Файл: Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов.pdf

Глава V. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ КРАНОВ

1.ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Все технологические операции в настоящее время крановщи­ ки стреловых кранов производят вручную. Максимальное число совмещенных операций, которые может выполнить крановщик,—■ две. При выполнении трех операций крановщик быстро утом­ ляется, в результате чего производительность крана снижается. Крановщик может получать и перерабатывать только определен­ ное количество технологической информации..

Наиболее типичная задача для автоматических систем управ­ ления краном — это снижение интенсивности потока сигналов, поступающего к крановщику. Одним из методов решения этой задачи является приближение крановщика (оператора) к месту, где непосредственно производятся технологические операции, т. е. применение дистанционного управления исполнительными механизмами крана. Другим общим решением этой задачи яв­ ляется создание автоматических систем управления кранами — АСУ К- Такие системы призваны снижать до минимума поток информации, идущей к крановщику, резко повышать производи­ тельность крана, увеличивать количество совмещенных операций, уменьшать расход электроэнергии.

В более широком смысле АСУК есть такая система управле­ ния краном, которая включает в себя три подсистемы:

1)АСУТБ — автоматическую систему управления, обеспечи­ вающую технику безопасности на кране на требуемом уровне (в систему входят ограничитель грузоподъемности, креномер и другие приборы).

2)АСУП — автоматическую систему управления производст­ вом (она учитывает зарплату рабочих, обслуживающих кран, выработку крана, расход электроэнергии и т. д.).

3)АСУТП — автоматическую систему управления электро­ приводами крана на оптимальном уровне (АСУК).

2.ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Для обеспечения дистанционного управления необходимы соответствующие решения и средства. Прежде всего необходим такой электропривод, чтобы получить от него при разгоне и за-

125

медлении оптимальные характеристики, оптимум ускорения, рыв­ ка и ощущения, минимум времени, затрачиваемого на операцию и т. д.

Система управления электроприводом исполнительного меха­ низма должна полностью автоматически обеспечить: 1) разгон и замедление электропривода по заданному закону; 2). регулирова­ ние скорости электроприводов по воле оператора в широком и гибком диапазоне, т. е. прекращение нарастания скорости, когда это необходимо по технологии в любой точке скоростной диа­ граммы, снижение скорости и т. п.; 3) получение режима дотяжки и, наконец; 4) режим торможения. При дистанционном управ­ лении система управления электроприводом должна отвечать этим требованиям. Основные решения систем управления в на­ стоящее время направлены на приспособление дистанционного управления к существующим схемам управления. Наиболее при­ митивные схемы дистанционного управления состоят из перенос­ ного пульта управления и релейного блока, который может включить только одну какую-нибудь ступень пускового реостата (контроллера) электропривода переменного тока или какую-ни­ будь ступень реостата обмотки возбуждения генератора, питаю­ щего электропривод постоянного тока.

Разработка схем дистанционного управления идет по пути передачи достаточно большого количества информации на си­ ловой объект. Наиболее простые схемы дистанционного управле­ ния обеспечиваются при передаче информации по силовому ка­ белю. Управление осуществляется подачей сигналов от кнопок, установленных в выносном пульте управления. Преимущество системы — простота решения схемы, помехоустойчивость. Недо­ статки — кнопками включается напряжение 220 В, большая мас­ са кабеля, который надо переносить оператору, ограниченность количества подаваемых команд.

Дистанционное управление по проводам с разделением управ­ ляющих и силовых цепей — это передача информации по много­ канальному кабелю со слаботочными управляющими устройст­ вами, которые находятся на управляемом объекте. С пульта управления выдаются сигналы низкого напряжения (до 24 В), воздействующие на реле, контакты которых включены в силовые цепи управления электроприводами. Преимущество — напряже­ ние цепей управления не опасно для жизни. Недостатки — мно­ гожильный кабель, сложность системы.

Системы дистанционного управления по двухжилькому кабе­ лю, особенностью которых является выносной пульт управления, вырабатывающий команды с определенным признаком, распро­ странены в различных отраслях промышленности. Признак^дает возможность отличать одну команду от другой. Сигналы идут к управляющему объекту по одной паре проводов. Дешифратор устанавливается на управляемом объекте. Сигналы, дешифро­ ванные после дешифратора, поступают в релейные блоки. Аппа-

126

ратура представляет собой приемно-передающую радиостанцию. Передатчик легкий портативный с автономным питанием.

Аналогичные разработки были сделаны в НИГРИ на две ко­ манды по одному проводу с приемно-передающим устройством на две частоты (150 и 300 кГц), а также на много команд по подъемному канату (высокочастотная связь по канату). Преиму­ щества — неограниченная возможность передвижения, удобство связи оператора с управляемым объектом; недостатки — влияние помех, что вносит ошибки в действие схемы, необходимость раз­ личных кодов для нескольких объектов, работающих одновре­ менно в радиусе действия радиостанции.

Дистанционное управление без проводов — радиоуправление. Переносной радиопередатчик находится у оператора. На управ­ ляемом объекте устанавливается обычный радиоприемник и де­ шифратор команд. Такое управление разработано в СССР, Чехо­ словакии, ФРГ, ГДР. В многоканальной системе с частотным уплотнением частот TMF (ГДР) использован высокочастотный передатчик в ультразвуковом диапазоне для передачи низкочас­ тотной полосы командных импульсов. Механизм работает в час­ тотной полосе от 70 до 87,5 мГц. Для образования командных импульсов в низкочастотной полосе имеется 30 тональных частот для одновременной передачи. Эти частоты размещены ступенями в геометрической последовательности в частотной полосе от 303 до 3229 Гц при относительном среднем частотном интервале

8,5%:.

Система позволяет управлять электроприводами не только оператору с места погрузки-разгрузки, но и непосредственно опе­ ратору из кабины крана. Такие системы отличаются удобством управления и безопасностью в обслуживании, однако они имеют сложные схемы управления.

Ленинградский институт ВИАСМ разработал для башенных кранов систему управления по радио. Релейное устройство уп­ равляет работой контроллеров через индивидуальные сервопри­ воды. Достоинства — безопасность работы, удобство управления, совмещение дистанционного управления и управления из кабины. Недостаток — сложность схемы.

Отделом автоматики ВНИИСТРОЙДОРМАШа разработано устройство дистанционного управления в двух вариантах: по ка­ белю и по радиоканалу. Основные черты разработанный схем: нагрудный переносной пульт дистанционного управления (мас­ сой до 3 кг), а также использование существующей схемы управ­ ления электроприводом с незначительными переделками. Систе­ ма обеспечивает высвобождение сигнальщика и строповщика и переход крановщика непосредственно к месту погрузки. В то же время сохраняется управление из кабины крана.

На рис. 75 показана блок-схема дистанционного управления краном переменного тока с передачей сигналов по многожильно­ му кабелю. Портативный нагрудный пульт управления 1 соеди-

127

нен многожильным кабелем через разъемы и кольцевой токопри­ емник (чтобы исключить закручивание кабеля и обеспечить полный поворот крана) с релейным блоком дистанционного уп­ равления 2. От релейного блока сигналы-команды поступают в исполнительные механизмы и сервоприводы 3— 7 командоконтроллеров 8— 12. При вращении ручки вала командоконтроллера начинают включаться и набирать скорость электроприводы ме­ ханизмов передвижения Д ь поворота Дг, стреловой лебедки Д3, механизмов главной Д4 и вспомогательной Д5 грузовых лебедок.

равления состоит из нагрудного пульта передатчика, приемного устройства и блока питания. Пульт оборудован тумблерами и кнопками. Командное устройство пульта представляет собой генератор низких частот. Количество передаваемых команд 18. Команды передаются на определенной поднесущей частоте (несу­ щая частота 34,5 мГц), переключаемой ключами и кнопками в диапазоне 140— 190 Гц. Каждой команде присвоена определен­ ная частота. Радиопередатчик работает на фиксированной час­ тоте. Несущая частота стабилизирована кварцевым генератором (резонатором). Команды подаются импульсно при помощи кно­ пок и безарретирных тумблеров. При подаче команды частота генератора изменяется. Этими частотами модулируются колеба­ ния высокочастотного генератора, излучаемые антенной. Антен­ на является укороченным четвертьволновым штырем.

Радиоприемник собран по супергетеродинной схеме. Усили­ тель высокой частоты выполнен по каскадной схеме, позволяю­ щей получить большое и устойчивое усиление. Входные контуры

128

и контуры в нагрузке усилителя настраиваются на частоту пере­ датчика. Частота гетеродина стабилизирована кварцем. Сигнал гетеродина подается на второй каскад усиления, в коллекторную цепь которого включен фильтр промежуточной частоты. С выхо­ да преобразователя сигнал поступает на вход усилителя проме­ жуточной частоты (УПЧ), а к УПЧ подключается частотный дискриминатор.

Частотный -дискриминатор связан по выходу с усилителем низкой частоты. Для ограничения частотного диапазона сигнала между дискриминатором и усилителем низкой частоты включен фильтр низких частот с полосой пропускания 1000 Гц.

В усилителе низкой частоты (УНЧ) сигнал подвергается дву­ стороннему ограничению и подается на частотные избиратели, которые выполнены на последовательных резонансных кон­ турах.

При появлении на выходе усилителя сигнала определенной частоты срабатывает выходное реле соответствующего частотно­ го избирателя. Реле для команд типа «включить» удерживается в притянутом состоянии (самоблокируется). Реле, соответству­ ющие командам «стоп» и «выключить», не блокируются. Для повышения безопасности при работе в системе предусмотрена защита, производящая обесточивание выходных реле (перевод всех реле в положение «выключено») при команде передатчика «общий стоп». Мгновенная защита срабатывает также при ис­ чезновении сигнала на выходе УНЧ. Однако в исключительных случаях, при большом уровне помех, эта защита может отказать. Поэтому для увеличения элемента надежности предусмотрена специальная система инерционной защиты, осуществляющая обесточивание реле через 2,5— 3 с после исчезновения сигнала передатчика. Эта система защиты регулирует на длительное (бо­ лее 2,5 с) пропадание сигнала частоты 1000 Гц.

Система дистанционного управления электроприводами по­ стоянного тока (краны типа КП-255) также имеет два варианта решения: с многожильным гибким кабелем и по радиоканалу.

Рассмотренные схемы дистанционного управления обеспечи­ вают управление краном в любых вариациях технологии погруз­ ки-разгрузки. Однако эти схемы имеют принципиальные недо­ статки. Схема дистанционного управления гораздо сложнее, чем схема управления электроприводами крана. Схема управления исполнительным механизмом «подражает» работе машиниста (ступенчатое регулирование), хотя известно, что при решении задач автоматического регулирования подражание схемам с руч­ ным управлением всегда усложняет решение и резко снижает надежность схемы.

В приведенных схемах сохраняются все недостатки схемы управления электроприводом (например, ступенчатый разгон) постоянного и переменного тока. Включение же в схему управ­ ления краном системы дистанционного управления должно

129