центрального блока) 1 с помощью элементов индикации 18 осуществляет отображение основных рабочих параметров крана, а также формирование предупреждающих звуковых и световых сигналов для крановщика.At the same time, the microcontroller 11 of the leading controller (central unit) 1, using the display elements 18, displays the main operating parameters of the crane, as well as the formation of warning sound and light signals for the crane operator.
Кроме защиты крана, в системе осуществляется управление различными нагрузками, в частности габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы. Для этого микроконтроллер 11 преобразует сигналы управления габаритным фонарем и фарой с органов управления 19 в соответствующие сигналы управления, которые передаются на контроллер оголовка стрелы 2 по мультиплексной линии связи с использованием адреса модуля, команды, контрольной суммы и т.д. Аналогичным образом осуществляется управление любыми другими нагрузками крана - звуковым сигналом, электромагнитом стопорения секций телескопической стрелы и т.д.In addition to protecting the crane, the system manages various loads, in particular the marker lamp and the headlight of the boom head. To this end, the microcontroller 11 converts the control signals of the side light and headlamp from the control elements 19 into the corresponding control signals, which are transmitted to the controller of the
В итоге, в предложенном техническом решении обеспечивается расширение функциональных возможностей системы безопасности грузоподъемного крана за счет реализации управления различными нагрузками при одновременном уменьшении числа цепей в кабельном барабане до одной цепи. Это позволяет получить высокую надежность и возможность реализации систем безопасности грузоподъемных кранов с повышенной длиной телескопической стрелы.As a result, in the proposed technical solution, the functionality of the safety system of the crane is expanded by implementing control of various loads while reducing the number of chains in the cable drum to one chain. This makes it possible to obtain high reliability and the possibility of implementing safety systems for hoisting cranes with an increased telescopic boom length.
Источники информацииInformation sources
1. Новые нормативные документы по безопасной эксплуатации подъемных сооружений: Вып.2 // Сост. В.С.Котельников, Н.А.Шишков, А.М.Горлин. - М.: ПИО ОБТ, 1999 - с.47-86.1. New regulatory documents on the safe operation of lifting structures:
2. Свидетельство на полезную модель RU 7097 U1 МПК 6, В 66 С 23/90 «Ограничитель нагрузки стрелового крана», 16.07.1998.2. Certificate for utility model RU 7097
3. Успех благодаря применению новых идей в краностроении. Проспект фирмы Liebherr-Werk Ehingen Gmbh, Postfach 1361, 1999.3. Success through the application of new ideas in crane construction. Prospectus from Liebherr-Werk Ehingen Gmbh, Postfach 1361, 1999.
4. US 5730305, МПК 6 В 66 С 13/16, В 66 С 13/18, 24.03.1998.4. US 5730305,
5. RU 2096307 С1, МПК 6 В 66 С 13/46, 20.11.1997.5. RU 2096307 C1,
6. RU 2104245 С1, МПК 6 В 66 С 23/88, 10.02.19986. RU 2104245 C1, IPC 6 V 66 C 23/88, 02/10/1998
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004116481/11A RU2276094C2 (en) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | Method of control of load-lifting crane safety system and such system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004116481/11A RU2276094C2 (en) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | Method of control of load-lifting crane safety system and such system |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002128977/11A Division RU2242420C2 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Method of and device to control load-lifting boom crane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004116481A RU2004116481A (en) | 2005-01-10 |
| RU2276094C2 true RU2276094C2 (en) | 2006-05-10 |
Family
ID=34882086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004116481/11A RU2276094C2 (en) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | Method of control of load-lifting crane safety system and such system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2276094C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460683C2 (en) * | 2010-09-24 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Power section of handling machine controller |
| RU2468484C2 (en) * | 2010-09-20 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Device for transfer of energy and data by single-wire or double-wire line in electric equipment system of lifting or transport machine |
| RU2507695C2 (en) * | 2009-07-09 | 2014-02-20 | Финикс Контакт Гмбх Унд Ко. Кг | Two-wire loop process input/output transmitter powered from two-wire loop |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449940C2 (en) * | 2010-07-28 | 2012-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭГО" | Method of transmitting data between measuring transducer and control device and communication line for realising said method |
| US10269416B1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-23 | Arm Limited | Dummy wordline tracking circuitry |
-
2004
- 2004-05-31 RU RU2004116481/11A patent/RU2276094C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507695C2 (en) * | 2009-07-09 | 2014-02-20 | Финикс Контакт Гмбх Унд Ко. Кг | Two-wire loop process input/output transmitter powered from two-wire loop |
| RU2468484C2 (en) * | 2010-09-20 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Device for transfer of energy and data by single-wire or double-wire line in electric equipment system of lifting or transport machine |
| RU2460683C2 (en) * | 2010-09-24 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Power section of handling machine controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004116481A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9274011B2 (en) | Load measurement of the load receiver of hoisting devices | |
| RU2276094C2 (en) | Method of control of load-lifting crane safety system and such system | |
| JP2006250582A (en) | Rfid tag with load sensor | |
| CN103601073A (en) | Video monitoring system of tower crane | |
| US20170241155A1 (en) | System and method for installing a cross arm on a utility pole | |
| RU2251524C2 (en) | Load-lifting crane safety system modules data exchange method and safety system of load-lifting crane | |
| RU2232709C2 (en) | Method and device for exchange of information between modules of cargo crane safety system | |
| CN201842584U (en) | Bus control system of truck with foldable-arm loading crane | |
| KR100860624B1 (en) | Rf over load limiter for crane hook | |
| KR101904359B1 (en) | State Monitoring and Control System of Apparatus for Telescopic Boom | |
| RU2405736C1 (en) | Electronic system of load lifting machine | |
| RU2242420C2 (en) | Method of and device to control load-lifting boom crane | |
| RU2778173C1 (en) | Method for information exchange between the modules of the security system of the hoisting machine and the device for its implementation | |
| RU56363U1 (en) | LIFTING MACHINE SAFETY SYSTEM | |
| RU188283U1 (en) | Security System Peripheral Device | |
| RU2317247C1 (en) | Method of and device for supply of measuring and control component part of load-lifting crane safety and control system arranged on boom or on tackle block | |
| CN201546761U (en) | Mine gas overrun signal wireless transmission system based on gas alarming mining lamp | |
| RU90057U1 (en) | PERIPHERAL DEVICE OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT | |
| CN110182690B (en) | Control system, method, apparatus, crane, and computer-readable storage medium | |
| RU2448034C1 (en) | Machine electric hardware system peripheral device (versions) | |
| RU2317938C1 (en) | Safety system for load-lifting machine | |
| RU2268232C2 (en) | Method of and device for exchanging information between modules of load-lifting crane safety system | |
| RU2449940C2 (en) | Method of transmitting data between measuring transducer and control device and communication line for realising said method | |
| CN214141293U (en) | Crane control circuit with wireless linkage | |
| RU2310598C2 (en) | Method of and device to supply electronic safety system of load-lifting crane (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150601 |