RU2326803C2 - Method of load-lifting crane safety electronic device adjustment and safety electronic device - Google Patents
Method of load-lifting crane safety electronic device adjustment and safety electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2326803C2 RU2326803C2 RU2006128558/11A RU2006128558A RU2326803C2 RU 2326803 C2 RU2326803 C2 RU 2326803C2 RU 2006128558/11 A RU2006128558/11 A RU 2006128558/11A RU 2006128558 A RU2006128558 A RU 2006128558A RU 2326803 C2 RU2326803 C2 RU 2326803C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crane
- load
- boom
- values
- parameters
- Prior art date
Links
Landscapes
- Jib Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах защиты от перегрузок и повреждений грузоподъемных кранов.The invention relates to the field of engineering and can be used in protection systems against overloads and damage to cranes.
Известен способ настройки прибора безопасности грузоподъемного крана путем подъема тарированных грузов в двух точках его грузовой характеристики (при минимальном и максимальном вылете) и механического регулирования положения датчиков в каналах измерения нагрузки и вылета из условия обеспечения соответствия характеристики отключения прибора грузовой характеристике крана [1].A known method of adjusting the safety device of a crane by lifting calibrated goods at two points of its load characteristic (with minimum and maximum reach) and mechanically adjusting the position of the sensors in the channels for measuring load and departure from the condition of ensuring that the shutdown characteristics of the device match the load characteristic of the crane [1].
Устройство, реализующее этот способ, содержит датчики параметров работы крана, подключенные к вычислительному устройству, формирующему заданную характеристику отключения крана при его перегрузке, а также механические элементы регулировки положений датчиков на кране [1].A device that implements this method contains sensors of the parameters of the crane connected to a computing device that generates a given characteristic of the shutdown of the crane when it is overloaded, as well as mechanical elements for adjusting the position of the sensors on the crane [1].
Недостатком этого технического решения является высокая трудоемкость настройки на кране ввиду наличия механических регулировок.The disadvantage of this technical solution is the high complexity of the settings on the crane due to the presence of mechanical adjustments.
Известен также способ настройки устройства безопасности крана путем подъема тарированного груза в точках грузовой характеристики с известными параметрами стрелового оборудования и регулирования сигналов в каналах измерения нагрузки, вылета и/или угла наклона стрелы. Регулирование осуществляют из условия обеспечения соответствия характеристики отключения устройства безопасности грузовой характеристике крана путем сложения и/или перемножения выходных сигналов датчиков с сигналами, соответствующими настроечным параметрам, которые предварительно определяют и сохраняют в энергонезависимой памяти [2].There is also a method of adjusting the crane safety device by lifting tared cargo at points of the load characteristic with known parameters of the boom equipment and adjusting the signals in the channels for measuring the load, departure and / or boom angle. The regulation is carried out from the condition of ensuring that the safety device disconnect characteristics correspond to the crane load characteristics by adding and / or multiplying the output signals of the sensors with signals corresponding to the tuning parameters that are previously determined and stored in non-volatile memory [2].
Устройство безопасности, реализующее этот способ, содержит датчики параметров работы крана, исполнительный блок и цифровой вычислитель, включающий в себя микроконтроллер, энергонезависимое запоминающее устройство и устройство ввода/вывода информации. Микроконтроллер выполнен с возможностью записи и считывания из энергонезависимого запоминающего устройства значений настроечных параметров и с возможностью настройки прибора безопасности путем сложения и/или перемножения настроечных параметров с выходными сигналами датчиков [2].A security device that implements this method contains sensors of the parameters of the crane, an executive unit and a digital computer, including a microcontroller, non-volatile storage device and an input / output device. The microcontroller is configured to write and read the values of the tuning parameters from the non-volatile memory and to configure the safety device by adding and / or multiplying the tuning parameters with the output signals of the sensors [2].
В этом техническом решении достигается снижение трудоемкости настройки устройства за счет исключения механических регулировок положений датчиков на кране. Однако необходимость применения тарированных грузов усложняет эту настройку и приводит к повышению ее трудоемкости.This technical solution reduces the complexity of the device settings by eliminating mechanical adjustments to the position of the sensors on the crane. However, the need to use tared loads complicates this setting and leads to an increase in its complexity.
Наиболее близким к предложенному является способ настройки электронного устройства безопасности крана, заключающийся в регулировании сигналов в каналах измерения нагрузки, вылета и/или угла наклона стрелы из условия обеспечения соответствия характеристики отключения устройства безопасности заданной грузовой характеристике крана, путем сложения, вычитания, деления и/или перемножения этих сигналов с сигналами, соответствующими настроечным параметрам, значения которых определяют при помощи этого устройства и сохраняют в его энергонезависимой памяти. Регулирование осуществляется из условия получения нулевого значения сигнала в канале измерения нагрузки крана при различных положениях стрелы крана без груза [3].Closest to the proposed one is a method of adjusting the crane electronic safety device, which consists in regulating the signals in the channels for measuring the load, reach and / or angle of the boom from the condition of ensuring that the safety device tripping characteristics match the specified crane load characteristic by adding, subtracting, dividing and / or multiplying these signals with signals corresponding to the tuning parameters, the values of which are determined using this device and stored in its energy dependent memory. Regulation is carried out from the condition of obtaining a zero signal value in the measuring channel of the crane load at various positions of the crane jib without load [3].
Электронное устройство безопасности, наиболее близкое к предложенному, содержит датчики параметров его работы, выходное устройство и цифровой вычислитель, включающий в себя микроконтроллер и соединенные с ним устройство ввода/вывода информации и энергонезависимое запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения значений настроечных параметров. Входы и/или двунаправленные входы/выходы устройства ввода/вывода информации подключены соответственно к выходам или двунаправленным входам/выходам датчиков. Микроконтроллер выполнен с возможностью считывания из энергонезависимого запоминающего устройства значений настроечных параметров и с возможностью их сложения, вычитания, умножения и/или деления с выходными сигналами датчиков или с сигналами, являющимися результатами преобразования выходных сигналов этих датчиков, а также с возможностью определения настроечных параметров без нагрузки на грузозахватном органе крана из условия получения нулевого значения сигнала в канале измерения нагрузки крана [3].The closest electronic security device contains sensors of its operation parameters, an output device, and a digital computer, including a microcontroller and an information input / output device connected to it and a non-volatile memory device configured to store the values of tuning parameters. The inputs and / or bidirectional inputs / outputs of the information input / output device are connected respectively to the outputs or bidirectional inputs / outputs of the sensors. The microcontroller is configured to read the values of the tuning parameters from the non-volatile storage device and to add, subtract, multiply and / or divide them with the output signals of the sensors or with signals resulting from the conversion of the output signals of these sensors, as well as with the possibility of determining the tuning parameters without load on the load-gripping organ of the crane from the condition of obtaining a zero value of the signal in the channel for measuring the load of the crane [3].
В этом техническом решении достигается снижение трудоемкости настройки устройства безопасности за счет исключения необходимости подъема грузов.This technical solution reduces the complexity of setting up the safety device by eliminating the need for lifting loads.
Однако настройка устройства безопасности без груза на грузозахватном органе крана приводит к невысокой точности этой настройки из-за погрешности учета прогиба стрелы. Это обусловлено тем, что при настройке устройства без груза деформация стрелы только за счет ее собственного веса имеет значительно меньшее значение, чем при работе крана с максимальными нагрузками, особенно при малых значениях вылета грузозахватного органа стрелового крана. Отсутствие учета этого прогиба не позволяет также осуществить контроль точности работы и правильность настройки электронного устройства безопасности в нагруженном состоянии крана без применения тарированных грузов.However, the adjustment of the safety device without cargo on the load gripping body of the crane leads to low accuracy of this setting due to an error in accounting for the deflection of the boom. This is due to the fact that when setting up the device without load, the deformation of the boom due to its own weight alone is much less important than when the crane is operating with maximum loads, especially at low values of the outreach of the load-gripping body of the jib crane. Lack of accounting for this deflection also does not allow to control the accuracy of work and the correct settings of the electronic safety device in the loaded state of the crane without the use of tared loads.
Кроме того, компенсации дрейфа параметров электронного устройства безопасности, в том числе параметров его датчиков, в известном техническом решении осуществляется только при отсутствии нагрузки на его грузозахватном органе, т.е. компенсируется только смещение нулевого уровня сигнала в канале измерения нагрузки. В то же время компенсация дрейфа коэффициента передачи в канале измерения нагрузки не осуществляется. Это приводит к снижению точности работы устройства и, соответственно, к снижению эффективности защиты грузоподъемного крана от перегрузок и повреждений.In addition, compensation for the drift of the parameters of the electronic safety device, including the parameters of its sensors, in the known technical solution is carried out only when there is no load on its load-gripping body, i.e. only offset of the zero signal level in the load measurement channel is compensated. At the same time, compensation for the drift of the transmission coefficient in the load measurement channel is not carried out. This leads to a decrease in the accuracy of the device and, accordingly, to a decrease in the efficiency of protection of the crane against overloads and damage.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение точности настройки электронного устройства безопасности на грузоподъемном кране без тарированного (или эталонного) груза за счет учета прогиба его стрелы без существенного повышения трудоемкости настройки.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the accuracy of tuning an electronic safety device on a crane without a calibrated (or reference) load by taking into account the deflection of its boom without significantly increasing the complexity of the settings.
Другим техническим результатом изобретения является обеспечение возможности контроля точности работы и правильности настройки электронного устройства безопасности на грузоподъемном кране в его нагруженном состоянии без применения эталонных грузов или крановых весов (динамометра).Another technical result of the invention is the ability to control the accuracy and the correct settings of the electronic safety device on the crane in its loaded state without the use of reference weights or crane weights (dynamometer).
Еще одним техническим результатом является повышение эффективности защиты грузоподъемного крана от перегрузок за счет автоматической компенсации дрейфа параметров устройства безопасности во время работы крана под нагрузкой.Another technical result is to increase the efficiency of protection of the crane against overload due to the automatic compensation of the drift of the parameters of the safety device during operation of the crane under load.
В предложенном способе настройки электронного устройства безопасности грузоподъемного крана, заключающемся в регулировании по меньшей мере одного сигнала по меньшей мере в одном из каналов прямого или косвенного измерения нагрузки, и/или вылета, и/или угла наклона стрелы грузоподъемного крана из условия обеспечения соответствия характеристики отключения электронного устройства безопасности заданной грузовой характеристике крана, путем сложения, и/или вычитания, и/или деления, и/или перемножения этого сигнала по меньшей мере с одним сигналом, соответствующим по меньшей мере одному настроечному параметру, значение которого определяют с помощью электронного устройства безопасности и сохраняют в его энергонезависимой памяти, указанные технические результаты достигаются тем, что значение по меньшей мере одного настроечного параметра определяют из условия обеспечения независимости результата прямого или косвенного измерения массы поднимаемого и/или перемещаемого груза от вылета и/или угла наклона стрелы, для чего осуществляют подъем груза одинаковой массы при различных значениях вылета и/или угла наклона стрелы или изменяют угол наклона и/или длину стрелы с поднятым грузом.In the proposed method for setting up an electronic safety device for a crane, which consists in regulating at least one signal in at least one of the channels for directly or indirectly measuring the load and / or the departure and / or angle of the boom of the crane in order to ensure that the shutdown characteristics are consistent electronic safety device for a given crane load characteristic by adding and / or subtracting and / or dividing and / or multiplying this signal with at least one by a needle corresponding to at least one tuning parameter, the value of which is determined using an electronic safety device and stored in its non-volatile memory, these technical results are achieved by the fact that the value of at least one tuning parameter is determined from the condition of ensuring the independence of the result of direct or indirect mass measurement lifting and / or moving cargo from the departure and / or the angle of the boom, for which lift the load of the same mass when different other values of the departure and / or the angle of the boom or change the angle of inclination and / or the length of the boom with the load lifted.
При этом, в частности, используются подъем или перемещение груза с априорно неизвестной массой, не превышающей грузоподъемности крана, а также измерение вылета или угла наклона стрелы с учетом ее изгиба, определяемого через измерение углов ее наклона не менее чем в двух точках.In this case, in particular, lifting or moving cargo with an a priori unknown mass not exceeding the crane loading capacity is used, as well as a measurement of the reach or angle of inclination of the boom, taking into account its bend, determined by measuring its angles of inclination at least at two points.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что измерение массы поднимаемого и/или перемещаемого груза осуществляют не менее чем при двух различных значениях вылета и/или угла наклона стрелы, после чего значение по меньшей мере одного настроечного параметра устанавливают, в частности, при помощи оператора, из условия минимальной разности результатов этих измерений.These technical results are also achieved by the fact that the mass measurement of the lifted and / or transported cargo is carried out at least at two different values of the departure and / or the angle of the boom, after which the value of at least one tuning parameter is set, in particular, using the operator, from the condition of the minimum difference in the results of these measurements.
Определение настроечных параметров, в случае реализации электронного устройства безопасности на основе цифрового вычислителя, может осуществляться автоматически расчетным путем, причем как в режиме настройки устройства безопасности на кране, так и в рабочем режиме работы крана. В последнем случае значения настроечных параметров определяют при изменении вылета и/или угла наклона стрелы при перемещении груза краном.The determination of the tuning parameters, in the case of the implementation of an electronic safety device based on a digital computer, can be carried out automatically by calculation, both in the setup mode of the safety device on the crane and in the operating mode of the crane. In the latter case, the values of the tuning parameters are determined by changing the departure and / or the angle of the boom when moving the crane.
Для повышения точности настройки может осуществляться сглаживание колебаний результатов измерения массы поднимаемого и/или перемещаемого груза в канале измерения нагрузки крана, вызванных изменениями направления и/или скорости движения его стрелы или грузозахватного органа.To increase the accuracy of adjustment, smoothing of fluctuations in the measurement results of the mass of the lifted and / or moved cargo in the measuring channel of the load of the crane caused by changes in the direction and / or speed of movement of its boom or load-gripping body can be carried out.
Значения настроечных параметров определяют и запоминают, в общем случае, в виде функции длины и/или угла наклона стрелы. Это определение может осуществляться периодически с последующим обновлением значений этих настроечных параметров в энергонезависимой памяти электронного устройства безопасности. Причем период определения и обновления может быть задан либо в виде интервалов времени, либо в виде предварительно заданного числа циклов подъема/опускания и перемещения груза.The values of the tuning parameters are determined and stored, in the General case, as a function of the length and / or angle of the boom. This determination can be carried out periodically followed by updating the values of these settings in the non-volatile memory of the electronic safety device. Moreover, the period of determination and updating can be set either in the form of time intervals, or in the form of a predetermined number of cycles of lifting / lowering and moving the load.
Электронное устройство безопасности содержит датчики параметров работы грузоподъемного крана, выходное устройство и цифровой вычислитель, включающий в себя микроконтроллер, энергонезависимое запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения значений настроечных параметров, и устройство ввода/вывода информации. Энергонезависимое запоминающее устройство и устройство ввода/вывода информации подключены к микроконтроллеру, входы и/или двунаправленные входы/выходы устройства ввода/вывода информации подключены соответственно к выходам или двунаправленным входам/выходам датчиков параметров работы грузоподъемного крана. Выход выходного устройства подключен к исполнительным устройствам грузоподъемного крана, а входы или двунаправленный вход/выход выходного устройства подключены/подключен к дополнительным выходам или к входу/выходу микроконтроллера или устройства ввода/вывода информации. Микроконтроллер выполнен с возможностью считывания из энергонезависимого запоминающего устройства значений настроечных параметров и с возможностью их сложения, вычитания, умножения и/или деления с выходными сигналами датчиков параметров работы грузоподъемного крана или с сигналами, являющимися результатами преобразования выходных сигналов этих датчиков. В этом устройстве указанные технические результаты достигаются тем, что цифровой вычислитель дополнительно выполнен с возможностью выявления разности результатов прямого или косвенного измерения массы поднимаемого и/или перемещаемого груза одной массы при различных значениях вылета и/или угла наклона стрелы, определения значения по меньшей мере одного настроечного параметра из условия обеспечения минимального значения этой разности и записи значения этого настроечного параметра в энергонезависимое запоминающее устройство.The electronic safety device includes sensors of the parameters of the crane, an output device and a digital computer, including a microcontroller, non-volatile memory device configured to store the values of the tuning parameters, and an input / output device. Non-volatile memory and information input / output device are connected to the microcontroller, inputs and / or bi-directional inputs / outputs of the information input / output device are connected respectively to the outputs or bidirectional inputs / outputs of the crane operation parameters sensors. The output of the output device is connected to the actuators of the crane, and the inputs or bidirectional input / output of the output device are connected / connected to additional outputs or to the input / output of the microcontroller or the input / output device. The microcontroller is configured to read the values of the tuning parameters from the non-volatile storage device and to add, subtract, multiply and / or divide them with the output signals of the load cell sensors or with signals that are the results of the conversion of the output signals of these sensors. In this device, these technical results are achieved by the fact that the digital computer is additionally configured to detect the difference in the results of direct or indirect measurement of the mass of the lifted and / or transported load of the same mass at different values of the departure and / or angle of the boom, determine the value of at least one tuning parameter from the condition of ensuring the minimum value of this difference and recording the value of this tuning parameter in non-volatile memory.
Для получения необходимых технических результатов цифровой вычислитель выполнен, в частности, с возможностью определения значений настроечных параметров в процессе подъема и/или перемещения груза с априорно неизвестной массой, не превышающей грузоподъемности крана. При этом используется математическая модель крана, записанная в его энергонезависимом запоминающем устройстве.To obtain the necessary technical results, the digital computer is made, in particular, with the ability to determine the values of the tuning parameters in the process of lifting and / or moving the load with an a priori unknown mass not exceeding the crane capacity. The mathematical model of the crane recorded in its non-volatile storage device is used.
Датчики параметров работы крана могут содержать два или более датчика угла наклона стрелы, размещенных не менее чем в двух ее точках. В этом случае цифровой вычислитель выполнен с возможностью вычисления вылета или эффективного (среднего) угла наклона стрелы с учетом ее прогиба, определяемого с использованием выходных сигналов этих датчиков.The crane operation parameters sensors may contain two or more boom angle sensors located at least at two points thereof. In this case, the digital computer is configured to calculate the reach or effective (average) angle of inclination of the boom, taking into account its deflection, determined using the output signals of these sensors.
Кроме того, для получения указанных технических результатов цифровой вычислитель может быть выполнен либо с возможностью ручного ввода в него значений настроечных параметров или их автоматического определения при помощи микроконтроллера. В любом варианте реализации устройства цифровой вычислитель выполнен с возможностью определения значений настроечных параметров для различных значений длины и/или угла наклона стрелы, а энергонезависимое запоминающее устройство - с возможностью их запоминания в виде таблицы или в виде функции длины и/или угла наклона стрелы.In addition, to obtain the indicated technical results, the digital computer can be either implemented with the possibility of manually entering the values of the tuning parameters into it or automatically determining them using a microcontroller. In any embodiment of the device, the digital calculator is configured to determine the values of the tuning parameters for various values of the length and / or angle of the boom, and the non-volatile storage device is capable of storing them in the form of a table or as a function of the length and / or angle of the boom.
Благодаря реализации указанных отличительных признаков в предложенном техническом решении осуществляется настройка электронного устройства безопасности на грузоподъемном кране под нагрузкой, базирующаяся на контроле изменения величины сигнала в канале измерения нагрузки крана в процессе подъема или перемещения груза произвольной массы (в пределах грузоподъемности крана). Настройка осуществляется с учетом прогиба стрелы крана без использования тарированных грузов, крановых весов или динамометра. Это обеспечивает повышение точности настройки без существенного повышения ее трудоемкости.Due to the implementation of these distinguishing features, the proposed technical solution adjusts the electronic safety device on the crane under load, based on the control of the change in the signal value in the channel for measuring the crane load during lifting or moving cargo of arbitrary mass (within the crane load capacity). The adjustment is made taking into account the deflection of the crane jib without the use of tared loads, crane weights or dynamometers. This provides improved tuning accuracy without significantly increasing its complexity.
Дополнительно открывается возможность проверки точности работы и правильности настройки электронного устройства безопасности на кране в его нагруженном состоянии путем подъема и перемещения груза априорно неизвестной массы, что существенно упрощает эту проверку ввиду отсутствия необходимости применения тарированных грузов.Additionally, it is possible to verify the accuracy and correctness of the electronic safety device on the crane in its loaded state by lifting and moving cargo of a priori unknown mass, which greatly simplifies this verification because there is no need to use tared loads.
Настройка электронного устройства безопасности на кране с произвольным грузом может быть реализована непосредственно во время нормальной работы крана при выполнении циклов подъема/опускания и перемещения грузов. Это обеспечивает автоматическую компенсацию дрейфа параметров электронного устройства безопасности непосредственно во время работы крана с нагрузкой и, соответственно, повышает эффективность защиты грузоподъемного крана от перегрузок и повреждений за счет повышения точности устройства безопасности.The setting of an electronic safety device on a crane with an arbitrary load can be implemented directly during normal operation of the crane when performing cycles of lifting / lowering and moving loads. This provides automatic compensation for the drift of the parameters of the electronic safety device directly during operation of the crane with the load and, accordingly, increases the efficiency of protection of the crane against overloads and damage by improving the accuracy of the safety device.
Поэтому указанные отличительные признаки находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемыми техническими результатами.Therefore, these distinguishing features are in direct causal relationship with the achieved technical results.
Из уровня техники неизвестно применение этих признаков в системах настройки устройств (или приборов) безопасности грузоподъемных кранов и, соответственно, отсутствуют сведения об их влиянии на достижение указанных технических результатов.It is not known from the prior art that these features are used in tuning systems for safety devices (or devices) of hoisting cranes and, accordingly, there is no information about their influence on the achievement of the indicated technical results.
На чертеже в качестве примера реализации предложенного способа настройки приведена функциональная схема электронного устройства безопасности грузоподъемного крана. Это устройство может именоваться также системой или прибором безопасности грузоподъемного крана.In the drawing, as an example of the implementation of the proposed tuning method, a functional diagram of an electronic safety device of a crane is shown. This device may also be referred to as a crane safety system or device.
Устройство содержит цифровой вычислитель 1, именуемый также электронным блоком, блоком индикации, блоком обработки данных и т.п., и датчики параметров работы грузоподъемного крана 2. Цифровой вычислитель 1 выполнен на основе микроконтроллера 3, к которому подключены органы управления (кнопки, клавиши) 4, индикаторы (светодиодные, символьные жидкокристаллические и т.п.) 5, энергонезависимое запоминающее устройство (микросхемы Flash-памяти) 6 и устройство ввода/вывода информации 7.The device comprises a digital computer 1, also referred to as an electronic unit, an indication unit, a data processing unit, etc., and sensors of operation parameters of a crane 2. Digital computer 1 is made on the basis of a microcontroller 3 to which controls (buttons, keys) are connected 4, indicators (light-emitting diode, symbolic liquid crystal, etc.) 5, non-volatile storage device (Flash memory chips) 6 and information input / output device 7.
В случае применения в устройстве датчиков 2 с аналоговыми выходами (в виде напряжения или тока 4-20 мА) устройство ввода/вывода информации 7 содержит аналого-цифровой преобразователь, а при применении цифровых датчиков - трансивер или контроллер мультиплексного канала обмена данными, в частности последовательного интерфейса типа CAN (Control Area Network) или UN (Local Interconnection Network).In the case of using sensors 2 with analog outputs in the device (in the form of a voltage or current of 4-20 mA), the information input / output device 7 contains an analog-to-digital converter, and when using digital sensors, it contains a transceiver or controller of a multiplex communication channel, in particular, a serial interface type CAN (Control Area Network) or UN (Local Interconnection Network).
Выходное устройство 8 содержит по меньшей мере один силовой ключ, выполненный в виде электромагнитного реле или силовой интегральной микросхемы. Вход (или входы) выходного устройства 8 подключен (подключены) к устройству ввода/вывода информации 7 или непосредственно к микроконтроллеру 3 при помощи отдельных проводов или мультиплексного канала обмена данными, а выход (выходы) - к одному или к нескольким исполнительным устройствам 9 крана, в качестве которых могут использоваться, например, электромагнитные пускатели или электромагнитные клапаны, включенные в гидравлическую систему управления краном. Выходное устройство 8 может быть также объединено с устройством ввода/вывода информации 7.The output device 8 contains at least one power switch, made in the form of an electromagnetic relay or power integrated circuit. The input (or inputs) of the output device 8 is connected (connected) to the input / output device 7 or directly to the microcontroller 3 using separate wires or a multiplex communication channel, and the output (outputs) to one or several actuators 9 of the crane, which can be used, for example, electromagnetic starters or solenoid valves included in the hydraulic control system of the crane. The output device 8 may also be combined with an input / output device 7.
Если электронное устройство безопасности имеет общий мультиплексный канал обмена данными, то выходное устройство 8 может быть выполнено на основе микроконтроллера и подключено к этому мультиплексному каналу обмена данными аналогично подключению датчиков 2. Кроме того, отдельные датчики, включая как концевые выключатели, так и датчики аналоговых параметров, могут быть подключены непосредственно к выходному устройству 8.If the electronic safety device has a common multiplex data exchange channel, then the output device 8 can be made on the basis of a microcontroller and connected to this multiplex data exchange channel similarly to connecting sensors 2. In addition, individual sensors, including both limit switches and analog parameter sensors can be connected directly to the output device 8.
Датчики 2 включают в себя, в частности, датчик нагрузки грузоподъемного крана 10, выполненный в виде тензометрического датчика усилия в грузовом или стреловом канате или в виде тензометрических датчиков давления в гидроцилиндре подъема стрелы, датчик длины стрелы 11, выполненный, например, в виде кабельного барабана с потенциометрическим датчиком угла его поворота, датчик угла наклона стрелы 12, выполненный, например, в виде микромеханического инклинометра/акселерометра, и датчик угла азимута 13. Устройство может содержать также различные дополнительные датчики 14, к которым относятся датчик угла наклона оголовка стрелы (микромеханический инклинометр/акселерометр), датчик предельного подъема грузозахватного органа (концевой выключатель), датчик приближения к линии электропередачи, дискретные датчики перемещений органов управления краном, датчик хода грузовой лебедки и т.п. Отдельные датчики, показанные на чертеже, могут отсутствовать. Конкретный набор датчиков зависит от конструкции конкретного грузоподъемного крана и варианта реализации предложенного способа.The sensors 2 include, in particular, the load sensor of the crane 10, made in the form of a strain gauge force sensor in the cargo or boom rope or in the form of strain gauge pressure sensors in the hydraulic cylinder lifting the boom, the length sensor boom 11, made, for example, in the form of a cable reel with a potentiometric sensor of the angle of rotation, the sensor of the angle of inclination of the boom 12, made, for example, in the form of a micromechanical inclinometer / accelerometer, and the sensor of the angle of azimuth 13. The device may also contain various additional sensors 14, which include the sensor of the angle of inclination of the boom head (micromechanical inclinometer / accelerometer), the sensor of the maximum lifting of the load-gripping body (limit switch), the proximity sensor to the power line, discrete sensors of movement of the crane controls, the winch stroke sensor, etc. . The individual sensors shown in the drawing may not be available. A specific set of sensors depends on the design of a particular crane and the implementation of the proposed method.
Каждый из датчиков 2 (10-14) может быть выполнен либо с аналоговым, либо с цифровым выходом. В первом случае каждый датчик содержит первичный преобразователь (тензометрический мост, потенциометр и т.п.), выходной сигнал которого непосредственно или через расположенный в датчике усилитель/преобразователь при помощи отдельного провода подключается к соответствующему входу устройства ввода/вывода информации 7. Если датчик выполнен с цифровым выходом - с мультиплексным каналом обмена данными, то он содержит последовательно соединенные первичный преобразователь, усилитель/преобразователь, микроконтроллер датчика и трансивер или драйвер мультиплексного канала обмена данными.Each of the sensors 2 (10-14) can be performed with either an analog or digital output. In the first case, each sensor contains a primary converter (strain gauge bridge, potentiometer, etc.), the output signal of which is connected directly or through an amplifier / converter located in the sensor using a separate wire to the corresponding input of the information input / output device 7. If the sensor is made with a digital output - with a multiplex communication channel, it contains series-connected primary converter, amplifier / converter, sensor microcontroller and transceiver or multiplex data link driver.
Каждый из датчиков 2 (10-14) может быть выполнен с нормализацией его выходного сигнала. В этом случае усилитель/преобразователь датчика с аналоговым выходом или усилитель/преобразователь и микроконтроллер датчика с цифровым выходом реализуют компенсацию смещения нуля, лианеризацию, термокомпенсацию и калибровку коэффициента передачи первичного преобразователя этого датчика.Each of the sensors 2 (10-14) can be performed with the normalization of its output signal. In this case, the amplifier / converter of the sensor with an analog output or the amplifier / converter and the microcontroller of the sensor with digital output realize zero offset compensation, lanerization, thermal compensation and calibration of the transfer coefficient of the primary converter of this sensor.
Электронное устройство безопасности, реализующее предложенный способ настройки, работает следующим образом.An electronic safety device that implements the proposed configuration method works as follows.
Перед началом работы крана крановщик (оператор) при помощи органов управления 4, расположенных на цифровом вычислителе (электронном блоке) 1, вводит в микроконтроллер 3 параметры, определяющие режимы работа крана - положение выдвижных опор, кратность запасовки грузового полиспаста, наличие, длину и угол наклона гуська и т.д., если для данной конструкции крана ввод этих параметров является необходимым. Введенные параметры сохраняются в энергонезависимом (Flash) запоминающем устройстве 6 или в памяти (в EEPROM) микроконтроллера 3. Зона допустимых значений положения стрелового оборудования крана вводится крановщиком при задании параметров координатной защиты при помощи органов управления 4 и также сохраняется в памяти микроконтроллера 3 или в запоминающем устройстве 6.Before starting the operation of the crane, the crane operator (operator), using the controls 4 located on the digital computer (electronic unit) 1, enters into the microcontroller 3 parameters that determine the operation modes of the crane - the position of the sliding supports, the frequency of storage of the chain hoist, the presence, length and angle of inclination jib, etc., if for a given crane design these parameters are necessary. The entered parameters are stored in non-volatile (Flash) storage device 6 or in the memory (in EEPROM) of the microcontroller 3. The zone of permissible values of the position of the crane boom equipment is entered by the crane operator when setting the coordinate protection parameters using controls 4 and is also stored in the memory of the microcontroller 3 or in the memory device 6.
Управление краном осуществляется путем перемещения крановщиком органов управления (рукояток, рычагов и т.п.), например гидравлическими распределителями крана, в соответствующих направлениях. Для осуществления какого-либо движения крана необходимо как наличие управляющего воздействия крановщика, так и отсутствие блокирования этого движения со стороны исполнительного устройства 9.The crane is controlled by the crane operator moving the controls (handles, levers, etc.), for example, with hydraulic distributors of the crane, in the appropriate directions. To implement any movement of the crane, both the presence of the control action of the crane operator and the absence of blocking this movement from the side of the actuator 9 are necessary.
При отсутствии перегрузки крана и при нахождении его стрелы в зоне допустимых положений по координатной защите микроконтроллер 3 формирует сигнал управления выходным устройством 8 и, соответственно, исполнительным устройством 9, разрешающий движения крана.In the absence of a crane overload and when its boom is in the zone of permissible positions for coordinate protection, the microcontroller 3 generates a control signal for the output device 8 and, accordingly, the actuator 9, allowing the movement of the crane.
С помощью датчиков 2 реализуются каналы измерения параметров и режимов работы крана, характеризующих его нагрузку, положение грузоподъемного (стрелового) оборудования и т.д., а также, при необходимости, управляющие воздействия крановщика. Соответственно, под каналом измерения (или измерительным каналом) подразумевается вся совокупность элементов устройства, образующая путь прохождения и преобразования измерительного сигнала от входа (датчика) до получения цифрового значения этого параметра или режима в микроконтроллере 3 цифрового вычислителя 1.Using sensors 2, channels for measuring the parameters and operating modes of the crane, characterizing its load, the position of the lifting (boom) equipment, etc., and, if necessary, the control actions of the crane operator, are implemented. Accordingly, the measurement channel (or measuring channel) means the entire set of elements of the device, forming the path of the transmission and conversion of the measuring signal from the input (sensor) to obtain the digital value of this parameter or mode in the microcontroller 3 of digital computer 1.
Микроконтроллер 3 работает по программе, записанной в его памяти или в запоминающем устройстве 6, и через устройство ввода/вывода информации 7 по мультиплексному каналу обмена данными или по отдельным линиям связи получает от датчиков 2 значения параметров работы крана. На основании этих значений микроконтроллер 3 определяет текущую нагрузку крана и положение его грузоподъемного (стрелового) оборудования. Для определения текущей нагрузки крана и/или текущего положения его стрелы или грузозахватного органа, в общем случае, используется математическая модель крана, также записанная в памяти микроконтроллера 3 или в запоминающем устройстве 6.The microcontroller 3 operates according to the program recorded in its memory or in the storage device 6, and through the input / output device information 7 via the multiplex data exchange channel or through individual communication lines receives from the sensors 2 the values of the parameters of the crane. Based on these values, the microcontroller 3 determines the current load of the crane and the position of its lifting (boom) equipment. To determine the current load of the crane and / or the current position of its boom or load-gripping body, in general, a mathematical model of the crane is also used, also recorded in the memory of the microcontroller 3 or in the storage device 6.
При необходимости могут осуществляться преобразования выходных сигналов датчиков 2. Это имеет место в случае, когда текущая нагрузка крана и/или положение его стрелы или грузозахватного органа измеряются косвенным образом - например, при определении нагрузки стрелового гидравлического крана по давлениям в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра подъема стрелы.If necessary, the output signals of the sensors 2 can be converted. This takes place when the current load of the crane and / or the position of its boom or load-gripping body are measured indirectly - for example, when determining the load of a hydraulic boom crane from the pressures in the rod and piston cavities of the lifting hydraulic cylinder arrows.
Допустимые режимы нагружения в виде грузовых характеристик крана хранятся в памяти микроконтроллера 3 или в запоминающем устройстве 6.Permissible loading modes in the form of crane loading characteristics are stored in the memory of the microcontroller 3 or in the storage device 6.
Микроконтроллер 3 цифрового вычислителя 1 осуществляет сравнение текущей нагрузки (массы поднимаемого груза или грузового момента) крана с предельно допустимым значением нагрузки, а также сравнение фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, заданных при введении координатной защиты. В зависимости от результатов этих сравнений микроконтроллер 3 подает на выходное устройство 8 сигнал отключения соответствующего исполнительного устройства 9. Благодаря этому формируются необходимые характеристики отключения движений крана, обеспечивающие его автоматическую защиту от перегрузки и от столкновений стрелового оборудования с препятствиями. Одновременно наиболее важные параметры работы крана при помощи индикаторов 5 отображаются на лицевой панели цифрового вычислителя (электронного блока) 1.The microcontroller 3 of the digital computer 1 compares the current load (mass of the load or load moment) of the crane with the maximum allowable load value, as well as compares the actual position of the lifting equipment with the zone of permissible positions specified when the coordinate protection was introduced. Depending on the results of these comparisons, the microcontroller 3 supplies the output device 8 with a shutdown signal of the corresponding actuator 9. Due to this, the necessary shutdown characteristics of the crane movements are formed, which ensure its automatic protection against overload and collision of boom equipment with obstacles. At the same time, the most important parameters of the crane using indicators 5 are displayed on the front panel of a digital computer (electronic unit) 1.
Кроме реализации защиты крана микроконтроллер 3 работает также в режиме настройки устройства безопасности. Программа его работы в этом режиме также разрабатывается при проектировании электронного устройства безопасности и сохраняется в памяти микроконтроллера или в запоминающем устройстве 6.In addition to implementing crane protection, the microcontroller 3 also works in the security device configuration mode. The program of his work in this mode is also developed during the design of the electronic safety device and stored in the memory of the microcontroller or in the storage device 6.
Настройка устройства безопасности осуществляется непосредственно на грузоподъемном кране либо перед началом выполнения грузоподъемных операций (в режиме настройки), либо непосредственно во время работы крана. Настройка необходима после первичного монтажа электронного устройства безопасности на кран, после ремонта или замены какой-либо составной части этого устройства или крана, а также периодически в процессе его эксплуатации на грузоподъемном кране. Эта необходимость обусловлена отсутствием или неточностью нормализации выходных сигналов датчиков 2, разбросами параметров различных кранов (отличиями в геометрических размерах, в массе и т.п.), неточностью установки датчиков на грузоподъемный кран - погрешностью монтажа (приварки) элементов крепления и т.п. и изменениями (дрейфом) параметров электронного устройства безопасности в эксплуатации, в частности дрейфом смещения нуля и чувствительности его датчиков 2.The safety device is set up directly on the crane, either before starting the lifting operations (in the setting mode), or directly during the operation of the crane. The setting is necessary after the initial installation of the electronic safety device on the crane, after the repair or replacement of any component of this device or crane, and also periodically during its operation on the crane. This need is due to the absence or inaccuracy of the normalization of the output signals of the sensors 2, the scatter of the parameters of various cranes (differences in geometric dimensions, weight, etc.), the inaccuracy of installing the sensors on a hoisting crane - an error in the installation (welding) of fasteners, etc. and changes (drift) of the parameters of the electronic safety device in operation, in particular the drift of the zero offset and the sensitivity of its sensors 2.
Принцип настройки базируется на том, что при перемещении груза краном и, соответственно, при изменении вылета, длины и угла наклона стрелы значение сигнала в канале измерения его нагрузки должно оставаться неизменным. Равным образом при подъеме одного и того же груза в разных точках грузовой характеристики крана значение сигнала в этом канале измерения также должно оставаться неизменным. Причем это справедливо как при подъеме и перемещении эталонного груза, так и груза произвольной массы. Если, например, при опускании стрелы с грузом происходит увеличение/уменьшение сигнала в канале измерения его массы и, соответственно, показаний этой массы на индикаторах 5, то это, очевидно, вызвано неправильной настройкой электронного устройства безопасности (если груз не касается погрузочной/разгрузочной площадки или каких-либо препятствий, то его масса, очевидно, остается неизменной).The tuning principle is based on the fact that when the load is moved by a crane and, accordingly, when the departure, length and angle of the boom are changed, the signal value in the channel for measuring its load should remain unchanged. Similarly, when lifting the same load at different points of the crane's load characteristic, the signal value in this measurement channel should also remain unchanged. Moreover, this is true both when lifting and moving the reference load, and cargo of arbitrary mass. If, for example, when lowering the boom with the load, there is an increase / decrease in the signal in the channel for measuring its mass and, accordingly, the readings of this mass on indicators 5, then this is obviously due to incorrect configuration of the electronic safety device (if the load does not touch the loading / unloading platform or any obstacles, then its mass, obviously, remains unchanged).
Значения сигналов в канале измерения массы поднимаемого груза или грузового момента (с целью последующего ограничения нагрузки крана) имеют однозначную функциональную зависимость от выходных сигналов датчиков нагрузки, длины и угла наклона стрелы:The values of the signals in the channel for measuring the mass of the lifted cargo or the load moment (with the aim of further limiting the crane load) have an unambiguous functional dependence on the output signals of the load sensors, the length and angle of the boom:
где m - результат измерения массы (веса) поднимаемого груза;where m is the result of measuring the mass (weight) of the load being lifted;
М - результат измерения грузового момента (М=m×R, где R - вылет грузозахватного органа);M is the result of measuring the load moment (M = m × R, where R is the departure of the load-gripping body);
Ψ, Ф - функции, определяемые конструкцией грузоподъемного крана, размещением на кране датчиков параметров его работы и составленные на основании математической модели крана;Ψ, Ф - functions determined by the design of the crane, the placement of sensors on the crane of the parameters of its operation and compiled on the basis of the mathematical model of the crane;
F - значение входного сигнала датчика нагрузки (усилия или давления);F is the value of the input signal of the load sensor (force or pressure);
L - значение выходного сигнала датчика длины стрелы;L is the value of the output signal of the boom length sensor;
α - значение выходного сигнала датчика угла наклона стрелы.α is the value of the output signal of the boom angle sensor.
Настройка устройства безопасности на первом этапе осуществляется при отсутствии нагрузки на грузозахватном органе крана.The setup of the safety device at the first stage is carried out in the absence of load on the load gripping organ of the crane.
При отсутствии нагрузки на грузозахватном органе (при «пустой» стреле), из-за неточности нормализации выходных сигналов датчиков 2, отличий конструктивных параметров различных кранов, неточности и неидентичности установки датчиков на грузоподъемный кран и изменений параметров устройства безопасности в эксплуатации значение вычисленной цифровым вычислителем 1 по формулам (1) массы (веса) поднимаемого груза или грузового момента (создаваемого грузом) не равно нулю:In the absence of load on the load-gripping body (with an "empty" boom), due to inaccuracy in the normalization of the output signals of the sensors 2, differences in the design parameters of different cranes, inaccuracy and non-identity of the sensors installed on the crane and changes in the parameters of the safety device in operation, the value calculated by the digital computer 1 according to formulas (1) the mass (weight) of the load being lifted or the load moment (created by the load) is not equal to zero:
где Fo - значение входного сигнала датчика нагрузки (усилия или давления) при «пустой» стреле.where F o - the value of the input signal of the load sensor (force or pressure) when the "empty" boom.
Очевидно, что при нулевом фактическом значении нагрузки (массы) на грузозахватном органе - фактической массы поднимаемого груза (mг=0) значение входного сигнала датчика нагрузки в общем случае не равно 0 (Fo≠0), поскольку на этот датчик, кроме веса (массы) на грузозахватном органе воздействует также вес пустой стрелы, грузозахватного органа и грузовых канатов.Obviously, at a zero actual value of the load (mass) on the gripping body — the actual mass of the load lifted (m g = 0), the value of the input signal of the load sensor is generally not 0 (F o ≠ 0), since this sensor, in addition to weight (masses) on the load gripping body also affects the weight of the empty boom, load gripping body and cargo ropes.
Настройка устройства безопасности может осуществляться путем сложения/вычитания сигналов в каналах измерения нагрузки m или М с настроечными коэффициентами, которые принимаются равными по величине и противоположными по знаку вычисленным значениям массы поднимаемого груза или грузового момента в том интервале времени, в котором нагрузка на грузозахватном органе отсутствует, т.е.:The security device can be configured by adding / subtracting signals in the load measuring channels m or M with tuning factors that are assumed equal in magnitude and opposite in sign to the calculated values of the mass of the load being lifted or of the load moment in that time interval in which there is no load on the load gripping body i.e.:
Формулы (3) иллюстрируют простейший вариант реализации настройки устройства безопасности на кране без груза: в те интервалы времени, в которых нагрузка на грузозахватном органе отсутствует, микроконтроллер 3 цифрового вычислителя 1 по формулам (2) определяет значение массы (веса) поднимаемого груза mo или грузового момента Мо и сохраняет это значение в энергонезависимой памяти микроконтроллера 3 или в запоминающем устройстве 6.Formulas (3) illustrate the simplest implementation option for setting up a safety device on a crane without cargo: at those time intervals in which there is no load on the gripping body, the microcontroller 3 of digital computer 1 determines the mass (weight) of the load to be lifted m o or (2) load moment M about and saves this value in the non-volatile memory of the microcontroller 3 or in the storage device 6.
Далее для определения фактического значения массы поднимаемого груза m или грузового момента М микроконтроллер 3 по одной из формул (3) осуществляет вычитание значений сигнала в канале измерения массы или грузового момента крана и считанного из энергонезависимой памяти значения настроечного параметра mo или Мо. Полученное по формуле (3) значение микроконтроллер 3 сравнивает с допустимым значением этого параметра в данной точке грузовой характеристики крана и в зависимости от результатов этого сравнения формирует управляющий сигнал, который через устройство ввода/вывода информации 7 поступает на исполнительное устройство 8.Further, for determining the actual values of the mass m of the lifted load or the load moment M microcontroller 3 to one of the formulas (3) carries out subtraction of the channel measurement signal values mass or load moment of the crane and read from the nonvolatile memory the tuning parameter values or m o M o. The value obtained by the formula (3), the microcontroller 3 compares with the permissible value of this parameter at a given point of the cargo characteristics of the crane and, depending on the results of this comparison, generates a control signal, which through the input / output device 7 is supplied to the actuator 8.
Для повышения точности настройки значения настроечных параметров mo и Мо, в общем случае, определяются при различных значениях длины и/или угла наклона стрелы и запоминаются в виде функций:To increase the accuracy of the settings, the values of the tuning parameters m o and M o , in the General case, are determined at various values of the length and / or angle of the boom and are stored in the form of functions:
Это запоминание осуществляется в виде формулы или в виде таблицы с аппроксимацией промежуточных значений. В отдельных случаях возможно представление настроечного параметра mо или Мо в виде функции одного параметра, например угла α для крана с фиксированной длиной стрелы.This memorization is carried out in the form of a formula or in the form of a table with approximation of intermediate values. In some cases, it is possible to represent the tuning parameter m о or М о as a function of one parameter, for example, the angle α for a crane with a fixed boom length.
Другой вариант реализации первого этапа настройки устройства безопасности на кране (настройки без груза) заключается в сложении и/или умножении выходных сигналов датчиков в каналах измерения нагрузки, вылета и/или угла наклона стрелы и сигналов на сигналы, соответствующие настроечным параметрам.Another embodiment of the first stage of adjusting the safety device on the crane (settings without a load) is to add and / or multiply the output signals of the sensors in the channels for measuring the load, departure and / or angle of the boom and signals to signals corresponding to the tuning parameters.
В частности, если известно, что основной причиной нестабильности параметров устройства безопасности является дрейф нулевого уровня (или напряжения смещения) датчиков в канале измерения нагрузки, то значения массы поднимаемого груза или грузового момента определяются по формулам:In particular, if it is known that the main cause of the instability of the safety device parameters is the drift of the zero level (or bias voltage) of the sensors in the load measurement channel, then the values of the mass of the load or load moment are determined by the formulas:
где ΔF - настроечный параметр, значение которого априорно неизвестно.where ΔF is a tuning parameter whose value is a priori unknown.
В этом случае задача цифрового вычислителя 1 заключается в определении величины неизвестного коэффициента ΔF, сохранении его в энергонезависимой памяти 6 и в его последующем использовании при последующих вычислениях массы поднимаемого груза или грузового момента по формулам (5).In this case, the task of digital computer 1 is to determine the value of the unknown coefficient ΔF, store it in non-volatile memory 6 and in its subsequent use in subsequent calculations of the mass of the lifted load or load moment according to formulas (5).
Поскольку при отсутствии нагрузки на грузозахватном органе (при F=Fo), значения m и М должны быть равны нулю, определение настроечного параметра ΔF можно осуществить с использованием одной из формул:Since in the absence of load on the load-gripping body (at F = F o ), the values of m and M must be equal to zero, the determination of the tuning parameter ΔF can be carried out using one of the formulas:
Путем математических преобразований эти формулы приводятся к виду:By mathematical transformations, these formulas are reduced to the form:
Цифровой вычислитель 1 имеет возможность определить неизвестное значение настроечного параметра ΔF либо путем прямого перебора всех возможных его значений из условия достижения m=0 или М=0, либо путем вычислений по любой из формул (7), реализованных в программе его работы.Digital computer 1 has the ability to determine the unknown value of the tuning parameter ΔF either by direct enumeration of all its possible values from the condition of reaching m = 0 or M = 0, or by calculations using any of formulas (7) implemented in the program of its work.
Если же известно, что основной причиной нестабильности параметров устройства безопасности является дрейф коэффициента передачи (чувствительности) датчиков в канале измерения нагрузки, то значения массы поднимаемого груза или грузового момента определяются по формулам:If it is known that the main reason for the instability of the parameters of the safety device is the drift of the transmission coefficient (sensitivity) of the sensors in the load measurement channel, then the values of the mass of the load or load moment are determined by the formulas:
т.е. осуществляется не сложение, а перемножение значений входного сигнала датчика нагрузки F и настроечного параметра ΔF. В остальном процедура определения значения настроечного параметра ΔF и проведения настройки устройства безопасности не отличается от описанной выше.those. it is not the addition, but the multiplication of the values of the input signal of the load sensor F and the tuning parameter ΔF. Otherwise, the procedure for determining the value of the tuning parameter ΔF and setting up the safety device does not differ from that described above.
Наконец, если причиной нестабильности параметров устройства безопасности является дрейф как нулевого уровня (напряжения смещения), так и коэффициента передачи (чувствительности) датчиков в канале измерения нагрузки, то значения массы поднимаемого груза или грузового момента определяются по формулам:Finally, if the cause of the instability of the safety device parameters is the drift of both the zero level (bias voltage) and the transmission coefficient (sensitivity) of the sensors in the load measuring channel, then the values of the mass of the load or load moment are determined by the formulas:
т.е. используются одновременно два настроечных параметра: ΔF1 и ΔF2.those. two tuning parameters are used simultaneously: ΔF1 and ΔF2.
Для их определения используются уравнения:To determine them, use the equations:
В этом случае для определения значений настроечных параметров ΔF1 и ΔF2 необходимо провести настройку после получения исходных данных для настройки не менее чем при двух различных значениях длины L и/или угла наклона стрелы α, которые встречаются в различных частях одного цикла подъема/опускания и перемещения груза или в различных циклах. Т.е. для цифрового вычислителя 1 задача определения настроечных параметров в процессе нормальной работы устройства безопасности (без переключения в режим настройки) сводится к решению системы двух уравнений (10) с двумя неизвестными. Алгоритмы и программы таких решений общеизвестны. Далее значения настроечных параметров ΔF1 и ΔF2 запоминаются и с применением формул (9) аналогичным образом используются при настройке устройства безопасности.In this case, to determine the values of the tuning parameters ΔF1 and ΔF2, it is necessary to carry out the adjustment after receiving the initial data for tuning at least two different values of the length L and / or the angle of the boom α, which are found in different parts of the same cycle of lifting / lowering and moving the load or in various cycles. Those. for digital computer 1, the task of determining the tuning parameters during normal operation of the safety device (without switching to the setting mode) is reduced to solving a system of two equations (10) with two unknowns. Algorithms and programs for such decisions are well known. Further, the values of the tuning parameters ΔF1 and ΔF2 are stored and, using formulas (9), are similarly used when setting up the safety device.
Регулирование при настройке устройства безопасности может производиться также не в канале измерения нагрузки, а в канале измерения вылета и/или угла наклона стрелы. В этом случае в формулах (8) и (9) аналогичным образом осуществляется сложение и/или умножение значений выходного сигнала датчика длины стрелы L и датчика угла наклона стрелы α с соответствующими настроечными параметрами, т.е. в общем случае:Regulation when setting up the safety device can also be carried out not in the load measurement channel, but in the measurement channel of the departure and / or boom angle. In this case, in formulas (8) and (9), the addition and / or multiplication of the values of the output signal of the boom length sensor L and the boom angle sensor α with the corresponding tuning parameters is carried out in a similar way, i.e. in general:
Это приводит лишь к увеличению размерности задачи определения значений всех настроечных параметров ΔF1, ΔF2, AL1, AL2, Δα1 и Δα2 - к необходимости решения при помощи цифрового вычислителя 1 системы 6-ти уравнений с 6-ю неизвестными при F=Fo, m=0 и М=0 на основании данных, полученных не менее чем при 6-ти различных значениях длины и угла наклона стрелы. В остальном процедура настройки устройства безопасности не отличается от описанной. При этом значения указанных настроечных параметров также могут определяться в виде функции измеряемых параметров F, L и/или α и, соответственно, сохраняться в энергонезависимой памяти микроконтроллера 3 цифрового вычислителя 1 или в запоминающем устройстве 6, например, в табличной форме с последующей аппроксимацией их величин при промежуточных значениях F, L и/или α.This only leads to an increase in the dimension of the problem of determining the values of all tuning parameters ΔF 1 , ΔF 2 , AL 1 , AL 2 , Δα 1 and Δα 2 - to the need to solve using a digital computer 1 a system of 6 equations with 6 unknowns at F = F o , m = 0 and M = 0 based on data obtained with at least 6 different values of the length and angle of the boom. Otherwise, the procedure for setting up a security device does not differ from that described. Moreover, the values of these tuning parameters can also be determined as a function of the measured parameters F, L and / or α and, accordingly, stored in the non-volatile memory of the microcontroller 3 of the digital computer 1 or in the storage device 6, for example, in a tabular form with the subsequent approximation of their values at intermediate values of F, L and / or α.
При практической реализации настройки, с целью ее упрощения, целесообразно исключить ряд настроечных параметров ΔF1, ΔF2, ΔL1, ΔL2, Δα1 и Δα2, сохранив определение только наиболее значимых из них. Критерий значимости - степень влияния каждого из указанных настроечных параметров на точность определения загрузки крана.In the practical implementation of the setting, in order to simplify it, it is advisable to exclude a number of tuning parameters ΔF 1 , ΔF 2 , ΔL 1 , ΔL 2 , Δα 1 and Δα 2 , while retaining the definition of only the most significant of them. Significance criterion is the degree of influence of each of the specified tuning parameters on the accuracy of determining the crane load.
Выражения (3) или (11), как итог первого этапа настройки устройства на кране (настройки без груза), могут быть преобразованы и представлены в виде:Expressions (3) or (11), as a result of the first stage of setting up the device on the crane (settings without a load), can be converted and presented in the form:
где Ψо и Фо - функции Ψ и Ф, скорректированные с учетом полученных значений настроечных параметров - всех параметров ΔF1, ΔF2, ΔL1, ΔL2, Δα1 и Δα2 или их части.where Ψ о and Ф о are the functions Ψ and Ф, adjusted taking into account the obtained values of the tuning parameters - all parameters ΔF 1 , ΔF 2 , ΔL 1 , ΔL 2 , Δα 1 and Δα 2 or their parts.
Практика показывает, что настройка устройства безопасности на кране без груза на его грузозахватном органе обеспечивает достаточно высокую точность формирования характеристики отключения этого устройства при работе крана с малыми нагрузками и при больших вылетах, когда собственный вес стрелы составляет существенную часть общей нагрузки крана. Однако при работе с большими нагрузками и особенно при больших длинах стрелы и малых вылетах (при больших значениях L и α) точность настройки оказывается недостаточной. Это обусловлено прогибом стрелы под нагрузкой. Причем этот прогиб в общем случае имеет нелинейную зависимость от момента сил изгиба стрелы.Practice shows that setting up a safety device on a crane without a load on its load-gripping body provides a sufficiently high accuracy of generating the shutdown characteristics of this device when the crane is working with low loads and at high outreach, when the dead weight of the boom is a significant part of the total load of the crane. However, when working with large loads, and especially with large boom lengths and short overhangs (for large values of L and α), the adjustment accuracy is insufficient. This is due to the deflection of the boom under load. Moreover, this deflection in the general case has a nonlinear dependence on the moment of the bending forces of the boom.
Поэтому для обеспечения необходимой точности настройки, дополнительно проводится настройка устройства безопасности на кране с грузом. Для такой настройки может использоваться как груз известной массы (тарированный груз), так и груз с априорно неизвестной массой.Therefore, to ensure the necessary adjustment accuracy, an additional safety device is set up on the crane with the load. For such a setting, a load of known mass (tared load) or a load with a priori unknown mass can be used.
В этом случае значение сигнала в канале измерения массы грузаIn this case, the signal value in the channel for measuring the mass of the cargo
где Fx - значение входного сигнала датчика нагрузки (усилия или давления).where F x is the value of the input signal of the load sensor (force or pressure).
Недостаточно точный учет прогиба стрелы приводит к тому, что m≠mх, т.е. значение сигнала в канале измерения груза m не соответствует его фактическому значению mх на грузозахватном органе крана. Поэтому необходим второй этап настройки устройства безопасности - настройка на кране с грузом.Insufficiently accurate accounting for the deflection of the boom leads to the fact that m ≠ m x , i.e. the value of the signal in the channel for measuring cargo m does not correspond to its actual value m x on the load-gripping organ of the crane. Therefore, the second step in setting up the safety device is necessary - tuning on a crane with a load.
В первом приближении эта настройка может осуществляться с использованием формулыAs a first approximation, this adjustment can be carried out using the formula
где Δα - настроечный параметр, учитывающий величину прогиба стрелы.where Δα is a tuning parameter that takes into account the deflection of the boom.
Если настройка осуществляется с грузом известной массы, то для настройки достаточно в ручном режиме при помощи оператора (крановщика) подобрать, т.е. ввести в микроконтроллер 3 при помощи органов управления 4, значение настроечного параметра Δα из условия совпадения измеренного и фактического значений массы груза.If the adjustment is carried out with a load of known mass, then for adjustment in manual mode it is enough to select using the operator (crane operator), i.e. enter into the microcontroller 3 using the controls 4, the value of the tuning parameter Δα from the condition of coincidence of the measured and actual values of the mass of the load.
Если же настройка осуществляется с грузом неизвестной массы или в автоматическом режиме, то микроконтроллер осуществляет расчет значения этого настроечного параметра Δα из условия обеспечения независимости результата измерения массы груза от длины и угла наклона стрелы.If the adjustment is carried out with a load of unknown mass or in automatic mode, the microcontroller calculates the value of this tuning parameter Δα from the condition of ensuring the independence of the result of measuring the mass of the load from the length and angle of the boom.
Задача усложняется тем, что величина Δα не является постоянной, а зависит от значений выходных сигналов датчиков - Fx, L, αThe task is complicated by the fact that Δα is not constant, but depends on the values of the output signals of the sensors - F x , L, α
Это требует необходимого набора данных по прогибу стрелы при различных пространственных положениях стрелы и при различных значениях массы поднимаемого груза, что усложняет задачу вычислений различных значений Δα и требует ее запоминания в виде таблиц или функций Fx, L, α. Но с учетом того, что вид формулы 15 может быть заранее пределен при проектировании устройства безопасности с использованием математической модели крана, эти вычисления не представляют сложности.This requires the necessary set of data on the deflection of the boom for various spatial positions of the boom and for different values of the mass of the lifted load, which complicates the task of calculating various values of Δα and requires its storage in the form of tables or functions F x , L, α. But taking into account the fact that the form of formula 15 can be predetermined in advance when designing a safety device using a mathematical model of a crane, these calculations are not difficult.
Другим вариантом упрощения настройки является прямое измерение деформации стрелы при помощи двух или более датчиков угла наклона ее различных частей. В этом случае при вычислениях нагрузки используется эквивалентное значение угла наклона стрелы, характеризующее величину вылета при текущем значении ее длины.Another option to simplify the setup is to directly measure the boom strain using two or more tilt sensors of its various parts. In this case, when calculating the load, the equivalent value of the tilt angle of the boom is used, which characterizes the magnitude of the departure at the current value of its length.
При проектировании устройства безопасности возможен также выбор других расчетных формул для вычисления и последующего учета настроечных параметров, что не имеет принципиального значения.When designing a safety device, it is also possible to select other calculation formulas for calculating and then taking into account the tuning parameters, which is not of fundamental importance.
Очевидно, что возможность настройки устройства безопасности без эталонных грузов автоматически означает возможность проверки этого устройства без такого груза. Для этого достаточно поднять краном какой-либо груз и осуществить изменение длины или угла наклона стрелы. При этом величина изменения величины груза, отображаемого на индикаторах 5, будет являться критерием точности работы устройства безопасности.Obviously, the ability to configure a safety device without reference weights automatically means the ability to test this device without such a load. To do this, it is enough to lift a load with a crane and change the length or angle of the boom. The magnitude of the change in the magnitude of the load displayed on the indicators 5 will be a criterion for the accuracy of the safety device.
Для повышения точности настройки дополнительно может осуществляться сглаживание сигналов в каналах измерения параметров работы крана в динамических режимах его работы. Это осуществляется цифровым вычислителем 1, в частности, путем усреднения значений этих сигналов, полученных через интервалы времени, величины которых устанавливают в зависимости от длительности переходных процессов изменения направления и/или скорости движения стрелы крана с грузом.To increase the accuracy of tuning, signal smoothing can additionally be carried out in the channels for measuring the crane operation parameters in dynamic modes of its operation. This is done by the digital computer 1, in particular, by averaging the values of these signals obtained at time intervals, the values of which are set depending on the duration of the transient processes of changing the direction and / or speed of the crane boom with load.
С целью автоматической компенсации дрейфа параметров устройства безопасности и, соответственно, повышения точности работы устройства безопасности и эффективности защиты крана значения настроечных параметров цифровым вычислителем 1 в автоматическом режиме могут определяться периодически - через предварительно заданные интервалы времени или через заданное число циклов подъема и перемещения груза. При этом для исключения возможности получения значений настроечных параметров с большими ошибками значения настроечных параметров целесообразно изменять с небольшим шагом, ограничивая их быстрое изменение.In order to automatically compensate for the drift of the parameters of the safety device and, accordingly, increase the accuracy of the safety device and the effectiveness of crane protection, the settings of the digital calculator 1 in the automatic mode can be determined periodically - at predetermined time intervals or after a specified number of load lifting and moving cycles. Moreover, to exclude the possibility of obtaining values of the tuning parameters with large errors, it is advisable to change the values of the tuning parameters with a small step, limiting their rapid change.
Из изложенного следует, что следствием реализации отличительных признаков заявленного технического решения является повышение точности настройки электронного устройства безопасности на грузоподъемном кране, обеспечение возможности контроля точности работы и правильности настройки электронного устройства безопасности на грузоподъемном кране в его нагруженном состоянии без применения эталонных грузов или крановых весов, а также повышение эффективности защиты грузоподъемного крана от перегрузок за счет автоматической компенсации дрейфа параметров электронного устройства безопасности непосредственно во время работы крана под нагрузкой.It follows from the foregoing that the consequence of the implementation of the distinguishing features of the claimed technical solution is to increase the accuracy of tuning the electronic safety device on the crane, providing the ability to control the accuracy and correct tuning of the electronic safety device on the crane in its loaded state without the use of reference weights or crane weights, and also increase the efficiency of protection of the crane against overload due to automatic compensation drift of electronic security device parameters during operation of the crane under load.
Источники информацииInformation sources
1. Сушинский В.А., Маш Д.М., Шишков Н.А. Приборы безопасности грузоподъемных кранов. Часть 1. - М.: Центр учебных и информационных технологий, 1996, стр.17.1. Sushinsky V.A., Mash D.M., Shishkov N.A. Safety devices for hoisting cranes. Part 1. - M .: Center for Educational and Information Technologies, 1996, p. 17.
2. RU 2262481 А, МПК 7 B66C 15/06, 23/88, 20.10.2005.2. RU 2262481 A, IPC 7 B66C 15/06, 23/88, 20.10.2005.
3. RU 2005116532 A, МПК7 B66C 1/00, 20.09.2005.3. RU 2005116532 A, IPC7 B66C 1/00, 09/20/2005.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006128558/11A RU2326803C2 (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | Method of load-lifting crane safety electronic device adjustment and safety electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006128558/11A RU2326803C2 (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | Method of load-lifting crane safety electronic device adjustment and safety electronic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006128558A RU2006128558A (en) | 2008-02-10 |
| RU2326803C2 true RU2326803C2 (en) | 2008-06-20 |
Family
ID=39266027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006128558/11A RU2326803C2 (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | Method of load-lifting crane safety electronic device adjustment and safety electronic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2326803C2 (en) |
-
2006
- 2006-08-04 RU RU2006128558/11A patent/RU2326803C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006128558A (en) | 2008-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8370031B2 (en) | Device for measuring a load at the end of a rope wrapped over a rod | |
| CN101142466A (en) | Device and method for measuring load weight on working machine | |
| CN111847335B (en) | Overhead working platform truck, bearing monitoring method, bearing monitoring device and storage medium | |
| RU2762456C2 (en) | Method for limiting the moment of load of a working rolling stock with a crane boom | |
| US7378950B2 (en) | Overload warning means for excavators | |
| CN110023231B (en) | Method for determining a load and control device for a hydraulic lifting device for carrying out said method | |
| DE102007020182A1 (en) | Movable component e.g. auto-hoist, height measuring method for e.g. forklift, involves measuring atmospheric pressures by barometers, and calculating height of reference point from both measured atmospheric values | |
| US20130018638A1 (en) | Systems and methods for actively biasing a loadpin | |
| RU2326803C2 (en) | Method of load-lifting crane safety electronic device adjustment and safety electronic device | |
| US11148914B2 (en) | Method for defining an optimized load curve for a crane, method and control device for controlling the load suspended from a crane on the basis of the optimized load curve | |
| US11174134B2 (en) | Apparatus for compensating diagonal pull in cranes | |
| CN110759281A (en) | Weighing method of telescopic arm structure, equipment and storage medium thereof | |
| RU2307061C1 (en) | Method of adjusting safeguard of load-lifting crane and safeguard used in crane | |
| RU2290361C2 (en) | Method of adjusting load-lifting crane safeguard | |
| JPS6187026A (en) | Control system for underpinning work | |
| US20140124718A1 (en) | Compensation of measuring errors in handling equipment | |
| RU2819298C2 (en) | Method of controlling and/or adjusting a lifting device associated with a vehicle | |
| CN212953954U (en) | Lifting hook height control device and crane | |
| RU111286U1 (en) | DEVICE FOR CALIBRATING, GRADING AND TESTING OF TENZOMETRIC WEIGHTS | |
| RU2260560C2 (en) | Method for controlling of load-lifting mechanisms | |
| KR20100034121A (en) | Automation system for lifting of heavy structure using 3d data | |
| KR0134952Y1 (en) | Weight measuring apparatus of wheel loader bucket | |
| RU2262481C2 (en) | Load-lifting crane safeguard adjustment method | |
| RU2335451C1 (en) | Protection system for lifting crane (versions) | |
| KR20240004829A (en) | Open-loop and/or closed-loop control method of vehicle-mounted lifting gear |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150805 |