RU47865U1 - LOAD CRANE SAFETY SYSTEM (ITS OPTIONS) - Google Patents
LOAD CRANE SAFETY SYSTEM (ITS OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU47865U1 RU47865U1 RU2005113052/22U RU2005113052U RU47865U1 RU 47865 U1 RU47865 U1 RU 47865U1 RU 2005113052/22 U RU2005113052/22 U RU 2005113052/22U RU 2005113052 U RU2005113052 U RU 2005113052U RU 47865 U1 RU47865 U1 RU 47865U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crane
- output
- input
- security system
- sensor
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использована в системах защиты и управления стреловых грузоподъемных кранов, в том числе кранов-трубоукладчиков. Сущность полезной модели заключается в том, что в системе безопасности грузоподъемного крана, содержащей датчики его рабочих параметров, в том числе датчик нагрузки, датчик угла наклона стрелы и датчик крена грузоподъемного крана, выходное устройство, цифровой вычислитель и подключенное к нему устройство ввода/вывода информации, причем входы выходного устройства подключены к дополнительным выходам цифрового вычислителя или устройства ввода/вывода информации, выходы выходного устройства соединены с исполнительными устройствами грузоподъемного крана, а датчик крена содержит первичные преобразователи углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана и два усилительно-преобразовательных устройства, которые размещены в непосредственной близости или в одном корпусе с первичными преобразователями углов продольного и поперечного наклона и своими входами соединены с выходами этих первичных преобразователей, а выходы или двунаправленные входы/выходы усилительно-преобразовательных устройств посредством отдельных проводов или мультиплексного канала обмена данными соединены соответственно с входами или по меньшей мере с одним входом/выходом устройства ввода/вывода информации. Второй вариант предложенной полезной модели отличается от первого тем, что датчик крена содержит одно усилительно-преобразовательное устройство с двумя каналами обработки данных, размещенное в непосредственной близости или в одном корпусе с первичными преобразователями углов продольного и поперечного наклона и соединенное The utility model relates to hoisting and transport machinery and can be used in protection and control systems for jib cranes, including pipe-laying cranes. The essence of the utility model is that in the safety system of a crane containing sensors of its operating parameters, including a load sensor, a boom angle sensor and a roll sensor of a crane, an output device, a digital computer and an information input / output device connected to it moreover, the inputs of the output device are connected to additional outputs of a digital computer or input / output device, the outputs of the output device are connected to the actuators a crane, and the roll sensor contains primary transducers of the angles of longitudinal and transverse inclination of the crane and two amplification converters that are located in close proximity or in the same housing as the primary transducers of angles of longitudinal and transverse inclination and are connected to the outputs of these primary transducers by their inputs and outputs or bidirectional inputs / outputs of amplification converters through separate wires or multiplex channel on data respectively connected to the inputs or the at least one input / output device I / O information. The second variant of the proposed utility model differs from the first in that the roll sensor contains one amplifying and converting device with two data processing channels, located in the immediate vicinity or in the same housing with primary transducers of longitudinal and transverse angles and connected
своими входами с выходами этих первичных преобразователей, а выходы или двунаправленный вход/выход усилительно-преобразовательного устройства посредством отдельных проводов или мультиплексного канала обмена данными соединены/соединен соответственно с входами или с входом/выходом устройства ввода/вывода информации. В третьем варианте полезной модели первичные преобразователи углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана размещены в непосредственной близости или в одном корпусе цифровым вычислителем и своими выходами соединены с входами этого цифрового вычислителя или с дополнительными входами устройства ввода/вывода информации. Кроме того, при реализации предложенной полезной модели, дополнительно возможно: выполнение усилительно-преобразовательного устройства в виде одноканального или двухканального усилителя с нормированным выходным сигналом в виде напряжения или тока; выполнение усилительно-преобразовательного устройства в виде последовательно соединенных информационно-измерительной схемы и контроллера или драйвера мультиплексного канала обмена данными с соответствующим введением аналогичного контроллера или драйвера мультиплексного канала обмена данными в состав устройства ввода/вывода информации; выполнение информационно-измерительной схемы в виде микроконтроллера и аналого-цифрового преобразователя, подключенного к микроконтроллеру, или микроконтроллера со встроенным аналого-цифровым преобразователем; введение в цифровой вычислитель и/или в микроконтроллер информационно-измерительной схемы энергонезависимого запоминающего устройства для записи хранения и считывания настроечных коэффициентов с последующим использованием этих настроечных коэффициентов при программной корректировке параметров выходного сигнала датчика крена при помощи этого цифрового вычислителя и/или микроконтроллера; выполнение первичных преобразователей датчика крена грузоподъемного крана в виде микромеханических кремниевых акселерометров или в виде жидкостных электролитических или емкостных инклинометров, или в виде тензометрических their inputs with the outputs of these primary converters, and the outputs or bidirectional input / output of the amplifier-converter device via separate wires or a multiplex data exchange channel are connected / connected respectively to the inputs or input / output of the input / output device. In the third embodiment of the utility model, the primary transducers of the angles of the longitudinal and transverse inclination of the crane are located in the immediate vicinity or in one housing by a digital computer and are connected to the inputs of this digital computer or to the additional inputs of the input / output device with their outputs. In addition, when implementing the proposed utility model, it is additionally possible: the implementation of an amplification-conversion device in the form of a single-channel or two-channel amplifier with a normalized output signal in the form of voltage or current; the implementation of the amplifier-converting device in the form of a series-connected information-measuring circuit and a controller or driver of a multiplex communication channel with the corresponding introduction of a similar controller or driver of a multiplex communication channel to the input / output information device; the implementation of the information-measuring circuit in the form of a microcontroller and an analog-to-digital converter connected to the microcontroller, or a microcontroller with a built-in analog-to-digital converter; introducing into the digital computer and / or microcontroller an information-measuring circuit of a non-volatile memory for recording the storage and reading of tuning coefficients, followed by using these tuning coefficients when programmatically adjusting the output parameters of the roll sensor using this digital calculator and / or microcontroller; the implementation of the primary transducers of the roll sensor of the crane in the form of micromechanical silicon accelerometers or in the form of liquid electrolytic or capacitive inclinometers, or in the form of tensometric
инклинометров, или в виде преобразователей угла поворота, например потенциометров, к осям которых прикреплены инерционные массы со смещенными центрами тяжести; выполнение первичных преобразователей продольного и поперечного наклона в датчике крена грузоподъемного крана совмещенными в виде или двухосевого (ортогональные оси X, Y) микромеханического акселерометра/инклинометра, который реализован в одном кристалле кремния, или в виде двухосевого жидкостного инклинометра; размещение по меньшей мере одного первичного преобразователя датчика крена грузоподъемного крана в одном из других датчиков системы безопасности грузоподъемного крана, например в датчике нагрузки или в датчике угла азимута, а также дополнительное введение в систему безопасности органов управления и индикаторов, подключенных к цифровому вычислителю. Полезная модель обеспечивает повышение надежности защиты грузоподъемного крана за счет повышения помехоустойчивости, точности системы безопасности и ее упрощения, позволяет получить взаимозаменяемость датчиков, а также более широкие функциональные возможности системы безопасности грузоподъемного крана.inclinometers, or in the form of angle converters, for example potentiometers, to the axes of which inertial masses with displaced centers of gravity are attached; the implementation of the primary transducers of longitudinal and transverse inclination in the roll sensor of the crane combined in the form of either a biaxial (orthogonal X, Y axis) micromechanical accelerometer / inclinometer, which is implemented in a single silicon crystal, or in the form of a biaxial liquid inclinometer; placing at least one primary transducer of the crane's roll sensor in one of the other sensors of the crane safety system, for example, in the load sensor or in the azimuth angle sensor, as well as additional introduction to the security system of the controls and indicators connected to the digital computer. The utility model provides increased reliability of the protection of the crane due to increased noise immunity, accuracy of the security system and its simplification, allows to obtain interchangeability of sensors, as well as wider functionality of the security system of the crane.
Description
Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использована в системах защиты и управления грузоподъемных кранов, в частности кранов-трубоукладчиков.The utility model relates to hoisting and transport machinery and can be used in protection and control systems of hoisting cranes, in particular pipe-laying cranes.
Из авторского свидетельства SU 1533990 A1, B 66 C 15/00, 07.01.1990 г., известно устройство для автоматического регулирования нагрузки крана-трубоукладчика, содержащее электронный блок и подключенные к нему датчики рабочих параметров крана-трубоукладчика, в том числе датчик нагрузки, датчик угла наклона стрелы, датчик угла наклона грузового полиспаста и датчик поперечного угла наклона крана-трубоукладчика. Электронный блок содержит задающее, вычислительное и выходное устройства, причем выход последнего подключен к исполнительному устройству крана-трубоукладчика.From the copyright certificate SU 1533990 A1, B 66 C 15/00, 01/07/1990, there is known a device for automatically controlling the load of a pipe-laying crane, containing an electronic unit and connected to it sensors of operating parameters of the pipe-laying crane, including a load sensor, a boom angle sensor, a tilt angle sensor of a cargo tackle and a transverse tilt angle sensor of a pipe-laying crane. The electronic unit contains a master, computing and output devices, and the output of the latter is connected to the actuator of the pipe-laying crane.
Данное устройство обеспечивает защиту крана (или крана-трубоукладчика) от перегрузки по грузовому моменту с учетом угла его поперечного наклона. Однако при этом не контролируется продольный наклон крана и, соответственно, не обеспечивается его защита от недопустимо больших углов продольного наклона. Это является существенным недостатком данного технического решения.This device protects the crane (or pipe-laying crane) from overload at the load moment, taking into account the angle of its transverse inclination. However, this does not control the longitudinal inclination of the crane and, accordingly, it does not provide protection from unacceptably large angles of longitudinal inclination. This is a significant drawback of this technical solution.
Наиболее близкой к предложенной является система безопасности грузоподъемного крана, известная из патента RU 2129524 С1, МПК 6 B 66 C 23/88, 13/18, 27.04.1999 г. и содержащая датчик угла наклона (подъема) стрелы, датчик длины стрелы, датчик массы груза, датчик угла поворота поворотной площадки крана (датчик угла азимута), датчик угла крена, цифровую вычислительную машину, выходное устройство (или блок управляющих реле), Closest to the proposed is the safety system of a crane, known from patent RU 2129524 C1, IPC 6 B 66 C 23/88, 13/18, 04/27/1999, and containing a sensor of the angle of inclination (lifting) of the boom, a sensor of the length of the boom, a sensor mass of cargo, angle sensor of rotation of the turntable of the crane (azimuth angle sensor), angle sensor, digital computer, output device (or control relay block),
устройство ввода/вывода информации, первое и второе устройства обработки информации, дешифратор, органы управления и индикаторы. Цифровая вычислительная машина предназначена для вычисления критических параметров, сравнения их с предельными и предоставления оператору текущей информации о работе крана на основании информации, поступающей с устройства ввода/вывода, а также для блокирования (запрета) опасных движений грузоподъемного крана.information input / output device, first and second information processing devices, decoder, controls and indicators. A digital computer is designed to calculate critical parameters, compare them with the limit, and provide the operator with current information about the operation of the crane based on information from the input / output device, as well as to block (prohibit) dangerous movements of the crane.
Эта система безопасности обеспечивает защиту грузоподъемного крана как от перегрузки, так и от недопустимо больших углов поперечного и продольного наклона.This security system protects the crane both from overload and from unacceptably large angles of transverse and longitudinal inclination.
Однако она имеет низкую помехоустойчивость и низкую точность контроля рабочих параметров грузоподъемного крана. Это обусловлено отсутствием в этой системе какого-либо усиления или преобразования результатов измерения рабочих параметров крана непосредственно в датчиках. Измеряемые параметры непосредственно с выходов первичных преобразователей передаются в аналоговой форме на аналого-цифровой преобразователь и на устройства обработки информации, расположенные в вычислительной части системы управления. При этом аналоговые сигналы, передаваемые по грузоподъемному крану без предварительного усиления и без преобразования в цифровую форму, подвержены искажениям ввиду воздействия на них электрических помех, особенно на кранах с электрическим приводом. Это приводит к погрешности определения опасных режимов работы, к несвоевременному формированию сигналов блокирования (запрета) опасных движений грузоподъемного крана и, соответственно, к снижению надежности защиты крана от перегрузок и повреждений.However, it has low noise immunity and low accuracy control of the operating parameters of the crane. This is due to the absence in this system of any amplification or conversion of the measurement results of the operating parameters of the crane directly in the sensors. The measured parameters directly from the outputs of the primary converters are transmitted in analog form to an analog-to-digital converter and to information processing devices located in the computing part of the control system. In this case, analog signals transmitted through a crane without prior amplification and without digitalization are subject to distortion due to the influence of electrical noise on them, especially on cranes with an electric drive. This leads to an error in the determination of dangerous operating modes, to the untimely generation of blocking signals (prohibition) of dangerous movements of the crane and, accordingly, to a decrease in the reliability of the crane protection from overloads and damage.
Кроме того, эта система имеет повышенную сложность, вызванную большим числом функциональных блоков в этой системе, что приводит к увеличению интенсивности отказов и к соответствующему снижению надежности защиты грузоподъемного крана.In addition, this system has an increased complexity caused by a large number of functional blocks in this system, which leads to an increase in the failure rate and to a corresponding decrease in the reliability of protection of the crane.
Другим недостатком известной системы безопасности является отсутствие взаимозаменяемости однотипных датчиков ввиду отсутствия в датчиках каких-либо устройств предварительной обработки и нормирования выходных сигналов - калибровки коэффициентов передачи, компенсации напряжения смещения нуля и т.д.Another disadvantage of the known security system is the lack of interchangeability of the same type of sensors due to the absence in the sensors of any devices for pre-processing and normalization of output signals - calibration of transmission coefficients, compensation of zero bias voltage, etc.
Кроме того, недостатком известной системы безопасности являются невысокие функциональные возможности, вызванные отсутствием электронной настройки выходных сигналов датчиков и диагностики состояний датчиков и внешних линий связи, которую невозможно реализовать ввиду использования передачи сигналов с датчиков в аналоговой форме.In addition, the disadvantage of the known security system is its low functionality due to the lack of electronic adjustment of the output signals of the sensors and diagnostics of the status of the sensors and external communication lines, which cannot be realized due to the use of signal transmission from the sensors in analog form.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение надежности защиты грузоподъемного крана за счет повышения помехоустойчивости и точности системы безопасности и ее упрощения (и соответствующего снижения интенсивности отказов). Дополнительным техническим результатом является обеспечение взаимозаменяемости однотипных датчиков системы безопасности. Еще одним техническим результатом заявленной полезной модели является расширение функциональных возможностей системы безопасности грузоподъемного крана.The technical result, the claimed utility model is aimed at achieving, is to increase the reliability of the crane protection by increasing the noise immunity and accuracy of the security system and its simplification (and a corresponding reduction in the failure rate). An additional technical result is the provision of interchangeability of the same type of security system sensors. Another technical result of the claimed utility model is the expansion of the functionality of the safety system of a crane.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что в первом варианте системы безопасности грузоподъемного крана, содержащей датчики его рабочих параметров, в том числе датчик нагрузки, датчик угла наклона стрелы и датчик крена грузоподъемного крана, выходное устройство, цифровой вычислитель и подключенное к нему устройство ввода/вывода информации, причем датчик крена содержит первичные преобразователи углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана, а по меньшей мере один выход выходного устройства подключен к исполнительному устройству грузоподъемного крана, согласно полезной модели, датчик крена дополнительно содержит два усилительно-преобразовательных устройства, которые размещены в непосредственной близости или в одном корпусе с первичными These technical results are achieved due to the fact that in the first version of the safety system of a crane containing sensors of its operating parameters, including a load sensor, an angle sensor of the boom and a roll sensor of the crane, an output device, a digital calculator and an input device connected to it information output, and the roll sensor contains primary transducers of the angles of the longitudinal and transverse tilt of the crane, and at least one output of the output device is connected n to the actuator of the crane, according to the utility model, the roll sensor further comprises two amplifying and converting devices are placed in close proximity or in the same housing with the primary
преобразователями углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана и своими входами соединены с выходами этих первичных преобразователей, а выходы или двунаправленные входы/выходы усилительно-преобразовательных устройств посредством отдельных проводов или мультиплексного канала обмена данными соединены соответственно с входами или по меньшей мере с одним входом/выходом устройства ввода/вывода информации, причем по меньшей мере один вход выходного устройства подключен к дополнительному выходу цифрового вычислителя или устройства ввода/вывода информации.transducers of angles of longitudinal and transverse inclination of the crane and its inputs are connected to the outputs of these primary transducers, and the outputs or bidirectional inputs / outputs of the amplification-conversion devices via separate wires or a multiplex communication channel are connected respectively to the inputs or at least one input / output information input / output devices, wherein at least one input of the output device is connected to an additional output of the digital computer and whether information input / output devices.
Во втором варианте системы безопасности грузоподъемного крана эти технические результаты достигаются за счет того, что в этой системе, содержащей датчики рабочих параметров грузоподъемного крана, в том числе датчик нагрузки, датчик угла наклона стрелы и датчик крена грузоподъемного крана, выходное устройство, цифровой вычислитель и подключенное к нему устройство ввода/вывода информации, причем датчик крена содержит первичные преобразователи углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана, а по меньшей мере один выход выходного устройства подключен к исполнительному устройству грузоподъемного крана, согласно полезной модели, датчик крена дополнительно содержит усилительно-преобразовательное устройство, которое содержит по меньшей мере два канала обработки данных, размещено в непосредственной близости или в одном корпусе с первичными преобразователями углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана и своими входами соединено с выходами этих первичных преобразователей, а выходы или двунаправленный вход/выход усилительно-преобразовательного устройства посредством отдельных проводов или мультиплексного канала обмена данными соединены/соединен соответственно с входами или с входом/выходом устройства ввода/вывода информации, причем по меньшей мере один вход выходного устройства подключен к дополнительному выходу цифрового вычислителя или устройства ввода/вывода информации.In the second version of the crane safety system, these technical results are achieved due to the fact that in this system, which contains sensors for the operating parameters of the crane, including a load sensor, a boom angle sensor and a crane sensor, an output device, a digital calculator and connected to it is an input / output information device, the roll sensor comprising primary transducers of the angles of the longitudinal and transverse inclination of the crane, and at least one output in the traveling device is connected to the actuating device of the crane, according to the utility model, the roll sensor further comprises an amplifying-converting device that contains at least two data processing channels, is located in the immediate vicinity or in the same housing as the primary transducers of the longitudinal and transverse angles of the crane and its inputs are connected to the outputs of these primary converters, and the outputs or bidirectional input / output of the amplifier-converter tion device via individual wires or a multiplex communication channel coupled / connected respectively to the inputs or to the input / output I / O information, wherein at least one output device connected to an additional input of the output digital computer or input / output information.
В третьем варианте системы безопасности грузоподъемного крана эти технические результаты достигаются за счет того, что в этой системе, содержащей датчики рабочих параметров грузоподъемного крана, в том числе датчик нагрузки, датчик угла наклона стрелы и датчик крена грузоподъемного крана, выходное устройство, цифровой вычислитель и подключенное к нему устройство ввода/вывода информации, причем датчик крена содержит первичные преобразователи углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана, а по меньшей мере один выход выходного устройства подключен к исполнительному устройству грузоподъемного крана, согласно полезной модели, первичные преобразователи углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана размещены в непосредственной близости или в одном корпусе цифровым вычислителем и своими выходами соединены с входами этого цифрового вычислителя или с дополнительными входами устройства ввода/вывода информации, а по меньшей мере один вход выходного устройства подключен к дополнительному выходу цифрового вычислителя или устройства ввода/вывода информации.In the third version of the safety system of the crane, these technical results are achieved due to the fact that in this system containing sensors of the operating parameters of the crane, including a load sensor, a sensor for the angle of inclination of the boom and a roll sensor of the crane, an output device, a digital calculator and connected to it is an input / output information device, the roll sensor comprising primary transducers of the angles of the longitudinal and transverse inclination of the crane, and at least one output in the traveling device is connected to the actuating device of the crane, according to the utility model, the primary transducers of the angles of longitudinal and transverse inclination of the crane are located in the immediate vicinity or in the same housing by a digital computer and connected to the inputs of this digital computer or to the additional inputs of the input / output device and at least one input of the output device is connected to an additional output of a digital computer or input device / Output.
Кроме того, для достижения указанных технических результатов, в первом и втором вариантах реализации предложенной полезной модели дополнительно возможно:In addition, to achieve the indicated technical results, in the first and second embodiments of the proposed utility model it is additionally possible:
- выполнение усилительно-преобразовательного устройства в виде одноканального или двухканального усилителя с нормированным выходным сигналом в виде напряжения или тока;- the implementation of the amplifier-conversion device in the form of a single-channel or two-channel amplifier with a normalized output signal in the form of voltage or current;
- включение в состав усилительно-преобразовательного устройства информационно-измерительной схемы и контроллера или драйвера мультиплексного канала обмена данными, по меньшей мере один первый вход/выход которого подключен к по меньшей мере одному входу/выходу информационно-измерительной схемы, а по меньшей мере один второй вход/выход контроллера или драйвера мультиплексного канала обмена данными подключен к соответствующему входу/выходу устройства ввода/вывода информации, которое содержит контроллер или драйвер мультиплексного канала обмена - inclusion of an information-measuring circuit and a controller or driver of a multiplex data exchange channel in the amplifier-converter device, at least one first input / output of which is connected to at least one input / output of the information-measuring circuit, and at least one second the input / output of the controller or driver of the multiplex communication channel is connected to the corresponding input / output of the information input / output device, which contains the controller or driver of the multiplex communication channel ala exchange
данными, при этом выходы первичных преобразователей подключены к входам двух информационно-измерительных схем (для первого варианта реализации системы безопасности) или к входам двухканальной информационно-измерительной схемы (для второго варианта ее реализации);data, while the outputs of the primary converters are connected to the inputs of two information-measuring circuits (for the first embodiment of the security system) or to the inputs of the two-channel information-measuring circuit (for the second version of its implementation);
- исполнение информационно-измерительной схемы в виде микроконтроллера и аналого-цифрового преобразователя, подключенного к микроконтроллеру, или микроконтроллера со встроенным аналого-цифровым преобразователем;- execution of the information-measuring circuit in the form of a microcontroller and an analog-to-digital converter connected to the microcontroller, or a microcontroller with a built-in analog-to-digital converter;
- дополнительное введение в цифровой вычислитель и/или в микроконтроллер информационно-измерительной схемы энергонезависимого запоминающего устройства и их выполнением с возможностью записи в это энергонезависимое запоминающее устройство значений настроечных коэффициентов, последующего хранения и считывания значений этих коэффициентов из указанного энергонезависимого запоминающего устройства, а также с возможностью программного изменения параметров выходного сигнала датчика крена в зависимости от значений считанных настроечных коэффициентов, в частности путем сложения и/или перемножения этих значений и выходного сигнала первичного преобразователя угла продольного и/или поперечного наклона грузоподъемного крана;- an additional introduction to the digital computer and / or microcontroller information-measuring circuit non-volatile memory and their implementation with the possibility of recording in this non-volatile memory device values of the tuning factors, the subsequent storage and reading of the values of these coefficients from the specified non-volatile memory, and also with the possibility programmatically changing the parameters of the output signal of the roll sensor depending on the values read out x factors, in particular by addition and / or multiplication of these values and the output signal of the angle transducer the primary longitudinal and / or transverse inclination of the crane;
- выполнение первичных преобразователей датчика крена грузоподъемного крана в виде микромеханических кремниевых акселерометров или в виде жидкостных электролитических или емкостных инклинометров, или в виде тензометрических инклинометров, содержащих, в частности, тензометрические балки с закрепленными на их концах инерционными массами, или в виде преобразователей угла поворота, например потенциометров, к осям которых прикреплены инерционные массы со смещенными относительно этих осей центрами тяжести;- the implementation of the primary transducers of the roll sensor of the crane in the form of micromechanical silicon accelerometers or in the form of liquid electrolytic or capacitive inclinometers, or in the form of strain gauge inclinometers containing, in particular, strain gauge beams with inertial masses fixed to their ends, or in the form of angle converters, for example, potentiometers, to the axes of which inertial masses with centers of gravity displaced relative to these axes are attached;
- выполнение первичных преобразователей продольного и поперечного наклона в датчике крена грузоподъемного крана совмещенными в виде двухкоординатного или двухосевого микромеханического акселерометра/инклинометра, - the implementation of the primary transducers of longitudinal and transverse inclination in the roll sensor of the crane combined in the form of a two-axis or two-axis micromechanical accelerometer / inclinometer,
который реализован в одном кристалле кремния, или в виде двухкоординатного или двухосевого жидкостного инклинометра, который содержит электроды для измерения угла наклона в двух плоскостях, установленные в одном сосуде с жидкостью;which is implemented in a single silicon crystal, or in the form of a two-axis or biaxial liquid inclinometer, which contains electrodes for measuring the angle of inclination in two planes, installed in the same vessel with the liquid;
- размещение по меньшей мере одного первичного преобразователя датчика крена грузоподъемного крана в одном из других датчиков системы безопасности грузоподъемного крана, например в датчике нагрузки или в датчике угла азимута, и подключение выхода этого первичного преобразователя к дополнительному входу или к дополнительным входам усилительно-преобразовательного устройства этого датчика.- placing at least one primary transducer of the roll sensor of the crane in one of the other sensors of the safety system of the crane, for example, in the load sensor or in the azimuth angle sensor, and connecting the output of this primary converter to an additional input or to additional inputs of the amplifier-converter device of this sensor.
- дополнительное введение в систему безопасности органов управления и индикаторов, подключенных к цифровому вычислителю.- An additional introduction to the security system of controls and indicators connected to a digital computer.
Для достижения указанных технических результатов, в третьем варианте реализации предложенной полезной модели также возможно выполнение первичных преобразователей датчика крена грузоподъемного крана в виде микромеханических кремниевых акселерометров или в виде жидкостных электролитических или емкостных инклинометров, а также дополнительное применение органов управления и индикаторов, подключенных к цифровому вычислителю.To achieve the indicated technical results, in the third embodiment of the proposed utility model, it is also possible to implement primary transducers of a roll sensor of a crane in the form of micromechanical silicon accelerometers or in the form of liquid electrolytic or capacitive inclinometers, as well as additional use of controls and indicators connected to a digital computer.
Благодаря указанным отличительным признакам, в заявленной полезной модели обеспечивается передача сигналов по линиям связи с предварительным усилением или с предварительным преобразованием в цифровую форму, что обеспечивает значительное повышение помехоустойчивости и точности передачи сигналов в системе безопасности. Одновременно, благодаря применению микроконтроллеров, совместной обработки сигналов нескольких первичных преобразователей и применению современных конструкций первичных преобразователей, обеспечивается значительное упрощение системы безопасности при одновременном расширении ее функциональных возможностей. Это обеспечивает значительное повышение надежности защиты крана.Due to these distinctive features, the claimed utility model provides signal transmission via communication lines with preliminary amplification or with preliminary conversion to digital form, which provides a significant increase in noise immunity and accuracy of signal transmission in the security system. At the same time, thanks to the use of microcontrollers, the joint processing of signals from several primary converters and the use of modern designs of primary converters, a significant simplification of the security system is ensured while expanding its functionality. This provides a significant increase in the reliability of crane protection.
Установка в датчиках усилительно-преобразовательных устройств обеспечивает возможность компенсации технологических разбросов чувствительных элементов (смещения нуля, коэффициента передачи и т.д.) в этих усилительно-преобразовательных устройствах на стадии изготовления датчиков. Благодаря этому достигается взаимозаменяемость однотипных датчиков на грузоподъемном кране.The installation of amplification-conversion devices in the sensors provides the ability to compensate for the technological dispersion of sensitive elements (zero offset, transmission coefficient, etc.) in these amplification-conversion devices at the stage of manufacture of the sensors. Due to this, interchangeability of the same type of sensors on a crane is achieved.
Кроме того, применение в цифровом вычислителе или в микроконтроллере усилительно-преобразовательного устройства энергонезависимой памяти с возможностью выполнения операций с калибровочными коэффициентами, обеспечивает возможность исключение механической регулировки положения датчиков при настройке системы безопасности на кране, а также возможность ее настройки при любом (в том числе негоризонтальном) исходном положении крана или крана-трубоукладчика. Дополнительно, применение мультиплексного канала обмена данными позволят реализовать в системе безопасности встроенную диагностику неисправностей как датчиков, так и линий связи. Все это приводит к существенному расширению функциональных возможностей системы безопасности.In addition, the use of a non-volatile memory amplifier-converter device in a digital computer or microcontroller with the ability to perform operations with calibration coefficients provides the possibility of eliminating mechanical adjustment of the position of the sensors when setting up a safety system on a crane, as well as the possibility of its setting for any (including non-horizontal ) the initial position of the crane or pipe-laying crane. Additionally, the use of a multiplex data exchange channel will allow implementing a built-in fault diagnosis of both sensors and communication lines in the security system. All this leads to a significant expansion of the functionality of the security system.
Поэтому приведенные отличительные признаки заявленной полезной модели находятся в прямой причинно-следственной связи с достижением основного и дополнительных технических результатов, т.е. эти признаки являются существенными.Therefore, the distinguishing features of the claimed utility model are in direct causal connection with the achievement of the main and additional technical results, i.e. these symptoms are significant.
На фиг.1 в качестве примера приведена функциональная схема системы безопасности, на фиг.2 и фиг.3 - примеры реализации одноканального и двухканального усилительно-преобразовательных устройств.In Fig.1 as an example, a functional diagram of the security system is shown, in Fig.2 and Fig.3 are examples of the implementation of single-channel and two-channel amplification-conversion devices.
Система безопасности грузоподъемного крана (фиг.1), содержит датчики его рабочих параметров 1, в том числе датчик нагрузки 2, выполненный, например, в виде тензометрического датчика силы, установленного в стреловом или грузовом канате или тензометрических датчиков давления, установленных в гидроцилиндре подъема стрелы, датчик угла наклона стрелы 3, выполненный, например, в виде микромеханического кремниевого акселерометра/инклинометра, The safety system of a crane (Fig. 1) contains sensors of its operating parameters 1, including a load sensor 2, made, for example, in the form of a strain gauge force sensor installed in a boom or cargo rope or strain gauge pressure sensors installed in the boom lifting cylinder , the angle sensor of the boom 3, made, for example, in the form of a micromechanical silicon accelerometer / inclinometer,
датчик крена грузоподъемного крана 4 и дополнительные датчики 5, в число которых могут входить, в частности потенциометрические датчики угла азимута и длины стрелы, концевой выключатель предельного подъема грузозахватного органа, концевые выключатели положений органов управления гидравлической системы крана, концевой выключатель положения опор крана, датчик приближения к линии электропередачи и т.д. Конкретный набор датчиков 1 определяется исходя из установленных требований к системе безопасности и конструктивных особенностей конкретного типа грузоподъемного крана.craneshaft roll sensor 4 and additional sensors 5, which may include, in particular, potentiometric azimuth angle and boom length sensors, limit switch for maximum hoisting organ lift, limit switches for the position of the hydraulic system controls for the crane, limit switch for the position of the crane supports, proximity sensor to power lines, etc. A specific set of sensors 1 is determined on the basis of the established requirements for the security system and design features of a particular type of crane.
Система безопасности содержит также цифровой вычислитель 6, выполненный на основе микроконтроллера, например серии MSP430 фирмы TI, подключенное к нему устройство ввода/вывода информации 7 и выходное устройство 8, которое может быть выполнено в виде набора силовых электронных ключей или электромагнитных реле.The security system also contains a digital computer 6, made on the basis of a microcontroller, for example, the TI series MSP430, an information input / output device 7 and an output device 8 connected to it, which can be made in the form of a set of power electronic keys or electromagnetic relays.
Выходное устройство 8 может быть также выполнено в виде отдельного блока (блока расширения, выходного блока, исполнительного контроллера системы безопасности и т.п.), содержащего свой микроконтроллер и подключенные к нему устройства ввода/вывода информации и указанные силовые электронные ключи или электромагнитные реле, выходы которых подключаются к исполнительному устройству крана 9, выполненному, например, в виде электромагнитного клапана или контактора (магнитного пускателя), осуществляющего блокировку опасных перемещений механизмов крана. В зависимости от варианта исполнения выходного устройства 8, оно при помощи отдельных линий связи или мультиплексного канала обмена данными может быть подключено либо к устройству ввода/вывода информации 7, либо непосредственно к дополнительным входам цифрового вычислителя 6 (на фиг.1 показано пунктиром).The output device 8 can also be made in the form of a separate unit (an expansion unit, an output unit, an executive controller of a security system, etc.), containing its own microcontroller and connected devices for input / output of information and said power electronic keys or electromagnetic relays, the outputs of which are connected to the actuator of the crane 9, made, for example, in the form of an electromagnetic valve or contactor (magnetic starter), which blocks dangerous movements ov crane. Depending on the embodiment of the output device 8, it can be connected either to the information input / output device 7 or directly to the additional inputs of the digital computer 6 using separate communication lines or a multiplex data exchange channel (shown in phantom in Fig. 1).
На грузоподъемном кране может быть установлено либо одно, либо несколько исполнительных устройств 9. В соответствии с этим, в формуле полезной On the crane can be installed either one or more actuators 9. In accordance with this, in the formula useful
модели указано, что выходное устройство 8 имеет по меньшей мере один вход, по меньшей мере один выход и соответствующие соединения.The model indicates that the output device 8 has at least one input, at least one output, and corresponding connections.
Устройство ввода/вывода информации 7 выполняет согласование входных и выходных сигналов цифрового вычислителя 6 и датчиков 1 по уровню напряжений, а также обеспечивает защиту цифрового вычислителя 6 от повреждений при возникновении перенапряжений в сигналах на линиях связи. В случае применения датчиков 1 с аналоговыми выходами, устройство ввода/вывода информации 7 может быть выполнено в виде аналого-цифрового преобразователя, либо в виде передающего устройства сигналов датчиков в цифровой вычислитель с ограничением перенапряжений (при помощи специально установленных ограничителей), если аналого-цифровой преобразователь входит в состав цифрового вычислителя 6. Если в системе присутствуют дискретные датчики 5, например концевые выключатели, то соответствующая часть устройства ввода/вывода информации 7 выполнена в виде обычных преобразователей уровней сигналов. Если же в системе безопасности используется мультиплексный канал обмена данными, то в состав устройства ввода/вывода информации 7 входит трансивер, контроллер или драйвер последовательного интерфейса LIN (Local Interconnect Network), J1850 (SAE), CAN (Controller Area Network), CarLink, VAN, A-bus, RS-232C, MIDI, Micro-LAN и т.п., выполненный в виде специализированной микросхемы. Соответственно, аналогичный трансивер, контроллер или драйвер последовательного интерфейса входит в состав всех составных частей системы безопасности, к которым подключен этот мультиплексный канал обмена данными - в состав любого из датчиков 1 и/или выходного устройства 8.The information input / output device 7 matches the input and output signals of the digital computer 6 and the sensors 1 according to the voltage level, and also protects the digital computer 6 from damage in case of overvoltage in the signals on the communication lines. In the case of using sensors 1 with analog outputs, the information input / output device 7 can be made in the form of an analog-to-digital converter, or in the form of a transmitting device for sensor signals to a digital computer with surge protection (using specially installed limiters), if analog-digital the converter is part of the digital computer 6. If the system contains discrete sensors 5, for example limit switches, then the corresponding part of the input / output device 7 of information flax in the form of conventional signal level converters. If the security system uses a multiplex data exchange channel, then the information input / output device 7 includes a transceiver, controller or LIN (Local Interconnect Network), J1850 (SAE), CAN (Controller Area Network), CarLink, VAN serial interface driver , A-bus, RS-232C, MIDI, Micro-LAN, etc., made in the form of a specialized chip. Accordingly, a similar transceiver, controller, or serial interface driver is part of all the components of the security system to which this multiplex data exchange channel is connected — part of any of the sensors 1 and / or output device 8.
Трансивер, контроллер или драйвер последовательного интерфейса может быть также встроен в микроконтроллер, использующийся в каком-либо устройстве системы безопасности - в любом из датчиков 1, в цифровом вычислителе 6 или в выходном устройстве 8. Микроконтроллеры с аппаратурной поддержкой последовательных интерфейсов UART, CAN, LIN и т.д. общеизвестны.A transceiver, controller or driver for the serial interface can also be integrated into the microcontroller used in any security system device - in any of the sensors 1, in the digital computer 6 or in the output device 8. Microcontrollers with hardware support for serial interfaces UART, CAN, LIN etc. well known.
В мультиплексном канале обмена данными используются, как правило, либо одна, либо две двунаправленные линии связи. Например, в интерфейсе LIN, J1850 (SAE) - одна, а в интерфейсе CAN - как правило 2 линии (линии К и L). Поэтому при описании соединений мультиплексного канала в настоящей полезной модели указывается подключение «по меньшей мере одного входа/выхода». И при этом подразумевается, что этих входов/выходов может быть один или два в зависимости от использованного стандартного последовательного интерфейса.In a multiplexed data exchange channel, as a rule, either one or two bi-directional communication lines are used. For example, in the LIN interface, J1850 (SAE) - one, and in the CAN interface - usually 2 lines (lines K and L). Therefore, when describing multiplex channel connections, the present utility model indicates the connection of “at least one input / output”. And it is understood that there can be one or two of these inputs / outputs, depending on the standard serial interface used.
К цифровому вычислителю 6 могут быть дополнительно подключены органы управления 10, выполненные, например, в виде кнопок или переключателей, и индикаторы 11 (светодиодные индикаторы, жидкокристаллический дисплей, звуковой сигнализатор и т.п.). Кроме того, к цифровому вычислителю 6 могут быть подключены дополнительные устройства - цифровое запоминающее устройство регистратора параметров, часы реального времени и т.п., условно не показанные на фиг.1.Controls 10, made, for example, in the form of buttons or switches, and indicators 11 (LED indicators, liquid crystal display, sound signaling device, etc.) can be additionally connected to the digital computer 6. In addition, additional devices can be connected to the digital computer 6 — a digital memory of a parameter logger, a real-time clock, and the like, not conventionally shown in FIG.
Цифровой вычислитель 6, устройство ввода/вывода информации 7, выходное устройство 8 и, при необходимости, органы управления 10, индикаторы 11 и другие подключенные к цифровому вычислителю 6 устройства, могут быть выполнены в виде единого электронного блока 12 - блока индикации, блока обработки данных, центрального контролера системы безопасности и т.п.A digital computer 6, an input / output device 7, an output device 8, and, if necessary, controls 10, indicators 11, and other devices connected to a digital computer 6, can be made in the form of a single electronic unit 12 - an indication unit, a data processing unit , central security controller, etc.
Возможна также многоблочная реализация системы безопасности, при которой, кроме датчиков, присутствует два и более электронных блока. Например, выходное устройство 8 может быть выполнено в виде отдельного электронного блока (в отдельном корпусе). Возможно также применение отдельного блока обработки данных (блока индикации, дополнительного вычислительного блока, контроллера управлении и индикации и т.п.), также реализованного на основе микроконтроллера и подключенного, например, аналогично подключению любого из датчиков 1 (на фиг.1 условно не показано). В случае многоблочного исполнения, органы управления 10 и индикаторы A multi-block implementation of a security system is also possible, in which, in addition to sensors, two or more electronic units are present. For example, the output device 8 can be made in the form of a separate electronic unit (in a separate housing). It is also possible to use a separate data processing unit (display unit, additional computing unit, control and display controller, etc.), also implemented on the basis of a microcontroller and connected, for example, similarly to connecting any of the sensors 1 (not shown conditionally in figure 1 ) In the case of multi-block execution, controls 10 and indicators
11 размещаются на передней панели того блока, который расположен в кабине крана в рабочей зоне крановщика, и подключаются к микроконтроллеру или цифровому вычислителю этого блока.11 are located on the front panel of that unit, which is located in the crane cabin in the working area of the crane operator, and are connected to the microcontroller or digital computer of this unit.
Датчик крена 4 имеет первичные преобразователи углов продольного 13 и поперечного 14 углов наклона грузоподъемного крана (фиг.2, фиг.3), расположенные на опорно-ходовой или на поворотной части крана, на портале, на раме или на любой другой конструкционной части крана таким образом, чтобы изменение пространственного положения стрелы не влияло на измерение того угла наклона, который измеряет этот первичный преобразователь. Первичные преобразователи 13, 14 могут быть расположены, например, в кабине крана, в частности в отдельном датчике крена 4 или в электронном блоке 12. На кране-трубоукладчике, например, возможно размещение первичного преобразователя продольного наклона крана 13 в общем корпусе с датчиком угла наклона стрелы 3 или с датчиком нагрузки 2. Удобно также совместное размещение в общем корпусе датчика крена 4 и датчика угла азимута (если датчик азимута присутствует в системе безопасности крана) с использованием одного общего, в данном случае трехканального усилительно-преобразовательного устройства 16.The roll sensor 4 has primary converters of the angles of the longitudinal 13 and transverse 14 angles of inclination of the crane (figure 2, figure 3) located on the supporting-running or on the rotary part of the crane, on the portal, on the frame or on any other structural part of the crane so that the change in the spatial position of the boom does not affect the measurement of the inclination angle that this primary transducer measures. The primary transducers 13, 14 can be located, for example, in the crane cabin, in particular in a separate roll sensor 4 or in the electronic unit 12. On the pipe-laying crane, for example, it is possible to place the primary transducer of the longitudinal inclination of the crane 13 in a common housing with an angle sensor boom 3 or with a load sensor 2. It is also convenient to jointly place the roll sensor 4 and the azimuth angle sensor (if the azimuth sensor is present in the crane safety system) in the common housing using one common, in this case three-channel th intensive-converting device 16.
Первичные преобразователи 13, 14 могут быть выполнены в виде микромеханических кремниевых акселерометров, например типа ADXL103 фирмы AD, или в виде жидкостных электролитических или емкостных инклинометров, например типа H001-TILT-AB фирмы Hanitech, или в виде тензометрических инклинометров, содержащих, в частности, тензометрические балки с закрепленными на их концах инерционными массами, или в виде преобразователей угла поворота, например потенциометров, к осям которых прикреплены инерционные массы со смещенными относительно этих осей центрами тяжести. Причем первичные преобразователи продольного 13 и поперечного 14 наклона в датчике крена могут быть выполнены совмещенными в виде двухкоординатного (или двухосевого - с двумя взаимно перпендикулярными осями чувствительности) микромеханического акселерометра/инклинометра, The primary converters 13, 14 can be made in the form of micromechanical silicon accelerometers, for example, type ADXL103 from AD, or in the form of liquid electrolytic or capacitive inclinometers, for example, type H001-TILT-AB from Hanitech, or in the form of strain gauge inclinometers containing, in particular tensometric beams with inertial masses fixed at their ends, or in the form of angle transducers, for example potentiometers, to the axes of which inertial masses are attached with centers shifted relative to these axes ty. Moreover, the primary converters of the longitudinal 13 and transverse 14 inclination in the roll sensor can be made combined in the form of a two-coordinate (or two-axis - with two mutually perpendicular sensitivity axes) micromechanical accelerometer / inclinometer,
реализованного в одном кристалле кремния, например типа ADXL202, ADXL203 фирмы AD, или в виде двухкоординатного или двухосевого жидкостного инклинометра, который содержит электроды для измерения угла наклона в двух плоскостях, установленные в одном сосуде с жидкостью, например NS-25/C2 фирмы HL-Planartechnik GmbH.implemented in a single silicon crystal, for example, type ADXL202, ADXL203 from AD, or in the form of a two-axis or biaxial liquid inclinometer, which contains electrodes for measuring the angle of inclination in two planes, installed in one vessel with a liquid, for example NS-25 / C2 from HL- Planartechnik GmbH.
Датчик крена 4 может содержать либо два отдельных усилительно-преобразовательных устройства 15, либо одно двухканальное усилительно-преобразовательное устройство 16, которые размещены в непосредственной близости или в одном корпусе с первичными преобразователями углов продольного 13 и поперечного 14 наклона грузоподъемного крана и своими входами соединены с выходами этих первичных преобразователей 13, 14 (см. фиг.2, фиг.3).The roll sensor 4 may contain either two separate amplification-converting devices 15, or one two-channel amplifying-converting device 16, which are located in the immediate vicinity or in the same housing with the primary transducers of the angles of the longitudinal 13 and transverse 14 of the tilt of the crane and connected to the outputs with their inputs these primary converters 13, 14 (see figure 2, figure 3).
Усилительно-преобразовательное устройство 15, 16 в любом варианте его исполнения обеспечивает усиление и/или преобразование выходных сигналов первичных преобразователей углов продольного 13 и поперечного 14 наклона грузоподъемного крана до передачи этих сигналов по линиям связи, т.е. по грузоподъемному крану. Причем усиление и/или преобразование этих сигналов включает их нормализацию, т.е. компенсацию начального смещения, калибровку коэффициента передачи и, при необходимости, термокомпенсацию и лианеризацию, и может осуществляться как в аналоговой, так и в цифровой форме с использованием, например, АЦП и микроконтроллера.The amplification-converting device 15, 16 in any embodiment provides amplification and / or conversion of the output signals of the primary converters of the angles of the longitudinal 13 and transverse 14 of the slope of the crane before the transmission of these signals via communication lines, i.e. over a crane. Moreover, the amplification and / or conversion of these signals includes their normalization, i.e. compensation of the initial bias, calibration of the transfer coefficient and, if necessary, thermal compensation and lianerization, and can be carried out both in analog and digital form using, for example, an ADC and a microcontroller.
В простейшем случае усилительно-преобразовательное устройство 15 (см. фиг.2) содержит усилитель 17, например тензометрический, и буферный усилитель или преобразователь напряжения в ток 18 со стандартным уровнем выходного сигнала 0-5 мА или 4-20 мА. Причем усилитель 17 и преобразователь напряжение/ток 18 могут быть выполнены в виде отдельных микросхем или одной специализированной микросхемы, в частности типа МАХ1457 фирмы Maxim.In the simplest case, the amplifier-conversion device 15 (see figure 2) contains an amplifier 17, for example a strain gauge, and a buffer amplifier or a voltage to current converter 18 with a standard output level of 0-5 mA or 4-20 mA. Moreover, the amplifier 17 and the voltage / current converter 18 can be made in the form of separate microcircuits or one specialized microcircuit, in particular of the Maxim type MAX1457.
Усилительно-преобразовательное устройство 16 (см. фиг.3) может также содержать информационно-измерительную схему 19 в виде последовательно The amplification-converting device 16 (see Fig. 3) may also contain an information-measuring circuit 19 in the form of a series
соединенных АЦП 20 и микроконтроллера 21, либо микроконтроллера со встроенным АЦП. При этом, при многоканальном исполнении усилительно-преобразовательного устройства 16, АЦП 20 имеет два и более входа. В последнем случае к входам АЦП 20 возможно подключение не только первичных преобразователей продольного 13 и поперечного 14 углов наклона грузоподъемного крана, но и первичных преобразователей других датчиков 1. Это обеспечивает упрощение системы безопасности и повышение эффективности защиты грузоподъемного крана.connected by the ADC 20 and the microcontroller 21, or a microcontroller with a built-in ADC. At the same time, with multi-channel execution of the amplifier-converter device 16, the ADC 20 has two or more inputs. In the latter case, it is possible to connect not only the primary converters of the longitudinal 13 and transverse 14 angles of inclination of the crane to the inputs of the ADC 20, but also the primary converters of other sensors 1. This simplifies the security system and increases the efficiency of protection of the crane.
АЦП 20 одновременно с преобразованием аналогового входного сигнала в цифровую форму, может одновременно выполнять функции усиления выходных сигналов первичных преобразователей продольного 13 и/или поперечного 14 углов наклона грузоподъемного крана. При необходимости выполнения термокомпенсации характеристик этих первичных преобразователей 13, 14, АЦП 20 или микроконтроллер 21 применяются со встроенным датчиком температуры, либо внешний датчик температуры подключается к дополнительному входу АЦП 20.The ADC 20 simultaneously with the conversion of the analog input signal to digital form, can simultaneously perform the functions of amplifying the output signals of the primary converters of the longitudinal 13 and / or transverse 14 tilt angles of the crane. If it is necessary to perform thermal compensation of the characteristics of these primary converters 13, 14, ADC 20 or microcontroller 21 are used with a built-in temperature sensor, or an external temperature sensor is connected to an additional input of the ADC 20.
Микроконтроллер 21 содержит энергонезависимое запоминающее устройство (EEPROM), в котором в процессе изготовления или настройки системы безопасности записываются значения настроечных коэффициентов. В процессе работы системы безопасности (при работе датчика крена 4) микроконтроллер 21 считывает значения этих настроечных коэффициентов и, работая по записанной в его памяти программе, производит сложение и/или перемножение значений настроечных коэффициентов и выходного сигнала первичного преобразователя продольного 13 и/или поперечного 14 угла наклона грузоподъемного крана, предварительно переведенного в цифровую форму при помощи АЦП 20. Благодаря этому обеспечивается нормализация, в частности компенсация начального смещения, калибровка коэффициента передачи, термокомпенсация и лианеризация выходного сигнала датчика крена 4.The microcontroller 21 comprises a non-volatile memory device (EEPROM), in which values of tuning factors are recorded during the manufacturing or tuning of the security system. In the process of operation of the security system (during the operation of the roll sensor 4), the microcontroller 21 reads the values of these tuning factors and, working on the program recorded in its memory, adds and / or multiplies the values of the tuning coefficients and the output signal of the primary transducer 13 longitudinal and / or transverse 14 the angle of inclination of the crane, previously digitized using the ADC 20. This ensures normalization, in particular compensation of the initial displacement, calibra Single transfer coefficient, thermal compensation and lianerizatsiya roll sensor output signal 4.
Указанные значения настроечных коэффициентов могут быть получены, в частности, путем измерения характеристик первичных преобразователей продольного 13 и поперечного 14 углов наклона грузоподъемного крана на стадии изготовления датчика крена 4, а программа микроконтроллера 21 предусматривает реализацию функциональных зависимостей выходного сигнала датчика крена 4 (наклона в продольной и поперечной плоскости) от значений выходных сигналов первичных преобразователей 13, 14, значений настроечных коэффициентов и, при необходимости, значений температуры окружающей среды (выходного сигнала датчика температуры). Причем указанные функциональные зависимости могут быть представлены в виде формул или таблиц.The indicated values of the tuning coefficients can be obtained, in particular, by measuring the characteristics of the primary converters of the longitudinal 13 and transverse 14 tilt angles of the crane at the stage of manufacturing of the roll sensor 4, and the program of the microcontroller 21 provides for the implementation of the functional dependences of the output signal of the roll sensor 4 (tilt in the longitudinal and transverse plane) from the values of the output signals of the primary converters 13, 14, the values of the tuning factors and, if necessary, the values ambient temperature (output of the temperature sensor). Moreover, these functional dependencies can be represented in the form of formulas or tables.
При этом, благодаря нормализации выходного сигнала датчика крена 4, обеспечивается возможность его замены без дополнительной подстройки и регулировки, т.е. обеспечивается взаимозаменяемость этого датчика.Moreover, due to the normalization of the output signal of the roll sensor 4, it is possible to replace it without additional adjustment and adjustment, i.e. interchangeability of this sensor is provided.
Функции нормализации выходного сигнала датчика крена могут быть также аналогичным образом реализованы микроконтроллером цифрового вычислителя 6.The normalization functions of the output signal of the roll sensor can also be similarly implemented by the microcontroller of the digital computer 6.
В случае применения в системе безопасности мультиплексного канала обмена данными, усилительно-преобразовательное устройство 16, как в одноканальном, так и в многоканальном исполнении, имеет двунаправленные входы/выходы, реализованные при помощи контроллера, трансивера или драйвера 22 мультиплексного канала обмена данными, который либо выполнен в виде специализированной микросхемы (типа TLE6258, МС33199 и т.п.) и соединен с микроконтроллером 21, либо входит его состав микроконтроллера 21. При этом параметры сигналов в мультиплексной линии связи, порядок их формирования (включая назначение стартовой посылки, идентификатора (адреса), бита запроса передачи сообщения, арбитражного бита, поля управления, поля данных, контрольного слова и т.д.) и порядок последующего приема и обработки этих сигналов, устанавливаются в соответствии со In the case of using a multiplex data exchange channel in a security system, the amplifier-converter device 16, both in single-channel and multi-channel versions, has bi-directional inputs / outputs implemented using a controller, transceiver, or driver 22 of a multiplex data exchange channel, which is either made in the form of a specialized microcircuit (type TLE6258, MC33199, etc.) and is connected to the microcontroller 21, or its microcontroller 21 is included. In this case, the signal parameters in the multiplex communication line, p the order of their formation (including the purpose of the starting parcel, identifier (address), request message bit, arbitration bit, control field, data field, control word, etc.) and the procedure for the subsequent reception and processing of these signals are established in accordance with
спецификацией использованного последовательного интерфейса - LIN, J1850 (SAE), CAN, VAN, A-bus, RS-232C и т.п.specification of the used serial interface - LIN, J1850 (SAE), CAN, VAN, A-bus, RS-232C, etc.
Применение мультиплексного канала обмена данными, с одновременным использованием при передаче данных контрольных сумм, позволяет цифровому вычислителю 6 реализовать программную проверку правильности приема и передачи всех сигналов в мультиплексном канале обмена данными. Это дает возможность реализовать встроенную диагностику исправности всех составных частей системы безопасности, что значительно расширяет ее функциональные возможности.The use of a multiplex data exchange channel, with the simultaneous use of checksums when transmitting data, allows the digital computer 6 to implement a program check of the correct reception and transmission of all signals in the multiplex data exchange channel. This makes it possible to implement built-in diagnostics of serviceability of all components of the security system, which greatly expands its functionality.
Для обеспечения высокой помехоустойчивости и, соответственно, надежности защиты крана, первичные преобразователи углов продольного 13 и поперечного 14 наклона грузоподъемного крана размещены в непосредственной близости или в одном корпусе с соответствующими усилительно-преобразовательными устройствами 15, 16. Причем в третьем варианте реализации полезной модели они размещены в непосредственной близости или в одном корпусе с цифровым вычислителем 6, в частности размещены на одной печатной плате с микроконтроллером цифрового вычислителя 6.To ensure high noise immunity and, accordingly, the reliability of crane protection, the primary converters of the angles of the longitudinal 13 and transverse 14 of the tilt of the crane are located in close proximity or in the same housing with the corresponding amplifying and converting devices 15, 16. Moreover, in the third embodiment of the utility model they are located in the immediate vicinity or in the same housing with the digital computer 6, in particular, are located on the same printed circuit board with the microcontroller of the digital computer 6.
При работе системы безопасности, цифровой вычислитель 6 работает по программе, записанной в памяти его микроконтроллера, и через устройство ввода/вывода информации 8 по отдельным линиям связи или по мультиплексному каналу обмена данными получает от датчиков 1 текущие значения рабочих параметров грузоподъемного крана, в том числе, при необходимости, информацию о дискретных параметрах, характеризующих режим работы крана (о типе стрелового оборудования, положении опор, кратности запасовки грузового полиспаста и т.д.). На основании этих параметров, в соответствии с заранее записанным его памяти порядком (алгоритмом) обработки этих параметров, цифровой вычислитель 6 определяет текущую нагрузку грузоподъемного крана и положение его грузоподъемного стрелового оборудования.During the operation of the security system, the digital computer 6 works according to the program recorded in the memory of its microcontroller, and through the input / output device 8 through separate communication lines or via the multiplex data exchange channel, receives from the sensors 1 the current values of the operating parameters of the crane, including , if necessary, information about discrete parameters characterizing the operation mode of the crane (about the type of boom equipment, the position of the supports, the multiplicity of the stocking of the chain hoist, etc.). Based on these parameters, in accordance with the pre-recorded memory (order) of processing these parameters, the digital computer 6 determines the current load of the crane and the position of its lifting equipment.
Допустимые режимы нагружения в виде грузовых характеристик крана хранятся в памяти микроконтроллера цифрового вычислителя 6 или в дополнительном цифровом запоминающем устройстве (на фиг.1 условно не показано). При необходимости, крановщиком при помощи органов управления 10 задается зона допустимых положений грузоподъемного стрелового оборудования крана. Ее параметры сохраняются в памяти цифрового вычислителя 6 или в дополнительном цифровом запоминающем устройстве.Permissible loading modes in the form of crane load characteristics are stored in the memory of the microcontroller of the digital computer 6 or in an additional digital storage device (not shown conditionally in FIG. 1). If necessary, the crane operator with the help of the controls 10 sets the zone of permissible positions of the crane lifting equipment. Its parameters are stored in the memory of the digital computer 6 or in an additional digital storage device.
Цифровой вычислитель 6 осуществляет сравнение фактического нагружения крана с предельно-допустимым, а также сравнение фактического положения грузоподъемного стрелового оборудования с зоной допустимых положений стрелы, заданных при введении координатной защиты и, в зависимости от результатов указанных сравнений, передает на выходное устройство 8 сигналы разрешения включения исполнительных устройств крана 9 только в том случае, если существующие в текущий момент параметры и режимы работы грузоподъемного крана являются безопасными для него.The digital computer 6 compares the actual loading of the crane with the maximum permissible, as well as comparing the actual position of the lifting boom equipment with the zone of permissible boom positions specified during the introduction of coordinate protection and, depending on the results of these comparisons, transmits enable enable signals to the actuator 8 devices of the crane 9 only if the currently existing parameters and operating modes of the crane are safe for him.
Благодаря этому обеспечивается защита крана от перегрузки и координатная защита.This ensures that the crane is protected against overload and coordinate protection.
Одновременно первичные преобразователи продольного 13 и поперечного 14 углов наклона датчика крена 4, в зависимости от места установки этих первичных преобразователей и конструкции грузоподъемного крана, выявляют угловое положение опорно-ходовой, поворотной части крана, его портала или рамы. Выходные сигналы первичных преобразователей 13, 14, после прохождения через усилительно-преобразовательные устройства 15 или 16, в нормализованном виде поступают на цифровой вычислитель 6.At the same time, the primary converters of the longitudinal 13 and transverse 14 angles of inclination of the roll sensor 4, depending on the installation location of these primary converters and the design of the hoisting crane, reveal the angular position of the supporting-running, rotary part of the crane, its portal or frame. The output signals of the primary converters 13, 14, after passing through the amplification-converting devices 15 or 16, in a normalized form are fed to a digital computer 6.
При этом, если датчик крена 4 установлен на поворотной части крана, в для реализации защиты грузоподъемного крана от опрокидывания необходимы значения углов крена неповоротной части крана, в частности относительно направления рельсовой колеи железнодорожного крана, то цифровой вычислитель 6 вычисляет углы крена неповоротной части крана. Эти вычисления Moreover, if the roll sensor 4 is mounted on the rotary part of the crane, in order to protect the crane against tipping over, the values of the roll angles of the fixed part of the crane, in particular with respect to the direction of the rail track of the railway crane, are required, then the digital calculator 6 calculates the roll angles of the fixed part of the crane. These calculations
осуществляются с использованием значений угла азимута по очевидным зависимостям.are carried out using the azimuth angle values for obvious dependencies.
Цифровой вычислитель 6 аналогичным образом осуществляет сравнение фактических значений углов продольного и поперечного наклона грузоподъемного крана, полученных от датчика крена 4, с предельно-допустимыми значениями с точки зрения безопасной работы крана, предварительно записанными в памяти цифрового вычислителя, например при изготовлении системы безопасности, или введенными крановщиком при помощи органов управления 10. Далее, если фактическое значение угла продольного и/или поперечного наклона грузоподъемного крана превышает предельно-допустимое, цифровой вычислитель 6 передает на выходное устройство 8 сигналы отключения соответствующих исполнительных устройств 9 грузоподъемного крана, к которым относятся в частности, механизм подъема груза, механизма поступательного перемещения крана, механизм поворота крана в сторону меньшей устойчивости и т.д. Благодаря этому обеспечивается защита крана от недопустимо больших углов его продольного и поперечного наклона, т.е. защита крана от опрокидывания.The digital computer 6 likewise compares the actual values of the longitudinal and transverse angles of the crane received from the roll sensor 4 with the maximum permissible values from the point of view of safe operation of the crane, previously recorded in the memory of the digital computer, for example, when manufacturing a security system, or entered by a crane operator using controls 10. Further, if the actual value of the angle of the longitudinal and / or transverse inclination of the crane exceeds the limit flax-permissible, the digital computer 6 transmits to the output device 8 the shutdown signals of the corresponding actuators 9 of the crane, which include, in particular, the mechanism of lifting the load, the translational movement of the crane, the mechanism of rotation of the crane in the direction of less stability, etc. This ensures that the crane is protected from unacceptably large angles of its longitudinal and transverse inclination, i.e. protection of the crane against capsizing.
Дополнительно все основные рабочие параметры грузоподъемного крана, а также предупреждающие сообщения для крановщика о срабатывании какой-либо защиты, отображаются на индикаторах 11.In addition, all the main operating parameters of the crane, as well as warning messages for the crane operator about the operation of any protection, are displayed on indicators 11.
После первоначальной установки датчика крена 4 на грузоподъемный кран, ввиду неточности его установки, т.е. невозможности закрепления крепежных элементов датчика крена на грузоподъемном кране строго параллельно продольной и поперечной осям крана, измеренные датчиком крена 4 значения углов продольного и поперечного наклона отличаются от фактических. Это вызывает необходимость подстройки начальных значений его выходных сигналов. Неточность пространственного закрепления датчика крена фактически эквивалентна смещению нуля первичных преобразователей продольного 13 и поперечного 14 наклона крана и может быть скомпенсирована After the initial installation of the roll sensor 4 on the crane, due to the inaccuracy of its installation, i.e. the impossibility of fixing the fasteners of the roll sensor on the crane strictly parallel to the longitudinal and transverse axes of the crane, the roll angle values measured by the roll sensor 4 differ from the actual ones. This makes it necessary to adjust the initial values of its output signals. The inaccuracy of the spatial fixation of the roll sensor is actually equivalent to a zero offset of the primary transducers of the longitudinal 13 and transverse 14 of the tilt of the crane and can be compensated
аналогичным образом - путем корректировки значений настроечных коэффициентов в энергонезависимом запоминающем устройстве.in the same way - by adjusting the values of the tuning coefficients in a non-volatile storage device.
Для этого, например, после установки грузоподъемного крана на горизонтальную площадку и после переключения системы безопасности в режим настройки, например, при помощи специального тумблера, входящего в состав органов управления 10, с этих же органов управления подается сигнал корректировки (обнуления) значений продольного и поперечного угла наклона крана. В этом случае те значения углов, которые были вызваны неточностью установки датчика крена 4, по команде, поступающей с органов управления 10 или с внешней линии связи, в частности мультиплексной, на соответствующий микроконтроллер цифрового вычислителя или информационно-измерительной схемы 19, записываются в энергонезависимое запоминающее устройство и далее используются как постоянная аддитивная поправка. Благодаря этому обеспечивается настройка датчика крена 4 без механической регулировки его пространственного положения и, соответственно, достигается дополнительное расширение функциональных возможностей системы безопасности.To do this, for example, after installing the crane on a horizontal platform and after switching the security system to the setting mode, for example, using a special toggle switch, which is part of the controls 10, a correction signal (zeroing) of the longitudinal and transverse values is sent from the same controls angle of the crane. In this case, the values of the angles that were caused by the inaccurate installation of the roll sensor 4, by a command from the control bodies 10 or from an external communication line, in particular multiplex, to the corresponding microcontroller of a digital computer or information-measuring circuit 19, are recorded in non-volatile memory the device is further used as a constant additive correction. This ensures the adjustment of the roll sensor 4 without mechanical adjustment of its spatial position and, accordingly, additional expansion of the functionality of the security system is achieved.
С учетом изложенного, реализация отличительных признаков заявленной полезной модели обеспечивает повышение надежности защиты грузоподъемного крана за счет повышения помехоустойчивости и точности системы безопасности и ее упрощения, позволяет получить взаимозаменяемость однотипных датчиков, а также существенно расширить функциональные возможности этой системы.Based on the foregoing, the implementation of the distinguishing features of the claimed utility model provides increased reliability of the crane protection by increasing the noise immunity and accuracy of the security system and its simplification, allows to obtain interchangeability of the same type of sensors, as well as significantly expand the functionality of this system.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113052/22U RU47865U1 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | LOAD CRANE SAFETY SYSTEM (ITS OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113052/22U RU47865U1 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | LOAD CRANE SAFETY SYSTEM (ITS OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU47865U1 true RU47865U1 (en) | 2005-09-10 |
Family
ID=35848303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005113052/22U RU47865U1 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | LOAD CRANE SAFETY SYSTEM (ITS OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU47865U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471981C2 (en) * | 2010-04-16 | 2013-01-10 | Бауэр Машинен Гмбх | Construction machine with computing device to determine adjustment range |
| RU197689U1 (en) * | 2019-10-26 | 2020-05-21 | Виктор Юрьевич Боушев | DEVICE FOR MONITORING POSITIONS OF ROPES OF A TOWING CRANE OF A TOWER CRANE |
-
2005
- 2005-04-28 RU RU2005113052/22U patent/RU47865U1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471981C2 (en) * | 2010-04-16 | 2013-01-10 | Бауэр Машинен Гмбх | Construction machine with computing device to determine adjustment range |
| US8538670B2 (en) | 2010-04-16 | 2013-09-17 | Bauer Maschinen Gmbh | Construction machine having a computer unit for determining an adjustment range |
| RU197689U1 (en) * | 2019-10-26 | 2020-05-21 | Виктор Юрьевич Боушев | DEVICE FOR MONITORING POSITIONS OF ROPES OF A TOWING CRANE OF A TOWER CRANE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2511678B1 (en) | Measurement system for a material transfer vehicle | |
| CN102923572B (en) | A kind of crane load space pivot angle detection technique and device | |
| US20120211301A1 (en) | Platform leveling system | |
| US9156663B2 (en) | Device and method for ascertaining and monitoring an assembled counterweight on a crane | |
| CN102392664A (en) | Hydraulic support with inclination sensors and height measurement method thereof | |
| RU47865U1 (en) | LOAD CRANE SAFETY SYSTEM (ITS OPTIONS) | |
| CN111847335B (en) | Overhead working platform truck, bearing monitoring method, bearing monitoring device and storage medium | |
| FI129432B (en) | Suspendable scale for weighing a bundle and arrangement for hoisting a bundle | |
| RU2396201C1 (en) | Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) | |
| CN103145046A (en) | Automatic safety control apparatus of bridge crane under complex condition, and method thereof | |
| RU130985U1 (en) | SAFETY AND MANAGEMENT SYSTEM OF THE LOADING MACHINE | |
| KR102280208B1 (en) | Summing card detecting abnormal state of load cell and operation method thereof | |
| HUP0201107A2 (en) | Load checker device for step bar | |
| BR0314855A (en) | System and method for motion compensation using an underwater sensor | |
| US9168655B2 (en) | Circuit arrangement and method for monitoring a hazardous device by evaluating the acceleration | |
| RU158100U1 (en) | CARGO TRANSPORT DEVICE | |
| RU2482445C2 (en) | Apparatus for monitoring state of building structure or construction engineering facility | |
| RU2271332C2 (en) | Boom load-lifting crane protection method | |
| RU56364U1 (en) | LOAD CRANE PROTECTION SYSTEM OF THE ARROW TYPE WITH A MANEUVER ARROW | |
| RU47867U1 (en) | LOAD LIMITER FOR BRIDGE OR GATE CRANE (ITS OPTIONS) | |
| US20240102849A1 (en) | Digital load cell with redundancy design | |
| RU49811U1 (en) | LOAD CRANE SAFETY INSTRUMENT (OPTIONS) | |
| RU184415U9 (en) | Weighting device of a timber truck with hydraulic manipulator | |
| RU2264973C2 (en) | Method of and device to control safeguard of load-lifting machine | |
| JP2008534344A (en) | Protection system |