RU2347736C2 - Control system of load-lifting crane (versions) - Google Patents
Control system of load-lifting crane (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347736C2 RU2347736C2 RU2007110865/11A RU2007110865A RU2347736C2 RU 2347736 C2 RU2347736 C2 RU 2347736C2 RU 2007110865/11 A RU2007110865/11 A RU 2007110865/11A RU 2007110865 A RU2007110865 A RU 2007110865A RU 2347736 C2 RU2347736 C2 RU 2347736C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crane
- cargo
- control unit
- load
- microprocessor control
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
- Jib Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах контроля, защиты и управления грузоподъемных кранов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in control systems, protection and control of hoisting cranes.
Известно устройство для автоматического управления операциями по перемещению грузов на площадке складирования, содержащее бортовой компьютер, управляющий двигателями перемещения грузозахватного органа крана по соответствующим осям в зависимости от информации, поступающей с датчиков местоположения груза. Бортовой компьютер связан с центром управления посредством радиоканала [1].A device for automatically controlling the operations of moving goods at the storage site, containing an on-board computer that controls the motors for moving the crane body on the corresponding axes depending on the information received from the sensors of the cargo location. The on-board computer is connected to the control center via a radio channel [1].
Недостатком этого устройства является недостаточная безопасность работы крана, вызванная отсутствием его защиты от перегрузки и от столкновений с различными препятствиями при работе в стесненных условиях.The disadvantage of this device is the insufficient safety of the crane, due to the lack of protection against overload and from collisions with various obstacles when working in cramped conditions.
Известна также система управления грузоподъемного крана, содержащая бортовой микропроцессорный блок управления и подключенные к нему исполнительный блок (исполнительное устройство) и датчики параметров работы крана. Управление краном в этой системе осуществляется при помощи органов ручного управления, взаимодействующих с микропроцессорным блоком управления и с исполнительными устройствами крана [2].Also known is a crane control system comprising an onboard microprocessor control unit and an actuator unit (actuator) and crane operation sensors connected thereto. The control of the crane in this system is carried out by means of manual controls interacting with the microprocessor control unit and with actuating devices of the crane [2].
В процессе работы крана бортовой микропроцессорный блок управления вычисляет текущие значения нагрузки и координат пространственного положения стрелы и грузозахватного органа крана, сравнивает вычисленные значения этих параметров с их допустимыми значениями и формирует, в зависимости от результатов этих сравнений, сигналы управления исполнительным устройством, направленные на блокирование опасных движений грузоподъемного крана. Благодаря этому в известной системе обеспечивается защита крана от перегрузки и от столкновений с различными препятствиями (координатная защита).During the operation of the crane, the onboard microprocessor control unit calculates the current values of the load and the coordinates of the spatial position of the boom and the load-gripping organ of the crane, compares the calculated values of these parameters with their permissible values and generates, depending on the results of these comparisons, control signals of the actuator aimed at blocking dangerous movements of the crane. Due to this, the known system provides protection of the crane against overload and from collisions with various obstacles (coordinate protection).
Однако данная система управления не предотвращает попытки подъема груза, превышающего максимальную грузоподъемность крана. Это, особенно с учетом возможных отказов системы управления (системы защиты), приводит к снижению безопасности его работы.However, this control system does not prevent attempts to lift a load exceeding the maximum lifting capacity of the crane. This, especially taking into account possible failures of the control system (protection system), leads to a decrease in the safety of its operation.
Кроме того, в известной системе не обеспечивается определение и реализация безопасной траектории перемещения груза, блокирование непреднамеренного освобождения груза при его перемещении, а также блокирование движений крана стропальщиком или иным лицом, находящимся вне грузоподъемного крана. Это также приводит к снижению безопасности работы крана.In addition, the known system does not provide the definition and implementation of a safe trajectory of the movement of goods, blocking the unintentional release of cargo during its movement, as well as blocking the movements of the crane with a slinger or another person outside the crane. This also reduces the safety of the crane.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предложенное техническое решение во всех вариантах его реализации, является повышение безопасности работы крана. Это достигается за счет:The technical result, the achievement of which the proposed technical solution in all versions of its implementation is directed, is to increase the safety of the crane. This is achieved by:
- исключения возможности подъема и перемещения груза, превышающего грузоподъемность крана;- exclusion of the possibility of lifting and moving cargo exceeding the capacity of the crane;
- обеспечения возможности остановки работы крана стропальщиком, диспетчером или иным лицом, имеющим возможность дистанционного контроля работы крана;- providing the possibility of stopping the operation of the crane by a slinger, dispatcher or other person having the ability to remotely control the operation of the crane;
- вычисления и реализации безопасной траектории перемещения груза.- calculation and implementation of a safe trajectory of cargo movement.
Дополнительными техническими результатами являются повышение производительности работы и удобства управления краном, уменьшение раскачивания груза при его перемещении, а также обеспечение документирования работы крана и контроля его работы со стационарного пункта.Additional technical results are an increase in productivity and ease of control of the crane, a decrease in the swinging of the load when moving it, as well as the documentation of the crane and control of its operation from a stationary point.
В системе управления грузоподъемного крана, содержащей бортовой микропроцессорный блок управления и соединенное с ним или входящее в его состав, по меньшей мере, одно исполнительное устройство, а также органы управления краном, выполненные с возможностью передачи управляющих воздействий крановщика в бортовой микропроцессорный блок управления и/или на исполнительные устройства крана, этот технический результат достигается за счет дополнительного использования средства идентификации поднимаемого и/или перемещаемого груза и устройства проводной и/или беспроводной связи этого средства с бортовым микропроцессорным блоком управления, который выполнен с возможностью формирования сигналов блокирования или разрешения движений грузоподъемного крана в зависимости от сигналов идентификации груза. Указанные сигналы блокирования или разрешения движений крана передаются, по меньшей мере, на одно исполнительное устройство. Система может содержать датчики параметров работы крана, подключенные к бортовому микропроцессорному блоку управления. К ним относятся, в частности, датчики нагрузки и/или пространственного положения стрелы и/или грузозахватного органа крана. В этом случае бортовой микропроцессорный блок управления дополнительно осуществляет сравнение измеренных значений параметров работы крана с их предельно допустимыми значениями и формирование сигналов блокирования опасных движений крана в зависимости от результатов этого сравнения.In a control system for a crane containing an onboard microprocessor control unit and connected to or included in it, at least one actuating device, as well as crane controls, configured to transmit the control actions of the crane operator to the onboard microprocessor control unit and / or on crane actuators, this technical result is achieved through the additional use of means of identification of the lifted and / or transported cargo and device wired and / or wireless communication of this means with an onboard microprocessor control unit, which is configured to generate blocking signals or permit movements of a crane depending on the cargo identification signals. These signals blocking or permitting movements of the crane are transmitted to at least one actuator. The system may contain sensors of parameters of the crane connected to the on-board microprocessor control unit. These include, in particular, load and / or spatial position sensors of the boom and / or crane body. In this case, the onboard microprocessor control unit additionally compares the measured values of the crane operation parameters with their maximum permissible values and generates signals to block dangerous movements of the crane depending on the results of this comparison.
Для достижения указанного технического результата средство идентификации поднимаемого и/или перемещаемого груза может быть выполнено в виде считывателя штрих-кода, нанесенного на груз, или радиометки, прикрепленной к грузу или расположенной вблизи него. В этом случае бортовой микропроцессорный блок управления выполнен с возможностью формирования сигналов разрешения или блокирования движений крана с учетом возможности подъема и/или перемещения груза с принятым идентификатором из условия предотвращения перегрузки крана и/или соблюдения установленного порядка выполнения погрузочно-разгрузочных работ, представленного в памяти этого блока в виде набора идентификаторов грузов, разрешенных к подъему и/или перемещению краном.To achieve the specified technical result, the means of identification of the lifted and / or transported cargo can be made in the form of a barcode reader applied to the cargo, or RFID tags attached to or located near the cargo. In this case, the on-board microprocessor control unit is configured to generate signals for allowing or blocking crane movements, taking into account the possibility of lifting and / or moving cargo with the accepted identifier, in order to prevent crane overload and / or to comply with the established procedure for loading and unloading operations presented in the memory of this block in the form of a set of cargo identifiers allowed to be lifted and / or moved by a crane.
Система может дополнительно содержать мобильный носитель информации, выполненный, в частности, в виде Flash-карты или накопителя Flash USB Drive, в который предварительно записан набор признаков или идентификаторов грузов, разрешенных к подъему и/или перемещению данным краном. При этом бортовой микропроцессорный блок управления выполнен с возможностью считывания этих идентификаторов.The system may further comprise a mobile storage medium, made, in particular, in the form of a Flash card or Flash USB Drive, into which a set of signs or identifiers of goods are allowed to be lifted and / or moved by this crane. In this case, the onboard microprocessor control unit is configured to read these identifiers.
В состав системы могут входить датчики местоположения груза, прикрепленные к грузу или расположенные вблизи него, и устройство считывания местоположения груза, установленное на кране и соединенное с бортовым микропроцессорным блоком управления краном, который выполнен с возможностью формирования сигналов управления исполнительными устройствами крана из условия обеспечения автоматического приближения грузозахватного органа крана к грузу.The system may include cargo location sensors attached to or located near the cargo and a cargo location reading device mounted on the crane and connected to the on-board microprocessor-based crane control unit, which is configured to generate control signals for crane actuators from the condition of automatic approximation crane body to the load.
Во втором варианте системы управления грузоподъемного крана, содержащей бортовой микропроцессорный блок управления и соединенное с ним или входящее в его состав, по меньшей мере, одно исполнительное устройство, а также, по меньшей мере, один орган управления краном, выполненный с возможностью передачи управляющих воздействий крановщика в бортовой микропроцессорный блок управления и/или, по меньшей мере, на одно исполнительное устройство крана, указанный технический результат достигается тем, что бортовой микропроцессорный блок управления выполнен с возможностью ввода в него крановщиком идентификатора или, по меньшей мере, одного признака или параметра груза, с возможностью формирования сигналов блокирования или разрешения движений грузоподъемного крана в зависимости от значения этого идентификатора, признака или параметра груза, и с возможностью передачи этих сигналов, по меньшей мере, на одно исполнительное устройство.In a second embodiment of a crane control system comprising an onboard microprocessor control unit and at least one actuating device connected thereto or included in its composition, as well as at least one crane control unit configured to transmit control actions of the crane operator to the onboard microprocessor control unit and / or at least one actuator device of the crane, the specified technical result is achieved by the fact that the onboard microprocessor control unit The unit is configured to enter into it by the crane operator an identifier or at least one sign or parameter of the load, with the possibility of generating blocking signals or permitting movements of the crane depending on the value of this identifier, sign or parameter of the load, and with the possibility of transmitting these signals, at least one actuator.
Для достижения необходимого технического результата бортовой микропроцессорный блок управления может быть дополнительно выполнен с возможностью ввода в него координат конечной точки перемещения груза, с возможностью определения значения грузового момента крана в этой точке, сравнения этого значения с максимально допустимым значением грузового момента крана и формирования дополнительного сигнала блокирования или разрешения движений крана в зависимости от результатов этого сравнения. В этом случае возможно вычисление траектории перемещения груза из условия обеспечения перемещения груза в пределах предварительно заданной безопасной зоны разрешенных положений грузозахватного органа крана, и/или наименьшего времени перемещения груза, и/или минимального раскачивания груза при его перемещении краном, с последующим формированием сигналов управления исполнительными устройствами для реализации указанной траектории.To achieve the desired technical result, the on-board microprocessor control unit can be additionally configured to enter the coordinates of the end point of cargo movement into it, with the possibility of determining the value of the load moment of the crane at this point, comparing this value with the maximum allowable value of the load moment of the crane and generating an additional blocking signal or crane movements, depending on the results of this comparison. In this case, it is possible to calculate the trajectory of the cargo movement from the condition of ensuring the movement of cargo within the predetermined safe zone of the permitted positions of the crane lifting device, and / or the smallest time of cargo movement, and / or the minimum swing of the cargo when it is moved by the crane, with the subsequent generation of executive control signals devices for implementing the specified path.
В этом варианте системы бортовой микропроцессорный блок управления оснащен дополнительными органами управления для ввода в него крановщиком идентификатора, признака или параметра груза, и/или координат конечной точки перемещения груза и, при необходимости, дисплеем, позволяющим осуществлять отображение на его экране положения грузозахватного органа крана или груза, подлежащего подъему и перемещению, и/или положения конечной точки его перемещения груза, и/или карты складирования грузов.In this version of the system, the onboard microprocessor control unit is equipped with additional controls for entering by the crane operator the identifier, sign or parameter of the load, and / or the coordinates of the end point of movement of the load and, if necessary, a display that allows the crane position or cargo to be lifted and moved, and / or the position of the end point of its movement of cargo, and / or card storage of goods.
В третьем варианте системы, содержащей бортовой микропроцессорный блок управления и соединенное с ним или входящее в его состав, по меньшей мере, одно исполнительное устройство, датчики нагрузки и/или пространственного положения стрелы и/или грузозахватного органа крана, а также, по меньшей мере, один орган управления краном, указанный технический результат достигается тем, что исполнительное устройство выполнено с возможностью управления захватом и/или освобождением груза грузозахватным органом, а бортовой микропроцессорный блок управления выполнен с возможностью формирования сигналов блокирования освобождения груза в зависимости от текущего значения нагрузки крана, и/или скорости перемещения, и/или пространственного положения стрелы и/или грузозахватного органа крана.In a third embodiment of the system, comprising an onboard microprocessor control unit and connected to or included in it, at least one actuator, load and / or spatial position sensors of the boom and / or crane body, as well as at least one crane control, the technical result is achieved by the fact that the actuator is configured to control the capture and / or release of cargo by the load gripping body, and the onboard microprocessor control unit Aviation is made with the possibility of generating signals blocking the release of cargo depending on the current value of the crane load, and / or the speed of movement, and / or the spatial position of the boom and / or crane body.
В частности, бортовой микропроцессорный блок управления выполнен с возможностью блокирования освобождения груза при наличии движения стрелы и/или грузозахватного органа крана, и/или при значении нагрузки крана, превышающей заранее установленную величину, либо блокирования этого освобождения в пределах предварительно заданной области пространственного положения стрелы и/или грузозахватного органа крана. Параметры этой области могут быть заданы крановщиком при помощи органов управления или введены с мобильного носителя информации, выполненного, в частности, в виде Flash-карты или накопителя Flash USB Drive.In particular, the onboard microprocessor control unit is configured to block the release of the load in the presence of the movement of the boom and / or the lifting member of the crane, and / or when the load of the crane exceeds a predetermined value, or to block this release within a predetermined region of the spatial position of the boom and / or crane hoist. The parameters of this area can be set by the crane operator using the controls or entered from a mobile information carrier, made, in particular, in the form of a Flash card or Flash USB Drive.
В четвертом варианте системы управления, содержащей бортовой микропроцессорный блок управления, по меньшей мере, одно исполнительное устройство, датчики параметров работы крана, а также, по меньшей мере, один орган управления краном, указанный технический результат достигается тем, что эта система дополнительно оснащена информационным табло, выполненным с возможностью считывания с него информации о параметрах и/или режимах работы крана стропальщиком, или диспетчером, или иным лицом, расположенным вне грузоподъемного крана, и/или проводным или беспроводным средством передачи этой информации на персональный компьютер этого лица или в компьютерную сеть.In a fourth embodiment of a control system comprising an onboard microprocessor control unit, at least one actuating device, sensors of operation parameters of the crane, and also at least one control element of the crane, the technical result is achieved by the fact that this system is additionally equipped with a information board made with the possibility of reading from him information about the parameters and / or modes of operation of the crane slinger, or dispatcher, or another person located outside the crane, and / or wire nym or wireless means to communicate this information to the personal computer of the person or a computer network.
Информационное табло выполнено в виде цифрового, графического или символьного дисплея, расположенного на грузоподъемном кране с возможностью считывания выведенной на него информации лицом, находящимся в зоне работы крана. Средство передачи информации о параметрах и/или режимах работы крана, в частности о нагрузке и/или пространственном положении стрелы и/или грузозахватного органа крана, на персональный компьютер или в компьютерную сеть реализовано, в частности, в виде радиомодема.The information board is made in the form of a digital, graphic or symbolic display located on a hoisting crane with the ability to read the information displayed on it by a person located in the crane operating area. A means of transmitting information about the parameters and / or modes of operation of the crane, in particular about the load and / or spatial position of the boom and / or load-gripping organ of the crane, to a personal computer or computer network is implemented, in particular, in the form of a radio modem.
Для достижения указанного технического результата система дополнительно может быть оснащена проводным или беспроводным средством передачи сигналов от лица, расположенного вне грузоподъемного крана, в бортовой микропроцессорный блок управления, выполненный с возможностью приема этих сигналов их преобразования в предупреждающие световые и/или звуковые информационные сигналы или в сигналы блокирования движений крана.To achieve the specified technical result, the system can additionally be equipped with a wired or wireless means for transmitting signals from a person located outside the crane to the on-board microprocessor control unit, configured to receive these signals and convert them into warning light and / or sound information signals or into signals blocking crane movements.
Бортовой микропроцессорный блок управления в любом варианте исполнения системы может дополнительно содержать блок энергонезависимой памяти для записи в него параметров работы крана и, при необходимости, идентификаторов, признаков, параметров груза и координат конечной точки перемещения груза. Этот блок выполнен с возможностью считывания и передачи записанных в него данных на стационарную ЭВМ в случае необходимости.The on-board microprocessor control unit in any embodiment of the system may further comprise a non-volatile memory unit for recording crane operation parameters and, if necessary, identifiers, signs, cargo parameters and coordinates of the end point of cargo movement. This unit is configured to read and transmit the data recorded therein to a stationary computer if necessary.
Сущность предложенного изобретения заключается в обеспечении безопасности работы крана путем предупреждения возникновения опасных режимов его работы, а не блокирования движений крана при достижении предельно-допустимых значений параметров его работы.The essence of the proposed invention is to ensure the safety of the crane by preventing the occurrence of dangerous modes of operation, and not blocking the movements of the crane when reaching the maximum permissible values of the parameters of its operation.
Для этого в системе управления крана используются средства идентификации поднимаемого и/или перемещаемого груза, либо ручной ввод в эту систему идентификатора или параметров груза и, при необходимости, координат конечной точки перемещения груза. Благодаря этому обеспечивается возможность заблаговременного определения возможности подъема и перемещения груза и, соответственно, предотвращение попыток подъема и перемещения груза, превышающего грузоподъемность крана. Блокирование освобождения груза грузозахватным органом в зависимости от текущего значения нагрузки крана, скорости перемещения и/или пространственного положения груза, также обеспечивает предупреждение возникновения аварийных ситуаций при работе крана. Предупреждение возникновения опасных режимов работы крана, благодаря наличию информационного табло или средств передачи данных на персональный компьютер или в компьютерную сеть, осуществляется также путем формирования предупреждающих сигналов или сигналов блокирования движений крана стропальщиком или каким-либо другим лицом, расположенным вне грузоподъемного крана. Поэтому отличительные признаки предложенной системы управления крана во всех вариантах ее исполнения находятся в прямой причинно-следственной связи с повышением безопасности его работы.To do this, the crane control system uses means of identification of the load being lifted and / or moved, or manually entering into this system the identifier or parameters of the cargo and, if necessary, the coordinates of the end point of the cargo movement. This makes it possible to determine in advance the possibility of lifting and moving the load and, accordingly, preventing attempts to lift and move the load in excess of the crane's carrying capacity. Blocking the release of cargo by the load-gripping body, depending on the current value of the crane load, the speed of movement and / or the spatial position of the cargo, also provides a warning against emergencies during crane operation. The hazardous crane operation modes are prevented due to the presence of an information board or data transmission means to a personal computer or to a computer network, by also generating warning signals or signals to block the movements of the crane by a slinger or any other person located outside the crane. Therefore, the distinguishing features of the proposed crane control system in all versions of its execution are in direct causal connection with increasing the safety of its operation.
Применение датчиков местоположения груза для автоматической наводки на него грузозахватного органа, реализация оптимальной траектории перемещения груза, применение дисплея, отображающего на экране положение груза, конечную точку его перемещения и карту складирования грузов, а также реализация передачи данных от крана на персональный компьютер или в компьютерную сеть, имеют своим следствием достижение дополнительных технических результатов - повышение производительности, удобства управления краном, уменьшение раскачивания груза при его перемещении, документирование работы крана и контроль его работы со стационарного поста.The use of cargo location sensors for automatic aiming of a load-gripping organ on it, the implementation of an optimal cargo trajectory, the use of a display that displays the position of the cargo, the end point of its movement and a cargo storage map, as well as the implementation of data transfer from a crane to a personal computer or computer network result in the achievement of additional technical results - increased productivity, ease of crane control, reduced load swing and its movement, documenting the operation of the crane and monitoring its operation from a stationary post.
На чертеже в качестве примера приведена одна из возможных функциональных схем системы управления грузоподъемного крана.The drawing shows as an example one of the possible functional diagrams of the control system of the crane.
Система содержит размещенный на кране бортовой микропроцессорный блок управления 1 и соединенное с ним или входящее в его состав, по меньшей мере, одно исполнительное устройство 2 приводов механизмов крана 3.The system comprises an onboard microprocessor control unit 1 located on the crane and connected to or included in it, at least one actuator 2 of the actuators of the crane mechanisms 3.
Управление краном (пуск/останов и регулирование скорости перемещения различных механизмов крана 3, включая управление захватом и освобождением груза грузозахватным органом) осуществляется при помощи органов (органа) управления краном 4, реализованных в виде электрических аппаратов (контроллеров), рычагов управления гидравлическими распределителями крана и т.п. Воздействия крановщика по управлению краном передаются от органов управления 4 в виде электрических сигналов в бортовой микропроцессорный блок управления 1. Эти воздействия могут также непосредственно передаваться на исполнительные устройства крана 2, например, на управляющие элементы (валики, золотники) гидравлических распределителей, приводные элементы фрикционных муфт и т.п.The control of the crane (start / stop and regulation of the speed of movement of various mechanisms of the crane 3, including the control of the capture and release of cargo by the load-gripping body) is carried out using the control organs (body) of the crane 4, implemented in the form of electrical devices (controllers), control levers of hydraulic valves of the crane and etc. The crane operator’s actions for controlling the crane are transmitted from the control elements 4 in the form of electrical signals to the on-board microprocessor control unit 1. These effects can also be directly transmitted to the actuating devices of the crane 2, for example, to the control elements (rollers, spools) of the hydraulic distributors, drive elements of the friction clutches etc.
Параметры и режимы работы грузоподъемного крана контролируются датчиками 5. Конкретный набор датчиков, использованных в системе, зависит от варианта реализации предложенной системы управления и от типа грузоподъемного крана - мостовой или стреловой кран, кран с телескопической или решетчатой стрелой, с гидравлическим или канатным приводом механизма подъема стрелы и т.д. Датчики 5, в общем случае, включают в себя датчики нагрузки - датчик усилия в грузовом или стреловом канате или датчики давлений в гидроцилиндре подъема стрелы, датчики пространственного положения стрелы и грузозахватного органа (груза) - датчик угла подъема (наклона) стрелы, датчик длины стрелы, датчик угла поворота поворотной площадки крана (датчик азимута), датчик предельного подъема грузозахватного органа, датчик приближения к линии электропередачи и т.п., а также датчики положений органов управления 4 исполнительными механизмами 3, датчики положений выносных опор и т.д.The parameters and operating modes of the crane are controlled by sensors 5. The specific set of sensors used in the system depends on the implementation of the proposed control system and the type of crane - a bridge or jib crane, a crane with a telescopic or lattice boom, with a hydraulic or cable drive of the lifting mechanism arrows, etc. Sensors 5, in general, include load sensors - a force sensor in the cargo or boom rope or pressure sensors in the boom lifting hydraulic cylinder, sensors for the spatial position of the boom and load-gripping body (load) - a sensor for the angle of the lift (tilt) of the arrow, the sensor for the length of the arrow , the angle sensor of rotation of the rotary platform of the crane (azimuth sensor), the sensor of the maximum lift of the load gripping body, the proximity sensor to the power line, etc., as well as the position sensors of the controls 4 actuators 3, sensor iki of positions of outriggers, etc.
Датчики 5 могут быть объединены в группы по месту их расположения на грузоподъемном кране, например, на головке телескопируемой стрелы, на ее корневой секции, на неповоротной части крана и т.д. В этом случае каждая группа датчиков снабжается контроллером, реализованным на микроконтроллере и осуществляющим преобразование по уровню, усиление, нормирование и/или обработку выходных сигналов этих датчиков - фильтрацию, термокомпенсацию, лианеризацию и т.д.Sensors 5 can be combined into groups at their location on a crane, for example, on the head of a telescoping boom, on its root section, on a fixed part of a crane, etc. In this case, each group of sensors is equipped with a controller implemented on the microcontroller and performing level conversion, amplification, normalization and / or processing of the output signals of these sensors - filtering, thermal compensation, lanerization, etc.
Бортовой микропроцессорный блок управления 1, который может именоваться также блоком обработки данных, блоком индикации, центральным контроллером, пультом оператора-крановщика и т.п., выполнен, преимущественно, на основе микроконтроллера 6. В его состав могут входить органы управления системой управления и защиты крана 7, графический или символьный дисплей 8 или иное устройство индикации, энергонезависимый блок памяти (регистратор параметров) 9, устройство звуковой сигнализации 10, устройство ввода/вывода информации 11 и, при необходимости, другие устройства. К ним относятся, в частности, часы реального времени, подключенные непосредственно к микроконтроллеру 6 или к устройству ввода/вывода информации 11. Часть указанных устройств может не входить в бортовой микропроцессорный блок управления 1 и подключаться к устройству ввода/вывода информации 11 как внешние устройства блока 1.The on-board microprocessor control unit 1, which may also be referred to as a data processing unit, an indication unit, a central controller, a crane operator panel, etc., is made primarily based on a microcontroller 6. It may include controls for the control and protection system crane 7, graphic or symbolic display 8 or other indication device, non-volatile memory unit (parameter logger) 9, sound alarm device 10, input / output device 11 and, if necessary, Other devices. These include, in particular, a real-time clock connected directly to the microcontroller 6 or to the information input / output device 11. Some of these devices may not be included in the on-board microprocessor control unit 1 and can be connected to the information input / output device 11 as external devices of the unit one.
Устройство ввода/вывода информации 11 обеспечивает согласование входных и выходных сигналов микроконтроллера 6 с другими функциональными устройствами системы и выполнено на базе интерфейсных микросхем. Передача сигналов в системе, в зависимости от варианта исполнения устройства ввода/вывода информации 11 и интерфейсных схем подключенных к нему устройств, осуществляется по радиальной схеме при помощи отдельных проводов, по мультиплексному каналу обмена данными (CAN, LIN, RS-485 и т.д.) и/или по радиоканалу (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, GSM, CDMA и т.д.). В последнем случае во всех подключаемых устройствах, включая датчики 5, устанавливаются приемопередатчики с соответствующими антеннами.The information input / output device 11 ensures the coordination of the input and output signals of the microcontroller 6 with other functional devices of the system and is based on interface microcircuits. The transmission of signals in the system, depending on the version of the input / output information device 11 and the interface circuits of the devices connected to it, is carried out according to the radial scheme using separate wires, via a multiplex data exchange channel (CAN, LIN, RS-485, etc. .) and / or over the air (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, GSM, CDMA, etc.). In the latter case, in all connected devices, including sensors 5, transceivers with corresponding antennas are installed.
Органы управления 7 выполнены в виде набора кнопок/клавиш, переключателей, сенсорного экрана дисплея 8 и т.п.The controls 7 are made in the form of a set of buttons / keys, switches, touch screen display 8, etc.
Дисплей (устройство индикации) 8 может быть размещен как в бортовом микропроцессорном блоке управления 1, так и вне его. Используется, преимущественно, символьный или графический жидкокристаллический дисплей и/или набор светодиодных индикаторов.The display (indicating device) 8 can be placed both in the on-board microprocessor control unit 1 and outside it. Mostly, a character or graphic liquid crystal display and / or a set of LED indicators are used.
Система может дополнительно содержать блок энергонезависимой памяти (регистратор параметров) 9 грузоподъемного крана, встроенный в бортовой микропроцессорный блок управления 1 и/или съемный (внешний). Он выполняется, преимущественно, в виде блока энергонезависимой Flash памяти.The system may further comprise a non-volatile memory unit (parameter logger) 9 of a crane, integrated in the on-board microprocessor control unit 1 and / or removable (external). It runs primarily in the form of a block of non-volatile Flash memory.
Устройство звуковой сигнализации 10 содержит акустический преобразователь с усилителем мощности (при необходимости, с синтезатором звуковых или речевых сигналов).The sound alarm device 10 comprises an acoustic transducer with a power amplifier (if necessary, with a synthesizer of sound or speech signals).
Исполнительные устройства 2, которые могут именоваться также выходными устройствами, выполнены раздельно или объединены в общий электрический, электронный, электрогидравлический, электропневматический или электромеханический блок, именуемый выходным или силовой блоком, блоком управления, блоком расширения, выходным контроллером и т.п. Усилители мощности в системе - силовые электромагнитные реле или силовые электронные ключи электрогидравлических, электромеханических или к электропневматических исполнительных устройств 2 приводов механизмов крана 3, могут входить как в их состав, так и в состав устройства ввода/вывода информации 11. При необходимости, они могут содержать микроконтроллер и/или какую-либо интерфейсную схему для проводной или беспроводной связи с блоком управления 1.Actuators 2, which may also be called output devices, are made separately or combined into a common electrical, electronic, electro-hydraulic, electro-pneumatic or electromechanical unit, referred to as an output or power unit, a control unit, an expansion unit, an output controller, and the like. Power amplifiers in the system - power electromagnetic relays or power electronic keys of electro-hydraulic, electromechanical or electro-pneumatic actuators 2 of crane actuators 3, can be included in their composition, as well as in information input / output devices 11. If necessary, they may contain a microcontroller and / or any interface circuit for wired or wireless communication with the control unit 1.
Система управления, в зависимости от варианта ее исполнения, может содержать средство идентификации или определения местоположения 12 поднимаемого и/или перемещаемого груза 13, связанное с бортовым микропроцессорным блоком управления 1 посредством устройства проводной и/или беспроводной связи 14.The control system, depending on its embodiment, may include means for identifying or determining the location 12 of the lifted and / or transported cargo 13 connected to the on-board microprocessor control unit 1 by means of a wired and / or wireless communication device 14.
Средство идентификации 12 выполнено в виде считывателя штрих-кода, нанесенного на груз 13, или радиочастотной (RFID) метки, прикрепленной к грузу или расположенной вблизи него. В варианте исполнения с определением местоположения груза, это устройство 12 выполнено в виде прикрепленного к грузу или расположенного вблизи этого груза приемника сигналов спутников глобальной системы определения местоположения, например GPS (Global Position System) системы Navstar или Российской «Глонас» (глобальной навигационной системы), или какого-либо другого устройства, например приемопередающего устройства с аппаратным ядром, способным определить местоположение этого устройства (приемопередатчика СС2431 компании Chipcon AS и т.п.). В этом случае на кране (на грузозахватном органе, на подвижной обойме грузового полиспаста и т.д.) устанавливается устройство считывания местоположения груза, соединенное с бортовым микропроцессорным блоком управления краном 1. Это устройство входит в состав датчиков 5 и на чертеже отдельно не показано.The identification tool 12 is made in the form of a barcode reader applied to the cargo 13, or a radio frequency (RFID) tag attached to or located near the cargo. In the embodiment with the determination of the location of the cargo, this device 12 is made in the form of a receiver of signals of satellites of the global positioning system attached to the cargo or located near this cargo, for example GPS (Global Position System) of the Navstar system or Russian “Glonas” (global navigation system), or any other device, for example, a transceiver device with a hardware core capable of determining the location of this device (CC2431 transceiver from Chipcon AS, etc.). In this case, a device for reading the location of the cargo connected to the on-board microprocessor control unit of the crane 1 is installed on the crane (on the load-gripping body, on the movable clip of the hoisting pulley, etc.) This device is part of the sensors 5 and is not shown separately in the drawing.
Бортовой микропроцессорный блок управления 1 в общем случае выполнен с возможностью ручного ввода в него, при помощи органов управления 7, идентификаторов или признаков грузов, параметров грузов, координат конечных точек перемещения груза, параметров разрешенной зоны работы крана и параметров допустимой зоны освобождения груза грузозахватным органом. Ввод этих параметров возможен также с внешнего устройства связи 14 или с мобильного носителя информации, например, Flash-карты или накопителя Flash USB Drive, который подключается к устройству ввода/вывода информации 11 или непосредственно к микроконтроллеру 6, если этот микроконтроллер содержит встроенный интерфейс мобильного носителя информации.The on-board microprocessor control unit 1 is generally configured to manually enter into it, using controls 7, identifiers or signs of cargo, cargo parameters, coordinates of the end points of cargo movement, parameters of the permitted crane operating area and parameters of the permissible cargo release zone by the load-gripping body. Entering these parameters is also possible from an external communication device 14 or from a mobile storage medium, for example, a Flash card or a Flash USB drive, which is connected to an input / output device 11 or directly to a microcontroller 6, if this microcontroller contains a built-in mobile media interface information.
В состав системы может входить информационное табло 15, размещенное на кране или на каком-либо ином объекте и выполненное с возможностью считывания с него информации о параметрах и/или режимах работы крана стропальщиком, или диспетчером, или иным лицом, расположенным вне грузоподъемного крана, преимущественно в его рабочей зоне. Соответственно, это информационное табло 15 подключено к устройству ввода/вывода информации 11 или соединено с бортовым микропроцессорным блоком управления 1 посредством проводного или беспроводного устройства связи 14 или иного интерфейсного устройства. Информация о параметрах и режимах работы крана через проводное или беспроводное устройство связи 14 может также передаваться на персональный компьютер или в компьютерную сеть.The system may include an information board 15, placed on the crane or on some other object and made with the possibility of reading from it information about the parameters and / or modes of operation of the crane slinger, or dispatcher, or other person located outside the crane, mainly in his working area. Accordingly, this information board 15 is connected to the information input / output device 11 or connected to the on-board microprocessor control unit 1 by means of a wired or wireless communication device 14 or other interface device. Information about the parameters and operating modes of the crane through a wired or wireless communication device 14 can also be transmitted to a personal computer or to a computer network.
В распоряжение стропальщика, диспетчера, или иного лица, работающего вне грузоподъемного крана и имеющего возможность наблюдать информационное табло или считывать информацию о работе крана с монитора компьютера, может быть передано проводное или беспроводное средство передачи сигналов с пультом управления, клавиатурой и т.п. (на чертеже условно не показано). Эти сигналы передаются в бортовой микропроцессорный блок управления 1 при помощи устройства связи 14 и используются для формирования предупреждающих световых и/или звуковых информационные сигналов или сигналов блокирования движений крана.A wire or wireless means of transmitting signals with a control panel, keyboard, etc., can be placed at the disposal of a slinger, dispatcher, or other person working outside a crane and able to watch a bulletin board or read information about crane operation from a computer monitor. (not conventionally shown in the drawing). These signals are transmitted to the on-board microprocessor control unit 1 using the communication device 14 and are used to generate warning light and / or sound information signals or signals blocking the movements of the crane.
Система управления краном работает следующим образом.The crane control system operates as follows.
Перед началом работы грузоподъемного крана в память микроконтроллера 6 бортового микропроцессорного блока управления 1 или в его блок памяти 9 предварительно записываются величины нагрузок, допустимых для различных пространственных положений ее стрелы или грузозахватного органа. Эти величины определятся при проектировании крана или его системы управления и представлены, например, в виде грузовых характеристик машины.Before starting the operation of the crane in the memory of the microcontroller 6 of the on-board microprocessor control unit 1 or in its memory unit 9, the values of the loads allowed for various spatial positions of its boom or load-gripping organ are pre-recorded. These values are determined during the design of the crane or its control system and are presented, for example, in the form of cargo characteristics of the machine.
При помощи органов управления 7 крановщик осуществляет ввод в память микропроцессорного блока 1 параметров, определяющих режимы работы грузоподъемного крана - положение выдвижных опор, степень запасовки грузового полиспаста, наличие, длину и угол наклона гуська и т.д., если ввод этих параметров необходим для данного типа и модели грузоподъемного крана. Аналогичным образом крановщик, при необходимости, вводит параметры координатной защиты, определяющие зону допустимых положений грузоподъемного (стрелового) оборудования. Введенные параметры также сохраняются в блоке памяти 9 или в памяти микроконтроллера 6.Using the controls 7, the crane operator enters into the memory of the microprocessor unit 1 parameters that determine the operation modes of the crane - the position of the retractable supports, the degree of stocking of the chain hoist, the presence, length and angle of the jib, etc., if these parameters are required for this type and model of a crane. Similarly, the crane operator, if necessary, enters the coordinate protection parameters that determine the zone of permissible positions of the lifting (boom) equipment. The entered parameters are also stored in the memory block 9 or in the memory of the microcontroller 6.
Во время работы крана крановщик воздействует на органы управления краном 4, обеспечивая пуск/останов и регулирование скорости движений отдельных механизмов крана 3 - подъем и опускание стрелы, подъем и опускание груза лебедкой, поворот платформы грузоподъемного крана и т.д.During the operation of the crane, the crane operator acts on the controls of the crane 4, providing start / stop and speed control of the individual mechanisms of the crane 3 - raising and lowering the boom, raising and lowering the load with a winch, turning the platform of the crane, etc.
Перед началом подъема груза система управления выявляет возможность этого подъема и последующего перемещения груза. Для этого в распоряжение стропальщика передается устройство считывания идентификатора поднимаемого груза 12, например, сканер штрих-кода, нанесенного на груз, или считыватель радиометки. Считанный стропальщиком идентификатор груза с использованием устройства связи 14 передается в бортовой микропроцессорный блок управления 1. Возможно также автоматическое считывание идентификатора груза при помощи считывателя или сканера, расположенного на кране.Before lifting the load, the control system identifies the possibility of this lifting and subsequent movement of the cargo. To do this, a device for reading the identifier of the lifted load 12 is transmitted to the slinger, for example, a barcode scanner applied to the load, or a RFID reader. The load identifier read by the slinger using the communication device 14 is transmitted to the on-board microprocessor control unit 1. It is also possible to automatically read the load identifier using a reader or scanner located on the crane.
С использованием полученного идентификатора микроконтроллер 6 микропроцессорного блока управления 1 определяет возможность подъема и/или перемещения данного груза. Критерии возможности такого подъема/перемещения могут быть различными.Using the identifier obtained, the microcontroller 6 of the microprocessor control unit 1 determines the possibility of lifting and / or moving this load. The criteria for the possibility of such lifting / moving may be different.
В частности, идентификатор может содержать информацию о массе поднимаемого груза. В этом случае микроконтроллер 6 сравнивает эту информацию со значением максимально допустимой массы поднимаемого груза в данной точке грузовой характеристики крана и далее осуществляет блокирование подъема груза, если масса груза превышает грузоподъемность крана. Благодаря этому предотвращается попытка подъема недопустимо большого груза, что повышает безопасность работы крана.In particular, the identifier may contain information about the mass of the load lifted. In this case, the microcontroller 6 compares this information with the value of the maximum allowable mass of the load to be lifted at a given point of the crane's cargo characteristic and then blocks the lifting of the cargo if the mass of the cargo exceeds the crane's carrying capacity. This prevents an attempt to lift an unacceptably large load, which increases the safety of the crane.
Идентификатор может содержать также признаки типа или размеров груза. В этом случае микроконтроллер 6 осуществляет анализ возможности подъема и перемещения груза с использованием других критериев - в соответствии с производственным заданием или установленным порядком выполнения погрузочно-разгрузочных работ исходя из параметров (размеров) загружаемого транспортного средства или площадки складирования и т.д.The identifier may also contain characteristics of the type or size of the cargo. In this case, the microcontroller 6 analyzes the possibility of lifting and moving the cargo using other criteria - in accordance with the production task or the established procedure for loading and unloading based on the parameters (sizes) of the loaded vehicle or storage area, etc.
Набор идентификаторов или признаков грузов, разрешенных к подъему и/или перемещению краном, может быть введен крановщиком при помощи органов управления 7. Крановщик может ввести, например, тип, марку или размеры поднимаемого груза - контейнера, железобетонной плиты перекрытия, упакованного металла и т.п. Этот набор идентификаторов может быть также считан с мобильного носителя информации, например, с Flash-карты или с накопителя Flash USB Drive, в который эти идентификаторы предварительно записаны. Возможна также передача этих идентификаторов или признаков в блок управления 1 из компьютерной сети через устройство связи 14.The set of identifiers or signs of goods permitted to be lifted and / or moved by a crane can be entered by the crane operator using the controls 7. The crane operator can enter, for example, the type, brand or size of the goods to be lifted - container, reinforced concrete slab, packaged metal, etc. P. This set of identifiers can also be read from a mobile storage medium, for example, from a Flash-card or from a flash drive USB to which these identifiers are pre-recorded. It is also possible to transfer these identifiers or signs to the control unit 1 from the computer network via the communication device 14.
Далее микроконтроллер 6 аналогичным образом, осуществляя сравнение полученного идентификатора груза с предварительно записанным в памяти блока управления 1 набором идентификаторов грузов, разрешенных к подъему и/или перемещению данным краном, формирует сигналы разрешения или запрета подъема данного груза. При этом, в случае необходимости, микроконтроллер осуществляет расчеты параметров груза. Например, на основании значений введенных параметров или размеров груза вычисляет его вес с целью дальнейшего сравнения веса груза с максимально допустимой грузоподъемностью крана.Next, the microcontroller 6 in a similar manner, comparing the received cargo identifier with a set of cargo identifiers that are allowed to be lifted and / or moved by this crane previously stored in the memory of the control unit 1, generates permission signals or prohibit the lifting of this cargo. In this case, if necessary, the microcontroller calculates the load parameters. For example, based on the values of the entered parameters or the dimensions of the cargo, it calculates its weight in order to further compare the weight of the cargo with the maximum allowable crane capacity.
Если система дополнительно содержит датчики параметров работы крана 5, то в процессе подъема и перемещения груза микроконтроллер 6 блока управления 1, работая по программе, записанной в его встроенной памяти программ или в блоке памяти 9, осуществляет обмен информацией с датчиками 5 по общей мультиплексной линии связи или по отдельным проводам. После получения информации от датчиков 5 микроконтроллер 6 определяет действительные значения параметров работы грузоподъемного крана, включая текущую нагрузку и фактическое положение его грузоподъемного оборудования. Далее микроконтроллер 6 осуществляет сравнение текущего положения грузоподъемного оборудования (стрелы или грузозахватного органа) с пороговыми уровнями, заданными крановщиком при введении параметров координатной защиты, а также сравнение текущей нагрузки с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа. В зависимости от результатов этого сравнения, т.е. при приближении стрелы к границам разрешенной зоны работы по координатной защите или в случае превышения максимально допустимой нагрузки, блок управления 1 формирует предупреждающие сигналы, поступающие на дисплей 8 и на устройство звуковой сигнализации 10, и сигнал отключения работающего в данный момент механизма 3, который через исполнительное устройство 2 блокирует данное движение грузоподъемного крана. Благодаря этому осуществляется координатная защита и защита крана от перегрузки.If the system additionally contains sensors of the parameters of the crane 5, then during lifting and moving the load, the microcontroller 6 of the control unit 1, working according to the program recorded in its built-in program memory or in the memory unit 9, exchanges information with the sensors 5 via a common multiplex communication line or on separate wires. After receiving information from the sensors 5, the microcontroller 6 determines the actual values of the parameters of the crane, including the current load and the actual position of its lifting equipment. Next, the microcontroller 6 compares the current position of the lifting equipment (boom or load gripping body) with threshold levels set by the crane operator when entering the coordinate protection parameters, as well as comparing the current load with the stored permissible load for the current spatial position of the boom or load gripping body. Depending on the results of this comparison, i.e. when the boom approaches the boundaries of the permitted area of work for coordinate protection or in case the maximum permissible load is exceeded, the control unit 1 generates warning signals received on the display 8 and on the sound alarm device 10, and a shutdown signal for the currently operating mechanism 3, which is through the actuator device 2 blocks this movement of the crane. Thanks to this, coordinate protection and overload protection of the crane are provided.
Управление механизмами крана может осуществляться не только при помощи органов управления краном 4, но и автоматически. В частности - в режиме автоматической наводки грузозахватного органа крана на груз. В этом случае система дополнительно содержит датчики местоположения груза, прикрепленные к грузу или размещенные вблизи него. Устройство считывания местоположения груза, установленное на кране, передает данные о местоположении груза в микроконтроллер 6. Далее микроконтроллер 6, осуществляя сравнение координат текущего пространственного положения грузозахватного органа крана, контролируемых при помощи датчиков 5, с координатами груза, формирует сигналы управления исполнительными устройствами крана 2 из условия обеспечения автоматического приближения грузозахватного органа крана к грузу. В этом случае крановщик при помощи органов управления краном 4 осуществляет лишь его пуск в работу и остановку при возникновении нештатных ситуаций.The control mechanisms of the crane can be carried out not only using the controls of the crane 4, but also automatically. In particular, in the automatic guidance of the load-gripping body of the crane on the cargo. In this case, the system further comprises load location sensors attached to or placed near the load. The device for reading the location of the cargo mounted on the crane transmits data on the location of the cargo to the microcontroller 6. Next, the microcontroller 6, by comparing the coordinates of the current spatial position of the load-gripping organ of the crane, controlled by sensors 5, with the coordinates of the cargo, generates control signals for actuating devices of the crane 2 from conditions for ensuring the automatic approach of the crane body to the load. In this case, the crane operator using the controls of the crane 4 only carries out its commissioning and stop in case of emergency.
С использованием органов управления 7 крановщик может ввести в бортовой блок управления 1 координаты конечной точки перемещения груза. Для удобства работы крановщика в этом режиме, введенные координаты, рабочая зона крана и, при необходимости, схематичное изображение механизмов самого крана, могут быть отображены на графическом дисплее 8. Удобным для крановщика вариантом реализации этого отображения является формирование на экране дисплея 8 карты складирования груза одновременно с положением рабочего органа крана (перемещаемого груза).Using controls 7, the crane operator can enter into the on-board control unit 1 the coordinates of the end point of the cargo. For the convenience of the crane operator in this mode, the entered coordinates, the working area of the crane and, if necessary, a schematic illustration of the mechanisms of the crane itself can be displayed on graphic display 8. A convenient option for the crane operator to implement this display is to create a cargo storage card on the display screen 8 at the same time with the position of the working body of the crane (transported cargo).
Микроконтроллер 6, после получения значений этих координат, с использованием математической модели крана осуществляет вычисление прогнозируемого значения грузового момента крана с данным грузом в случае его перемещения в заданную конечную точку. В случае, если это значение превышает максимально допустимое грузового момента крана в этой точке, микроконтроллер 6 осуществляет блокирование движений крана. Благодаря этому осуществляется автоматическое предотвращение попыток перемещения груза в зону, в которую данный груз не может быть перемещен из-за перегрузки крана по грузовому моменту.The microcontroller 6, after obtaining the values of these coordinates, using the mathematical model of the crane, calculates the predicted value of the load moment of the crane with the given cargo in case of its movement to a given end point. If this value exceeds the maximum allowable load moment of the crane at this point, the microcontroller 6 blocks the movements of the crane. Thanks to this, automatic attempts are made to prevent attempts to move the cargo into the area into which the cargo cannot be moved due to the crane overloading at the load moment.
Перемещение груза в заданную конечную точку его перемещения может осуществляться автоматически. В этом случае, после пуска крана в работу при помощи органов управления краном 4, бортовой микропроцессорный блок управления 1 с использованием математической модели крана вычисляет необходимую траекторию перемещения груза из условия перемещения груза в пределах предварительно заданной зоны разрешенных положений грузозахватного органа крана (с использованием предварительно введенных параметров координатной защиты), из условия наименьшего времени перемещения груза, или минимального раскачивания груза при перемещении, или какого-либо иного критерия оптимальности этой траектории, составленного в виде комбинации указанных критериев. Траектория, в общем случае, включает в себя как пространственные перемещения, так и кривые разгона и торможения грузозахватного органа крана с грузом.The movement of cargo to a given endpoint of its movement can be carried out automatically. In this case, after the crane is put into operation using the crane controls 4, the on-board microprocessor control unit 1, using the crane mathematical model, calculates the necessary trajectory of the cargo movement from the condition of the cargo moving within the predetermined zone of the permitted positions of the crane lifting device (using the previously entered parameters of coordinate protection), from the condition of the least time of movement of the load, or the minimum swing of the load when moving, or any a criterion of optimality of this path, composed by a combination of these criteria. The trajectory, in the general case, includes both spatial displacements and acceleration and braking curves of the load-gripping crane body with the load.
После вычисления траектории микроконтроллер 6 определяет направление и скорость перемещения крана и его грузозахватного органа и выдает через устройство ввода/вывода информации 11 соответствующие команды на исполнительные устройства крана 2. Далее, в процессе перемещения крана блок управления 1 периодически сравнивает текущее местоположение крана, определяемое при помощи датчиков 5, с координатами вычисленной траектории его перемещения и корректирует сигналы управления исполнительными устройствами 2, реализуя эту траекторию.After calculating the trajectory, the microcontroller 6 determines the direction and speed of movement of the crane and its load-gripping member and issues corresponding commands to the actuating devices of the crane 2 through the input / output device 11. Further, in the process of moving the crane, the control unit 1 periodically compares the current location of the crane, determined using sensors 5, with the coordinates of the calculated trajectory of its movement and adjusts the control signals of the actuators 2, realizing this trajectory.
Оптимальная траектория перемещения груза, включая его разгон и торможение, зависит от массы груза на грузозахватном органе. Поскольку система управления оснащена датчиком нагрузки крана 5, микропроцессорный блок 1 имеет возможность рассчитывать и реализовывать эту траекторию из условия обеспечения не только безопасной работы крана, но и минимального времени перемещения груза (максимальной производительности крана), а также минимального раскачивания груза при его перемещении.The optimal trajectory of movement of the load, including its acceleration and braking, depends on the mass of the load on the load gripping body. Since the control system is equipped with a crane load sensor 5, the microprocessor unit 1 has the ability to calculate and implement this trajectory from the condition of not only ensuring the safe operation of the crane, but also the minimum load movement time (maximum crane capacity) and the minimum load swing during its movement.
Во время перемещения груза по оптимальной траектории крановщик, обладая приоритетом в управлении краном, при помощи дисплея 8 контролирует этот процесс и, при необходимости, корректирует его при помощи органов управления краном 4.During the movement of the load along the optimal trajectory, the crane operator, having priority in controlling the crane, controls the process using display 8 and, if necessary, corrects it using the crane controls 4.
С целью дальнейшего повышения безопасности работы крана, оборудованного устройством управления захватом и освобождением груза грузозахватным органом, бортовой микропроцессорный блок управления 1 дополнительно формирует сигналы блокирования освобождения груза в зависимости от нагрузки крана, скорости перемещения груза или его пространственного положения.In order to further improve the safety of the crane, equipped with a device for controlling the capture and release of cargo by the load gripping body, the on-board microprocessor control unit 1 additionally generates signals to block the release of cargo depending on the crane load, the speed of movement of the cargo or its spatial position.
Логика работы системы в этом режиме определяется при проектировании системы управления краном с учетом технологии производства грузоподъемных работ, особенностей конструкции крана и базируется, в частности, на недопустимости освобождения груза в процессе его перемещения, недопустимости освобождения подвешенного на грузовых канатах груза, подлежащего укладке и т.д. Эта логика отражена в программе работы микроконтроллера 6 и реализуется этим микроконтроллером с использованием выходных сигналов датчиков 5, математической модели крана и введенных параметров зоны освобождения груза (погрузочно/разгрузочных площадок).The logic of the system in this mode is determined during the design of the crane control system taking into account the lifting technology, the crane design features and is based, in particular, on the inadmissibility of the release of cargo during its movement, the inadmissibility of the release of the cargo to be laid on the ropes, etc. d. This logic is reflected in the program of work of the microcontroller 6 and is implemented by this microcontroller using the output signals of the sensors 5, a mathematical model of the crane and the entered parameters of the cargo release area (loading / unloading sites).
При этом область пространственного положения груза (стрелы и/или грузозахватного органа крана), в которой запрещено его освобождение, а также значения скоростей перемещения груза и нагрузок на кран, при которых запрещено освобождение груза, могут быть заданы крановщиком, введены с мобильного носителя информации (Flash-карты или накопителя Flash USB Drive) или получены от компьютерной сети через устройство связи 14.At the same time, the area of the spatial position of the cargo (boom and / or load-lifting body of the crane) in which its release is prohibited, as well as the values of the speed of movement of the cargo and the loads on the crane at which the release of the cargo is prohibited, can be set by the crane operator, entered from a mobile information carrier ( Flash cards or Flash USB drive) or received from a computer network through a communication device 14.
Еще один вариант технической реализации системы управления краном, обеспечивающей повышенную безопасность его работы, базируется на предотвращении опасных режимов работы крана не только крановщиком и автоматизированной системой управления крана, но и стропальщиком, диспетчером или иным лицом, расположенным вне грузоподъемного крана. Для обеспечения такой возможности система дополнительно оснащается цифровым, символьным или графическим дисплеем - информационным табло 15, с которого это лицо считывает информацию о параметрах и/или режимах работы крана, в частности, о нагрузке и/или пространственном положении стрелы и/или грузозахватного органа крана. Эта возможность может быть также реализована за счет оснащения системы проводным или беспроводным средством передачи этой информации 14 на персональный компьютер или в компьютерную сеть (в диспетчерский центр, в центр управления и т.п.).Another version of the technical implementation of the crane control system, which provides increased safety of its operation, is based on the prevention of dangerous crane operation modes not only by the crane operator and the crane automatic control system, but also by a slinger, dispatcher or other person located outside the crane. To ensure this possibility, the system is additionally equipped with a digital, symbolic or graphic display - information board 15, from which this person reads information about the parameters and / or modes of operation of the crane, in particular, about the load and / or spatial position of the boom and / or load-lifting body of the crane . This feature can also be realized by equipping the system with a wired or wireless means for transmitting this information 14 to a personal computer or to a computer network (to a dispatch center, to a control center, etc.).
В этом случае стропальщик, диспетчер или иное лицо, находящееся в зоне работы крана и считывающее с информационного табло информацию о работе крана, либо лицо, наблюдающее за работой крана на мониторе компьютера, в случае выявления опасной эволюции крана или возникновения опасных режимов его работы, передает крановщику сигнал о необходимости остановки работы крана, либо блокирует его работу с использованием дополнительного пульта управления краном, находящегося в его распоряжении.In this case, the slinger, dispatcher or other person located in the crane operating area and reading information about the crane operation from the information board, or the person watching the crane operation on the computer monitor, in case of dangerous evolution of the crane or occurrence of dangerous modes of its operation, transmits to the crane operator a signal about the need to stop the operation of the crane, or blocks its operation using an additional crane control panel at his disposal.
Первый вариант реализуем в случае нахождения этого лица в зоне работы крана и, соответственно, при наличии возможность прямой передачи сигналов крановщику (при наличии визуального контакта с ним).The first option is implemented if this person is in the area of operation of the crane and, accordingly, if there is the possibility of direct transmission of signals to the crane operator (if there is visual contact with him).
Во втором варианте в состав системы управления краном дополнительно вводится средство передачи дополнительных сигналов блокирования движений краном. Эти сигналы, после передачи в микроконтроллер 6 через устройство связи 14, преобразуются в предупреждающие световые и звуковые информационные сигналы, и/или в сигналы блокирования движений крана.In the second embodiment, a means for transmitting additional signals for blocking movements of the crane is additionally introduced into the crane control system. These signals, after being transmitted to the microcontroller 6 through the communication device 14, are converted into warning light and sound information signals, and / or to signals blocking the movements of the crane.
Одновременно с реализацией функций защиты и управления краном микроконтроллер 6 микропроцессорного блока управления 1 производит первичную обработку и преобразование полученной с датчиков 5 информации с целью подготовки необходимых оперативных данных о работе грузоподъемного крана для записи в блок памяти 9 (в память регистратора). К ним относятся, в частности, данные о нагрузке на грузозахватном органе, о координатах груза относительно, об управляющих воздействиях крановщика, о состоянии и работоспособности узлов и механизмов крана, о срабатывании ограничений (блокировок) отдельных движения грузоподъемного крана и другие параметры.Simultaneously with the implementation of the protection and control functions of the crane, the microcontroller 6 of the microprocessor control unit 1 performs the initial processing and conversion of the information received from the sensors 5 in order to prepare the necessary operational data on the operation of the crane for recording in the memory unit 9 (in the memory of the recorder). These include, in particular, data on the load on the load-gripping body, on the coordinates of the cargo relative to, on the control actions of the crane operator, on the condition and operability of the nodes and mechanisms of the crane, on the operation of the restrictions (locks) of individual movements of the crane and other parameters.
Одновременно с записью этих данных в блок памяти (в регистратор параметров) 9 микроконтроллер 6 обеспечивает также запись в этот блок идентификаторов, признаков или параметров груза, координат траекторий перемещения грузов, включая конечные точки этих траекторий, суммарной массы перемещенных грузов и т.п.Simultaneously with the recording of this data in the memory unit (in the parameter logger) 9, the microcontroller 6 also ensures that identifiers, signs or parameters of the load, coordinates of the trajectories of the movement of goods, including the endpoints of these trajectories, the total mass of the moved loads, etc.
При необходимости считывания записанных данных к устройству ввода/вывода информации 11 подключается переносное устройство считывания (на чертеже условно не показано). Микроконтроллер 6, в соответствии с программой его работы, выявляет факт подключения переносного устройства считывания и автоматически осуществляет перезапись или копирование данных из блока памяти 9 в энергонезависимое запоминающее устройство (в Flash-память) устройства считывания. Далее переносное устройство считывания отключается от блока управления 1 и подключается к ЭВМ, которая аналогичным образом выявляет подключение к ней устройства считывания и осуществляет перенос (перезапись) данных из энергонезависимой Flash-памяти в эту ЭВМ для последующей (вторичной) обработки.If you need to read the recorded data to the input / output device information 11, a portable reader is connected (not shown conventionally in the drawing). The microcontroller 6, in accordance with the program of its work, detects the fact of connecting a portable reader and automatically overwrites or copies data from the memory unit 9 into a non-volatile memory device (in Flash memory) of the reader. Next, the portable reader is disconnected from the control unit 1 and connected to a computer, which likewise detects the connection of a reader to it and transfers (overwrites) data from non-volatile Flash memory to this computer for subsequent (secondary) processing.
При необходимости данные регистратора параметров могут быть переданы на стационарный персональный компьютер или в компьютерную сеть с помощью проводного или беспроводного устройства связи 14.If necessary, the data of the parameter logger can be transferred to a stationary personal computer or to a computer network using a wired or wireless communication device 14.
В данном описании схематично приведены лишь частные варианты реализации предложенной системы управления грузоподъемного крана. Изобретение охватывает другие возможные варианты его исполнения и их эквиваленты без отступления от сущности изобретения, изложенной в его формуле.In this description, only particular embodiments of the proposed crane control system are shown schematically. The invention covers other possible variants of its execution and their equivalents without deviating from the essence of the invention set forth in its formula.
Источники информацииInformation sources
1. FR 2540087 A1, B66C 13/46, 13/48, 13/18, 03.08.1984.1. FR 2540087 A1, B66C 13/46, 13/48, 13/18, 08/03/1984.
2. RU 2282577 C2, B66C 23/88, 15/00, 27.08.2006.2. RU 2282577 C2, B66C 23/88, 15/00, 08/27/2006.
Claims (24)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110865/11A RU2347736C2 (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Control system of load-lifting crane (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110865/11A RU2347736C2 (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Control system of load-lifting crane (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007110865A RU2007110865A (en) | 2008-09-27 |
| RU2347736C2 true RU2347736C2 (en) | 2009-02-27 |
Family
ID=39928755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007110865/11A RU2347736C2 (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Control system of load-lifting crane (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347736C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457999C2 (en) * | 2010-08-27 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Construction machine safety system (versions) |
| CN103727936A (en) * | 2013-11-19 | 2014-04-16 | 徐州重型机械有限公司 | Positioning and navigation device of working platform of elevating platform fire truck, fire truck and method |
| CN107188055A (en) * | 2017-06-01 | 2017-09-22 | 成都菲斯普科技有限公司 | Derrick crane with overload locking device |
| US11390496B2 (en) * | 2019-02-04 | 2022-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Collision-free guidance of a load suspended from a cable |
-
2007
- 2007-03-23 RU RU2007110865/11A patent/RU2347736C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457999C2 (en) * | 2010-08-27 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Construction machine safety system (versions) |
| CN103727936A (en) * | 2013-11-19 | 2014-04-16 | 徐州重型机械有限公司 | Positioning and navigation device of working platform of elevating platform fire truck, fire truck and method |
| CN103727936B (en) * | 2013-11-19 | 2017-03-29 | 徐工消防安全装备有限公司 | The positioning navigation device of Elevating platform fire truck work platformses, fire fighting truck and method |
| CN107188055A (en) * | 2017-06-01 | 2017-09-22 | 成都菲斯普科技有限公司 | Derrick crane with overload locking device |
| CN107188055B (en) * | 2017-06-01 | 2018-11-06 | 江苏天煤机电科技有限公司 | Derrick crane with overload locking device |
| US11390496B2 (en) * | 2019-02-04 | 2022-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Collision-free guidance of a load suspended from a cable |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007110865A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2858937B1 (en) | Crane and related method of operation | |
| EP3412619B1 (en) | Remote operation terminal, and system for remotely operating mobile crane | |
| RU2347736C2 (en) | Control system of load-lifting crane (versions) | |
| CN105143088A (en) | Remote-controlled crane | |
| CN102040163B (en) | Hoisting limit switch and lifting device | |
| KR101103719B1 (en) | Tower Crane Cargo-Working Target Device | |
| EP2858938A1 (en) | Crane and related method of operation | |
| RU2326806C1 (en) | Load-lifting crane safety device with graphic display (versions) | |
| KR20100120459A (en) | Safety supervision system in crane work and method thereof | |
| RU2452683C2 (en) | Safety system for construction equipment (versions) | |
| RU2442742C1 (en) | Safety device and recording method for working conditions of lifting machine | |
| RU2007113419A (en) | METHOD FOR INCREASING THE SAFETY OF THE WORK OF THE LOAD CRANE (OPTIONS) | |
| RU2396201C1 (en) | Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) | |
| JP2673437B2 (en) | Operating device for cranes | |
| EP1490288B1 (en) | Load control system, preferably for boom cranes | |
| RU2305063C2 (en) | Load-lifting crane control method | |
| RU2406679C2 (en) | Method to rule weight swinging on flexible suspension (versions) | |
| EP4119489A1 (en) | Crane and transportation destination presentation method | |
| RU2391285C1 (en) | Jib crane load limiter | |
| JP7452112B2 (en) | Control device, terminal, and calculation method | |
| RU2343103C2 (en) | Cargo-hoisting machine protection system | |
| JP7494566B2 (en) | Working machine, information reading device, and method for acquiring location information of destination | |
| RU2271332C2 (en) | Boom load-lifting crane protection method | |
| RU2314248C1 (en) | Boom crane safety system | |
| RU69048U1 (en) | LIFTING MACHINE REGISTRATION SYSTEM (OPTIONS) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150324 |