способ управления системой безопасности грузоподъемного крана и система безопасности для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ управления системой безопасности грузоподъемного крана, содержащей контроллеры, путем измерения, по меньшей мере, одного аналогового и одного дискретного параметра, преобразования их и передачи сигнала преобразованного аналогового параметра по линии связи, по меньшей мере, от одного контроллера ко второму, передачи по указанной линии связи напряжения питания, по меньшей мере, на один контроллер и разделения передачи напряжения питания и сигнала в линии связи, отличающийся тем, что упомянутую линию связи выполняют мультиплексной цифровой и дополнительно передают по ней указанные сигналы, по меньшей мере, одного дискретного параметра.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное разделение передачи напряжения питания и сигнала в мультиплексной цифровой линии связи осуществляют по времени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что с использованием указанных переданных параметров по априорно известным зависимостям, выявленным, например, при проектировании крана и предварительно записанным в энергонезависимую память, осуществляют вычисление фактической нагрузки крана и/или фактического положения его грузоподъемного оборудования, последующее сравнение фактической нагрузки крана с предельно-допустимой и/или фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, заданной, например, крановщиком при введении параметров координатной защиты, а также формирование и передачу по мультиплексной цифровой линии связи на соответствующий контроллер сигналов управления или блокировки включения исполнительных механизмов крана в зависимости от результатов этого сравнения.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют сравнение фактической напряженности поля ЛЭП с предельно-допустимой, а также формирование и упомянутую передачу сигналов управления в зависимости от результатов этого сравнения.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют управление габаритным фонарем или фарой оголовка стрелы путем подключения его (ее) к выходу контроллера оголовка стрелы, причем сигнал управления габаритным фонарем или фарой с органа управления, подключенного к управляющему входу соответствующего контроллера системы безопасности или входящего в состав этого контроллера, по мультиплексной цифровой линии связи подают на контроллер оголовка стрелы для упомянутого управления габаритным фонарем или фарой.

6. Система безопасности грузоподъемного крана, содержащая контроллеры и, по меньшей мере, один аналоговый и один дискретный датчик, входящие в состав соответствующего контроллера или подключенные к информационным входам этого контроллера, в частности датчик приближения к ЛЭП и датчик предельного подъема грузозахватного органа, установленные на оголовке стрелы и подключенные к информационным входам контроллера оголовка стрелы, в котором между цепью питания и линией связи установлен блок развязки питающего напряжения и сигналов в линии связи, отличающаяся тем, что линия связи между контроллерами выполнена мультиплексной цифровой, а, по меньшей мере, один контроллер, в частности контроллер оголовка стрелы, выполнен с возможностью передачи по мультиплексной цифровой линии связи преобразованных сигналов упомянутых датчиков.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что вывод мультиплексной цифровой линии связи контроллера оголовка стрелы подключен к первому выводу кабельного барабана, второй вывод которого соединен с выводом мультиплексной цифровой линией связи контроллера, расположенного за пределами выдвигаемой секции телескопической стрелы грузоподъемного крана.

8. Система по п.6, отличающаяся тем, что блоки развязки питающего напряжения и сигналов в мультиплексной цифровой линии связи выполнены в виде силового ключа и, по меньшей мере, одной диодно-конденсаторной цепи, причем вход и выход силового ключа, который устанавливается в контроллере, расположенном за пределами выдвигаемой секции стрелы, подключены соответственно к цепи питания системы безопасности и к мультиплексной цифровой линии связи, а указанный контроллер выполнен с возможностью управления силовым ключом, при этом диодно-конденсаторная цепь включена в цепь питания, по меньшей мере, в одном другом контроллере системы безопасности, в частности в контроллере оголовка стрелы, причем анод диода подключен к мультиплексной цифровой линии связи, катод диода подключен к первому выводу конденсатора и к выводу цепи питания контроллера, а второй вывод конденсатора соединен с общим проводом питания контроллеров системы безопасности.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что между входом и выходом силового ключа блока развязки питающего напряжения и сигналов в мультиплексной цифровой линии связи включен источник тока или резистор.

Приоритеты:

29.10.2002 -пп.1, 2, 5, 6 и 8;

31.05.2004 - пп.3, 4, 7 и 9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления и защиты от перегрузок, повреждений и от опасного приближения к линии электропередачи грузоподъемных кранов.

Известен способ управления системой безопасности грузоподъемного крана путем одновременного измерения аналоговых и дискретных параметров, несущих информацию о режимах и условиях работы крана, а также одновременной параллельной передачи и одновременного приема этих сигналов с последующим определением на основании принятых сигналов фактической загрузки крана и фактического положения грузоподъемного оборудования с формированием соответствующих сигналов блокирования опасных перемещений механизмов крана [1, 2].

Ограничитель нагрузки грузоподъемного крана, реализующий известный способ, содержит электронный блок с элементами индикации, к которому при помощи отдельных проводов, непосредственно или через кабельный барабан, подключены аналоговые и дискретные датчики, расположенные на оголовке стрелы (датчик приближения к линии электропередач (ЛЭП) и концевой выключатель предельной высоты подъема грузозахватного органа) [1].

В известном способе и реализующем его ограничителе нагрузки датчики аналоговых параметров формируют аналоговые сигналы, которые при помощи отдельных проводов подключаются к электронному блоку. Электронный блок осуществляет одновременный прием информации от аналоговых и дискретных датчиков, вычисляет степень загрузки крана по грузовому моменту, контролирует приближение стрелы к ЛЭП и, в зависимости от степени загрузки крана по грузовому моменту и напряженности электрического поля ЛЭП, формирует выходные сигналы, которые через исполнительный блок осуществляют блокирование управления исполнительными механизмами крана, обеспечивая его защиту от перегрузки, координатную защиту и защиту от опасного приближения к ЛЭП.

Одновременный параллельный обмен информацией между электронным блоком и датчиками приводит к значительному увеличению числа электрических линий связи.

Подключение датчиков, расположенных на оголовке телескопической стрелы, осуществляется через кабельный барабан. Поэтому увеличение линий связи приводит к значительному усложнению кабельного барабана. Соответственно, сложность технической реализации многопроводного кабельного барабана приводит к ограничению максимально возможного числа подключаемых нагрузок и датчиков оголовка стрелы и, соответственно, снижает функциональные возможности системы безопасности. В частности, по причине ограниченности линий связи в кабельном барабане габаритный фонарь включается параллельно цепи питания датчика приближения к ЛЭП, что приводит к неполной реализации функций габаритного фонаря, а также к вынужденной подаче напряжения питания на всю систему безопасности в транспортном положении стрелы.

Известен также способ управления системой безопасности грузоподъемного крана путем распределения сообщений между его составными частями на основе CAN протокола [3]. Устройство для реализации известного способа - компьютерная система безопасности Liccon фирмы Liebherr, построенная с использованием кабелей-шин CAN-Bus [3].

В системе безопасности с шиной CAN устанавливаются связанные между собой контроллеры, в том числе контроллер оголовка стрелы. При этом применение двухпроводной линии обмена информацией между контроллерами системы безопасности грузоподъемного крана (линий К и L) вместо множества отдельных проводов позволяет взаимодействовать с любым числом датчиков и нагрузок при небольшом количестве линий связи, что обеспечивает повышение надежности системы безопасности крана.

Однако одной из наиболее значимых особенностей протокола CAN являются сложные механизмы обнаружения и ограничения ошибок, а также необходимость применения высокостабильных тактовых генераторов. Это приводит к необходимости реализации сложных модулей системы.

Более распространенным является способ управления системой безопасности грузоподъемного крана с использованием последовательного обмена информацией между ее отдельными контроллерами путем формирования в ведущем модуле тактового сигнала синхронизации, формирования в передающем модуле сигнала обмена данными и последующего приема этих сигналов в приемном модуле, а также последовательного считывания передаваемых данных в моменты изменения уровня тактового сигнала [4, 5].

Система безопасности, реализующая известный способ, содержит контроллеры, соединенные между собой при помощи шины, содержащей линию питания и две сигнальных линии, первая из которых предназначена для передачи тактового сигнала, а вторая - для обмена данными [4, 5].

Передача информации и синхронизирующих импульсов по двум отдельным проводам, по сравнению с системами безопасности с параллельной передачей информации, позволяет уменьшить количество используемых линий связи и получить более высокую надежность системы безопасности без применения сложных модулей, построенных на основе CAN протокола.

Однако раздельная передача информации и синхронизирующих импульсов не позволяет достичь предельно возможного сокращения линий связи (проводов) и максимально возможной надежности системы безопасности крана. Это приводит к необходимости применения кабельного барабана с 3-мя проводами для передачи информации и напряжения питания для связи с модулем, устанавливаемым в оголовке стрелы, что ограничивает его применения на кранах с повышенной длиной телескопической стрелы.

Наиболее близким к предложенному является способ управления системой безопасности грузоподъемного крана путем измерения при помощи датчика приближения к ЛЭП и концевого выключателя предельного подъема грузозахватного органа аналогового и дискретного параметра, преобразования их и передачи преобразованного аналогового сигнала по линии связи в виде частотно-импульсного или широтно-импульсного сигнала от контроллера оголовка стрелы ко второму контроллеру, расположенному за пределами выдвигаемой секции стрелы, а также передачи по указанной линии связи напряжения питания на контроллер оголовка стрелы и разделения передачи напряжения питания и сигнала в линии связи по амплитуде передаваемого сигнала [6].

Устройство для осуществления этого способа и наиболее близкое к предложенному содержит аналоговый и дискретный датчики оголовка стрелы (антенну датчика ЛЭП и концевой выключатель предельного подъема грузозахватного органа), подключенные к информационным входам контроллера оголовка стрелы, имеющего выводы линии связи и цепи концевого выключателя, которые соединены с одноименными выводами другого контроллера системы безопасности, причем напряжение питания контроллера оголовка стрелы подключено к линии связи через дроссель [6].

Недостатком известного технического решения является однонаправленность линии связи. Это исключает возможность управления габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы и, соответственно, значительно снижает функциональные возможности системы безопасности.

Кроме того, линия связи в предложенном техническом решении может быть использована для передачи сигналов только от одного аналогового датчика. Поэтому при использовании "массы" в качестве общего провода кабельный барабан содержит минимум две цепи (линия связи и цепь концевого выключателя), что не позволяет обеспечить минимально возможное количество цепей в кабельном барабане. Соответственно, не достигается максимальная надежность и предельное упрощение конструкции кабельного барабана, а также не достигается реализация максимально возможного выдвижения стрелы из-за сложностей подмотки кабеля в барабане.

Задачей, на решение которой направлено предложенное техническое решение, является увеличение максимально возможного выдвижения стрелы и повышение надежности системы безопасности грузоподъемного крана за счет максимально возможного сокращения цепей (проводов) связи между отдельным составными частями системы безопасности, в том числе числа цепей в кабельном барабане, а также расширение функциональных возможностей системы безопасности за счет обеспечения возможности управления габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы без увеличения числа цепей в кабельном барабане.

В предложенном способе управления системой безопасности грузоподъемного крана, содержащей контроллеры, путем измерения, по меньшей мере, одного аналогового и одного дискретного параметра, преобразования их и передачи сигнала преобразованного аналогового параметра по линии связи, по меньшей мере, от одного контроллера ко второму, передачи по указанной линии связи напряжения питания, по меньшей мере, на один контроллер и разделения передачи напряжения питания и сигнала в линии связи, поставленные технические задачи решаются за счет того, что упомянутая линия связи выполняется мультиплексной цифровой и по ней дополнительно передаются указанные сигналы, по меньшей мере, одного дискретного параметра. При этом указанное разделение передачи напряжения питания и сигнала в линии связи осуществляется, в частности, по времени.

Кроме того, для решения поставленных задач в предложенном способе с использованием указанных переданных параметров по априорно известным зависимостям, выявленным, например, при проектировании крана и предварительно записанным в энергонезависимую память контроллера системы безопасности, осуществляют вычисление фактической нагрузки крана и/или фактического положения его грузоподъемного оборудования, последующее сравнение фактической нагрузки крана с предельно-допустимой и/или фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, заданной, например, крановщиком при введении параметров координатной защиты, а также формирование и передачу по мультиплексной цифровой линии связи на соответствующий контроллер сигналов управления или блокировки включения исполнительных механизмов крана в зависимости от результатов этого сравнения. При этом дополнительно может осуществляться сравнение фактической напряженности поля ЛЭП с предельно-допустимой, а также формирование и передача указанных сигналов управления в зависимости от результатов этого сравнения.

Поставленные задачи решаются также за счет того, что дополнительно осуществляют управление габаритным фонарем или фарой оголовка стрелы путем подключения его (ее) к выходу контроллера оголовка стрелы, причем сигнал управления габаритным фонарем или фарой с органа управления, подключенного к управляющему входу соответствующего контроллера системы безопасности или входящего в его состав, по мультиплексной цифровой линии связи подают на контроллер оголовка стрелы для упомянутого управления габаритным фонарем или фарой.

В системе безопасности грузоподъемного крана, реализующей предложенный способ, содержащей контроллеры и, по меньшей мере, один аналоговый и один дискретный датчик, входящие в состав соответствующего контроллера или подключенные к информационным входам этого контроллера, в частности датчик приближения к ЛЭП и датчик предельного подъема грузозахватного органа, установленные на оголовке стрелы и подключенные к информационным входам контроллера оголовка стрелы, в котором между цепью питания и линией связи установлен блок развязки питающего напряжения и сигналов в линии связи, для решения поставленных задач линия связи между контроллерами выполняется мультиплексной цифровой, а, по меньшей мере, один контроллер, в частности контроллер оголовка стрелы, выполняется с возможностью передачи по мультиплексной цифровой линии связи преобразованных сигналов упомянутых датчиков.

Для решения поставленных задач вывод мультиплексной цифровой линии связи контроллера оголовка стрелы может быть подключен к первому выводу кабельного барабана, второй вывод которого при этом соединен с выводом мультиплексной цифровой линией связи контроллера, расположенного за пределами выдвигаемой секции телескопической стрелы грузоподъемного крана.

Кроме того, в предложенном устройстве технический результат достигается за счет того, что блоки развязки питающего напряжения и сигналов в мультиплексной цифровой линии связи выполнены в виде силового ключа и, по меньшей мере, одной диодно-конденсаторной цепи, причем вход и выход силового ключа, который устанавливается в контроллере, расположенном за пределами выдвигаемой секции стрелы, подключены соответственно к цепи питания системы безопасности и к мультиплексной цифровой линии связи, а указанный контроллер выполнен с возможностью управления силовым ключом, при этом диодно-конденсаторная цепь включена в цепь питания, по меньшей мере, в одном другом контроллере системы безопасности, в частности в контроллере оголовка стрелы, причем анод диода подключен к мультиплексной цифровой линии связи, катод диода подключен к первому выводу конденсатора и к выводу цепи питания контроллера, а второй вывод конденсатора соединен с общим проводом питания контроллеров системы безопасности. При этом между входом и выходом силового ключа блока развязки питающего напряжения и сигналов в мультиплексной цифровой линии связи может быть включен источник тока или резистор.

Как известно, одним из наиболее сложных узлов системы безопасности грузоподъемного крана является кабельный барабан, соединяющий выдвигаемую и невыдвигаемую секции телескопической стрелы и использующийся для измерения длины стрелы. При выдвижении стрелы происходит сматывание кабеля с барабана, осуществляется измерение угла поворота и числа оборотов кабельного барабана и по результатам этих измерений определяется длина стрелы. Для получения необходимой точности измерений необходимо исключить провисание кабеля. С этой целью кабельный барабан снабжается пружиной, обеспечивающей необходимое усилие подмотки (натяжения) кабеля. При увеличении числа проводов в кабеле и длины выдвижения стрелы происходит увеличение сложности технической реализации кабельного барабана. Кабельный барабан с многожильным кабелем свыше определенной длины технически нереализуем из-за ограниченных возможностей подматывающей пружины.

Уменьшение числа жил (проводов) в кабеле приводит к уменьшению веса кабеля и требуемого усилия подмотки. Поэтому при уменьшении числа проводов в кабеле кабельный барабан может работать с большей длиной кабеля.

С учетом изложенного отличительные признаки предложенного технического решения, обеспечивающие возможность уменьшения числа цепей в кабельном барабане до одного провода, обеспечивают достижение технического результата - увеличения максимально возможного выдвижения телескопической стрелы грузоподъемного крана.

Одновременно эти признаки обеспечивают возможность управления расположенными на оголовке стрелы нагрузками без увеличения числа цепей в кабельном барабане и, соответственно, приводят к расширению функциональных возможностей системы безопасности без усложнения кабельного барабана.

Кроме того, сокращение количества соединений (жгутов, проводов и линий связи) обеспечивает повышение надежности системы безопасности.

На фиг.1 - 3 приведены примеры функциональных схем устройств, реализующих предложенный способ управления системой безопасности грузоподъемного крана.

Система безопасности грузоподъемного крана, показанная в общем виде на фиг.1, содержит контроллеры 1-4, которые иначе могут называться модулями, блоками, датчиками и т.п., в том числе, например, ведущий контроллер 1 (блок индикации, блок обработки данных и т.п.), расположенный обычно в кабине крана контроллер оголовка стрелы 2, N контроллеров-датчиков 3 и исполнительный контроллер 4.

Все контроллеры объединены через общую цифровую однопроводную мультиплексную линию связи 5. При этом к контроллеру оголовка стрелы 2 эта линия 5 подключается через кабельный барабан 6, который выполняется однопроводным, если в качестве минусового провода питания контроллера 2 используется масса крана, и двухпроводным, если минус источника питания подается на этот контроллер через кабельный барабан 6.

Питание контроллеров 1-3 от источника питания +Еп осуществляется по цифровой мультиплексной линии связи 5. При этом для развязки напряжения питания и сигналов в мультиплексной линии связи 5 контроллеры содержат блоки развязки 7, которые выполнены в виде дросселей (фиг.2) или в виде силового ключа 8 и диодно-конденсаторных цепей (см. фиг.1 и фиг.3, диоды 9, конденсаторы 10).

Напряжение питания на отдельные контроллеры, в частности на исполнительный контроллер 4, может подаваться не через цифровую мультиплексную линию связи 5, а непосредственно от источника питания +Еп (см. фиг.1).

Каждый контроллер 1-4 содержит микроконтроллер 11 и трансивер 12, содержащий ключ-передатчик 13 и приемник 14. Трансивер 12 обеспечивает согласование логических уровней микроконтроллера 11 и сигналов в цифровой мультиплексной линии связи 5 и может быть выполнен, например, на основе микросхем. Микроконтроллер 11 может осуществлять обмен информацией по цифровой мультиплексной линии 5 через трансиверы 12 с использованием, в частности, встроенных в него универсальных асинхронных приемопередатчиков (UART).

Для обеспечения работы передатчиков 13 с «открытым коллекторным выходом» в контроллер 1 введен источник тока 15, который для упрощения контроллера может быть заменен резистором.

В случае выполнения блоков развязки 7 питающего напряжения +Еп и сигналов в цифровой мультиплексной линии связи 5 в виде дросселей (см. фиг.2) трансиверы 12 выполняются в виде специализированных приемопередатчиков сигналов по силовым цепям.

В состав любого контроллера 1-4 могут входить выходные устройства 16 (например, электронные силовые ключи или электромагнитные реле), а также аналоговые или дискретные датчики 17. Сигналы с выходных устройств 16 системы безопасности поступают на различные нагрузки и исполнительные устройства крана, выполненные, например, электрогидравлическими. В частности, выходные устройства 16 контроллера оголовка стрелы 2 подключены к габаритному фонарю и к фаре крана, а выходные устройства 16 исполнительного контроллера 4 - к электромагнитным клапанам гидравлической системы крана (на фиг.1 условно не показано).

В системе безопасности устанавливаются аналоговые и дискретные датчики 17, количество, типы и параметры которых определяются конструкцией конкретного грузоподъемного крана и особенностями конструктивного исполнения системы безопасности. В частности, датчики длины стрелы и угла азимута выполняются обычно на основе потенциометров, подключенных к входам встроенных аналого-цифровых преобразователей соответствующих микроконтроллеров 11. Причем потенциометр датчика длины стрелы через согласующий редуктор связан с осью вращения кабельного барабана 6.

Датчик угла наклона стрелы может быть выполнен на основе акселерометра, подключенного к микроконтроллеру 11.

Датчики усилия или давления могут быть выполнены в виде тензометрических датчиков силы или тензометрических датчиков давления, установленных в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра подъема стрелы и подключенных к соответствующим микроконтроллерам 11, при необходимости через тензометрические усилители.

В контроллере оголовка стрелы 2 обычно используются датчики - концевой выключатель предельной высоты подъема грузозахватного органа (крюка) и датчик опасного приближения к ЛЭП.

Центральный (ведущий) контроллер 1 может содержать элементы индикации 18 (например, набор светодиодных и жидкокристаллических индикаторов и звуковой сигнализатор) и органы управления 19, выполненные, например, в виде набора кнопок и переключателей, использующихся для управления краном и прибором безопасности, в частности для задания параметров координатной защиты, выбора режимов стрелового оборудования, для управления габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы и т.д.

Поясним суть предложенного способа на примере работы реализующего его устройства.

Для предельного сокращения линий связи и цепей в кабельном барабане 6 в устройствах, приведенных на фиг.1-3, напряжение питания контроллеров 1-3 и передача информационных сигналов между ними осуществляются по одному проводу - по цифровой мультиплексной линии связи 5.

В устройстве, показанном на фиг.2, осуществляется развязка сигналов мультиплексной линии связи 5 и напряжения питания +Еп при помощи дросселей. В этом случае импульсы с выводов мультиплексной линии связи контроллеров 1-3, работающих на передачу поочередно, в виде тока или напряжения передаются на мультиплексную линию связи 5 и кабельный барабан 6, осуществляя изменение напряжения в этой цепи. При этом другой контроллер системы безопасности фиксирует изменение напряжения в мультиплексной линии связи (и в цепи кабельного барабана 6), осуществляя прием информации. В итоге реализуется амплитудная модуляция сигнала в мультиплексной линии связи 5.

В устройствах, показанных на фиг.1 и фиг.3, осуществляется временное разделение передачи напряжения питания и сигналов в мультиплексной линии связи 5. В этом случае первоначально микроконтроллер 11 ведущего контроллера 1, работая по программе, заложенной в памяти этого микроконтроллера, осуществляет включение силового ключа 8 и напряжение питания +Еп (см. фиг.1) поступает на мультиплексную линию связи 5 и кабельный барабан 6. Это напряжение через диоды 9 поступает на цепи питания контроллеров 2, 3. Одновременно происходит заряд конденсаторов 10.

В следующий интервал времени микроконтроллер 11 ведущего контроллера 1 выключает ключ 8. Диоды 9 при этом запираются напряжениями заряженных конденсаторов 10, и мультиплексная линия связи 5 без каких-либо ограничений используется в качестве цифровой мультиплексной линии связи для передачи информации и сигналов управления. Во время этой передачи конденсаторы 10 поддерживают необходимые для контроллеров 2, 3 напряжения питания.

При обмене контроллеров информацией по мультиплексной линией связи 5 необходимый уровень сигнала в ней обеспечивается при помощи источника тока или резистора 15.

После окончания обмена информацией между контроллерами микроконтроллер 11 ведущего контроллера 1 вновь включает ключ 8, осуществляя подзарядку конденсаторов 9 через диоды 10, и далее процессы в устройстве повторяются.

Контроллеры 1-4, при наличии на них напряжения питания, при помощи датчиков 17 осуществляют измерение аналоговых и дискретных рабочих параметров, характеризующих нагрузку, положение грузоподъемного оборудования, условия и режимы работы грузоподъемного крана. В частности, контроллер 2, установленный на оголовке стрелы, при помощи датчиков 17 осуществляет контроль напряженности электрического поля ЛЭП у оголовка стрелы и предельную высоту подъема грузозахватного органа. Другие контроллеры 3 при помощи датчиков 17 осуществляют контроль нагрузки крана, например усилия в стреловом канате, угла наклона стрелы, угла азимута и т.д.

Ведущий контроллер 1 (или центральный блок) системы безопасности работает по записанной в памяти его микроконтроллера 11 программе, после отключения ключа 8 в последовательном коде по мультиплексной линии связи 5 поочередно формирует запросы на получение информации от каждого контроллера 2-4 путем замыкания мультиплексной линии связи на массу при помощи своего передатчика 13. Каждый запрос содержит адрес контроллера, с которым производится обмен информацией, команду и контрольную сумму.

Сигнал с мультиплексной линии связи 5 поступает одновременно на входы всех контроллеров 2-4. Все контроллеры через приемники 14 трансиверов 12 осуществляют прием информации с мультиплексной линии связи 5 и проверку контрольной суммы. Если контрольная сумма не совпадает, результат приема игнорируется и контроллер ожидает следующей передачи информации, которая циклически повторяется с целью обеспечения надежности системы безопасности при работе в условиях помех.

При совпадении контрольной суммы каждый контроллер 2-4 производит сравнение принятого адреса с собственным адресом и в случае их совпадения начинает передачу ответной информации путем замыкания мультиплексной линии связи на массу при помощи своего передатчика 13. В частности, контроллер оголовка стрелы 2 через мультиплексную линию связи 5 и кабельный барабан 6 передает в ведущий контроллер 1 информацию о состоянии датчиков оголовка стрелы 4 (напряженность поля ЛЭП, сигнал предельного подъема крюка и т.д.). При этом другие контроллеры 2-4, адреса которых не совпадают с переданным адресом, игнорируют принятую информацию и находятся в режиме ожидания обращения к ним. Благодаря этому в любой момент времени в режиме передачи находится только один контроллер и конфликта по загрузке мультиплексной линии связи не происходит.

После получения информации от контроллеров-датчиков 2-4 микроконтроллер 11 ведущего контроллера (центрального блока) 1 по априорно известным зависимостям, выявленным, например, при проектировании крана и предварительно записанным в энергонезависимую память контроллера 11, вычисляет фактическую нагрузку крана и фактическое положение его грузоподъемного оборудования. Допустимые режимы нагружения в виде грузовых характеристик крана хранятся в памяти микроконтроллера 11 центрального контроллера (блока) 1 (при необходимости - в дополнительном блоке энергонезависимой памяти). Зона допустимых положений грузоподъемного (стрелового) оборудования крана вводится крановщиком при задании параметров координатной защиты при помощи органов управления 19, расположенных на центральном контроллере 1, и сохраняется в памяти его микроконтроллера 11. В этой памяти хранятся также предельно-допустимые уровни напряженности электрического поля, контролируемые датчиком приближения оголовка стрелы к ЛЭП.

Микроконтроллер 11 ведущего (центрального) контроллера 1 осуществляет сравнение фактической нагрузки крана с предельно-допустимой, сравнение фактического положения грузоподъемного оборудования с зоной допустимых положений, а также сравнение фактической напряженности поля ЛЭП с предельно-допустимой. В зависимости от результатов этих сравнений микроконтроллер 11 по общей мультиплексной линии связи 5 передает в исполнительный контроллер 4 сигналы блокирования включения исполнительных механизмов крана. Исполнительный контроллер 4 через исполнительные устройства 16 подает соответствующие сигналы на исполнительные механизмы крана, осуществляя его автоматическую защиту от перегрузки по грузовому моменту, от столкновений стрелового оборудования с различными препятствиями (координатную защиту) и защиту от опасного приближения стрелы крана к ЛЭП.

Одновременно микроконтроллер 11 ведущего контроллера (центрального блока) 1 с помощью элементов индикации 18 осуществляет отображение основных рабочих параметров крана, а также формирование предупреждающих звуковых и световых сигналов для крановщика.

Кроме защиты крана, в системе осуществляется управление различными нагрузками, в частности габаритным фонарем и фарой оголовка стрелы. Для этого микроконтроллер 11 преобразует сигналы управления габаритным фонарем и фарой с органов управления 19 в соответствующие сигналы управления, которые передаются на контроллер оголовка стрелы 2 по мультиплексной линии связи с использованием адреса модуля, команды, контрольной суммы и т.д. Аналогичным образом осуществляется управление любыми другими нагрузками крана - звуковым сигналом, электромагнитом стопорения секций телескопической стрелы и т.д.

В итоге, в предложенном техническом решении обеспечивается расширение функциональных возможностей системы безопасности грузоподъемного крана за счет реализации управления различными нагрузками при одновременном уменьшении числа цепей в кабельном барабане до одной цепи. Это позволяет получить высокую надежность и возможность реализации систем безопасности грузоподъемных кранов с повышенной длиной телескопической стрелы.

Источники информации

1. Новые нормативные документы по безопасной эксплуатации подъемных сооружений: Вып.2 // Сост. В.С.Котельников, Н.А.Шишков, А.М.Горлин. - М.: ПИО ОБТ, 1999 - с.47-86.

2. Свидетельство на полезную модель RU 7097 U1 МПК 6, В 66 С 23/90 «Ограничитель нагрузки стрелового крана», 16.07.1998.

3. Успех благодаря применению новых идей в краностроении. Проспект фирмы Liebherr-Werk Ehingen Gmbh, Postfach 1361, 1999.

4. US 5730305, МПК 6 В 66 С 13/16, В 66 С 13/18, 24.03.1998.

5. RU 2096307 С1, МПК 6 В 66 С 13/46, 20.11.1997.

6. RU 2104245 С1, МПК 6 В 66 С 23/88, 10.02.1998