Устройство автоматического управления выемочной машиной

(19) (11) 05 4 Е 21 С 35/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш"(56) Авторское свидетельство СССР У 757706, кл; Е 21 С 35/24, 1978.Авторское свидетельство СССР В 979631, кл. Е 21 С 35/24, 1981. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНОЙ(57) Изобретение относится к автоматизации выемочных машин и позволяет повысить безопасность обслуживающего персонала за счет одновременного диагностирования нескольких дефектов кабеля 13 и предотвращения при этом разгона, реверса и неуправляемости выемочной машины. Для этого устройство содержит четыре фильтра 22-25 нижних частот, два трехпозиционных элемента (ТПЭ) 28 и 29, два вычитателя 26-27, элемент ИЛИ 30, ключ 31и источник 32 опорного напряжения,При отсутствии дефектов датчика 11скорости ключ 31 разомкнут, Воздействие на сервопривод подачи происходит через элементы 6 и 7 выделениянаибольшего сигнала, элемент 10 сравнения и релейные усилители 8 и 9. Споявлением дефекта датчика 11, вызванного обрывом или коротким замыканием жил кабеля 13, одно из напряжений с обмоток датчика 11, поступающих через выпрямители 14 и 15,фильтры 24 и 25 на входы ТПЭ 28 и 29,выходит за допусковую зону. При нахождении входных сигналов в допусковойзоне на выходах ТПЭ 28 и 29 присутст-вуют низкие уровни напряжений, Привыходе входных сигналов за допусковую зону на одном из выходов появляется высокий уровень. Это вызываетвысокий уровень и на выходе элементаИЛИ 30, Свечение индикатора 33 индицирует неисправность, ключ 31 замыкается. 1 ил.Изобретение относится к автоматизации выемочных машин и предназначено для автоматического управления комбайнами с гидравлической подающей5 частью,Целью изобретения является повышение безопасности обслуживающего персонала за счет одновременного диагностирования нескольких дефектов кабеля и предотвращения при этом разгона, реверса и неуправляемости выемочной машины.На чертеже представлена структур- ная схема устройства автоматического управления выемочной машиной.Устройство содержит каналы регулирования по нагрузке и скорости подачи. Канал регулирования по скорости подачи включает задатчик 1 скорости подачи, первый 2 и второй 3 элементы вьщеления наименьшего сигнала, первый элемент 4 вьщеления наибольшего сигнала, реле 5 контроля превышения скорости, второй 6 и третий 7 элементы вьщеления наибольшего сигнала, первый 8 и второй 9 релейные усилители, элемент 10 сравнения, Датчик 11 скорости подачи, искробезопасный источник 12 питания, кабель 13, соединяющий источник питания с. датчи.ком скорости, двухполупериодные выпрямители 14 и 15, подключенные к обмоткам датчика скорости, и элемент 16 вьщеления наибольшего сигнала.Канал регулирования по нагрузке35 содержит датчик 17 нагрузки и задатчик 18, подключенные к элементу 19 сравнения, на выходе которого включены релейные элементы контроля не 40 догрузки 20 и перегрузки 21 электро- привода комбайна. Выходы элементов 20 и 21 подключены соответственно к входу элемента 16 и объединенным вместе вторым входам первого и второ 45 го элементов вьщеления наименьшего сигнала.Для повышения безопасности обслуживающего персонала выемочной машиныв устройство дополнительно введены фильтры 22-25 нижних частот, причем входы фильтров 22 и 24 подключены к выходу выпрямителя 14, а фильтров 23 и 25 - к выходу выпрямителя 15. Фильтры 22 и 23 нижних частот могут быть выполнены на операционных усилителях с тем, чтобы реализовать передаточную функцию фильтра второго порядка с частотой среза, не ниже требуемой из условия пропускания каналом скорости выбранной длительности импульсов, генерируемых элементами 20 и 21 канала тока и не выше требуемой для эффективной фильтрации несущей частоты 100 Гц сигналов датчика скорости. фильтры 24 и 25 являются простыми КС-звеньями, постоянная времени которых выбирается только из условия эффективности фильтрации. Кроме того введены вычитатели 26 и 27, трехпозиционные элементы 28 и 29, элементы ИЛИ 30, ключ 31 и источник 32 опорного напряжения. Вычитатели и трехпозиционные элементы могут быть выполнены на операционных усилителях. Верхний порог трех- позиционных элементов должен выбираться большим максимально возможного напряжения с обмотки датчикаскорости при исправном датчике и меньшим напряжения с обмоткипри обрыве цепей этой обмотки. Нижний порог трехпозиционных элементов должен быть меньшим минимального напряжения с обмотки при исправном датчике и большим напряжения с обмотки при коротком замыкании в цепях этой обмотки. Индикатор 33 подключен к выходу элемента ИЛИ 30, В отсутствие дефектов датчика скорости ключ 31 разомкнут и работа каналов регулирования по нагрузке.и скорости осуществляется воздействием на сервопривод подачи через элементы 6 и 7 вьщеления наибольшего сигнала, элемент 10 сравнения и релейные усилители 8 и 9. Режим стабилизации скорости подачи происходит при малой сопротивляемости угла резанию, когда при равенстве фактической и заданной скоростей ток электродвигателя меньше заданного. Напряжение, пропорциональное фактической скорости подачи, получается вычитанием выпрямленных и отфильтрованных напряжений обмоток датчика скорости таким образом, что при движении выемочной машины влево положительное напряжение, пропорциональное средней скорости подачи, образуется на выходе вычитателя 26 и подается на элемент 6 выделения наибольшего сигнала, а вправо - на выходе вычитателя 27 и подается на элемент 7 вьщеления наибольшего сигнала, Напряжения задания скорости подаются соответственно на элементы 7 или 6 через элементы 3 и 2 выделения наи 135205440 45 50 меньшего сигнала, В зависимости от знака при величине рассогласования,. выходящей за пороги релейных усилителей 8 или 9, включается тот релейный усилитель, который управляетсервоприводом подачи в сторону уменьшения величины рассогласования дозоны нечувствительности этих элементов,Режим стабилизации нагрузки осуществляется при выемке углей достаточной крепости, когда нагружениеэлектродвигателя до минимальной величины происходит при скорости подачи меньше заданной, Сигнал рассогласования Д 1 между заданным и фактическим током подается на входы релейно-импульсных элементов недогрузки 20 и перегрузки 21, Соответствующие выходные напряжения Б и Б, этихэлементов через канал управления скоростью воздействуют на скорость подачи, При значительной перегрузкеБ = О, Б= О, что приводит к уменьшению скорости подачи, а при значительной недогрузке Б, = 1 и Б= 1,что обеспечивает работу регуляторав режиме стабилизации скорости. Нанеинвертирующий вход реле скоростиподается с выхода элемента 4 выделения наибольшего сигнала напряжениезадания скорости подачи, а на инвертирующий - с выхода элемента 1 б выделения наибольшего сигнала подаетсянапряжение фактической скорости подачи или напряжение Б.Напряжение на выходе реле 5 скорости имеет высокий уровень в единственном случае, когда нагрузка электродвигателя находится в зоне нечувствительности релейных элементов 20и 21. При этом 0 =1, 0=0, а превышение уставкой скорости фактическогозначения скорости подачи приводит кП = 1, Уровень "1" блока реле скорости выбирается большим максимального напряжения задания скорости подачи, так что лЧ = 0 и на выходахэлементов 8 и 9 присутствуют низкиеуровни и сервопривод подачи находится в нейтральном положении. Во всехостальных режимах напряжение П имеет низкий уровень. При недогрузкепо току при ЧЧ уровень Б; =1и величина его выбрана большей максимального уровня задания уставкипо скорости, при перегрузке сигналБ = 0 и величина его выбрана мень 5 10 15 20 25 ЗО 35 шей минимального уровня задания уставки, В этих режимах, а также при Ч ) ЧБ = 0 и происходит отработка по каналу скорости, Если скорость подачи ниже заданной, возможна работа регулятора в импульсном режиме, При небольшой недогрузке на выходах элементов 20 и 21 присутствуют следующие напряжения: О, = 1, У = 1/2 (чередование высокого и низкого уровней), а при небольшой перегрузке О, = 1/2, Б = О. Следовательно, импульсный режим регулятора можно свести к чередованию режима недогрузки либо перегрузки и режима номинальной нагрузки по току,С появлением дефекта датчика скорости, вызванного обрывом.или коротким замыканием жил кабеля 13, хотя бы одно из напряжений с обмоток датчика, поступающих через выпрямители 14 и 15, фильтры 24 и 25 на выходы трехпозиционных элементов 28 и 29, выходит за допусковую зону, Если дефектом является обрыв, то это напряжение становится большим верхнего порога соответствующего трехпозиционного элемента, а если короткое замыкание. - меньшим нижнего порога. При нахождении входных сигналов в допусковой зоне на выходах трехпозиционных элементов присутствуют низкие уровни напряжений, а при выходе их за допусковую зону на одном из выходов появляется высокий уровень, что вызывает высокий уровень на выходе элемента ИЛИ 30 и тем самым свечение индицирующего неисправность светодиода индикатора 33 и замыкание ключа 31, Через этот ключ источник 32напряжения подключается к инвертирующему входу реле контроля превышения фактической скорости над заданной, минуя резистор, подключенный кинвертирующему входу операционногоусилителя этого реле. Тем самым осуществляется приоритет прохождениясигнала Е над сигналом, подаваемымна инвертирующий вход при исправномкабеле. Так как полярность напряжения источника 32 отрицательна, а минимальное напряжение задания скорости подачи на неинвертирующем входе в предлагаемом устройстве выбирается равным нулю, то появление указанных дефектов датчика скорости приводит квторому случаю появления на выходереле 5 высокого уровня напряжения итем самым прекращению выдачи любой команды управления на сервопривод подачи, если она подавалась.Диагностирование множественных дефектов осуществляется благодаря тому, что по одной жиле кабеля 13 от каждой обмотки датчика подключено к общей точке устройства. Пусть произошел обрыв в цепи первой обмотки, а короткое замыкание - в цепи второй, В этом случае выходное на-. пряжение фильтра 24 становится большим верхнего порога трехпозиционного элемента 28 и кроме того выходное на пряжение фильтра 25 становится меньшим нижнего порога трехпозиционного элемента 29. Таким образом, работа устройства при возникновений таких разнородных дефектов отличается от работы при диагностировании одиночных дефектов лишь тем, что сразу на двух входах элемента ИЛИ 30 присутствуют высокие уровни, что повышает вероятность диагностирования отказа датчи ка скорости. Перекрестные дефекты возникают при коротком замыкании между жилами кабеля, принадлежащими различным обмоткам датчика скорости. Так как конец первой обмотки и начало второй соединены между собой, то .диагностирование таких дефектов, как короткое замыкание между началом первой и началом второй, а также концом первой и концом второй осуществляется также как короткое замы - кание первой илн второй обмотки. Рассмотрим поэтому только дефект при коротком замыкании начала первой обмотки датчика скорости с концом второй. Так как в этом случае обмотки ,трансформатора источника 12 питания оказываются соединенными согласно и образуют электрическую цепь, представляющую собой замкнутый контур,45 включающий две одинаковых но величине злектродвижущих силы, два одинаковых сопротивления и имеющую два узла: один - общая точка устройства, а другой - объединенные из-за дефек 50 та начало первой обмотки и конец вто-рой. Напряжение между этими двумя узлами равно нулю с точностью, определяемой разбросом величин указанных электродвижущих сил и сопротивлений, и оказывается меньше нижнего порога трехпозиционных элементов 28 и 29, в результате чего диагностируется этот дефект. Наличие четырех фильтров нижнихчастот, двух трехпозиционных элементов, двух вычитателей, элемента ИЛИ,ключа и источника опорного напряжения в предлагаемом устройстве повышает безопасность обслуживающего персонала за счет диагностирования множественных дефектов кабеля и предотвращения разгона, реверса и отсутствия возможности управления выемочноймашиной при этих дефектах,Формула изобретенияУстройство автоматического управления выемочной машиной, содержащее индикатор, ключ, первый вычитатель, первый фильтр нижних частот и искробеэопасный источник питания, подключенный к цепям питания датчика скорости подачи, выходы которого соединены с входами двухполупериодных выпрямителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения безопасности обслуживающего персонала за счет одновременного диагностирования нескольких дефектов кабеля и предотвращения при этом разгона, реверса и неуправляемости выемочной машины, устройство снабжено датчиком и .задатчиком нагрузки, двумя элементами сравнения, релейными элементами контроля недогрузки и перегрузки электропривода, двумя элементами выделения наименьшего сигнала, четырьмя элементами вьделения наибольшего сигнала, реле контроля превьппения скорости, двумя релейными усилителями, элементом ИЛИ, двумя трехпозиционными элементами, источником опорного напряжения, вторым вычитателем, тремя дополнительными фильтрами нижних частот и задатчиком скорости подачи, выходы которого подключены к первым входам элементов вьделения наименьшего сигнала, выходы которых соединены с входами первого элемента вьделения наибольшего сигнала и с первыми входами второго и третьего элементов вьделения наибольшего сигнала, выходы которых подключены к входам первого элемента сравнения, выход которого связан с входами релейных усилителей, выход первого элемента вьделения наибольшего сигнала подключен к первому входу реле контроля превьппения скорости, выход которого связан с вторыми входами втоЗаказ 5546/27 Тираж 453 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб,д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рого и третьего элементов выделения наибольшего сигнала, выходы первого .и второго двухполупериодных выпрямителей соединены с входами соответст 5 венно первого и третьего, а также второго и четвертого фильтров нижних частот, выходы первого и второго фильтров нижних частот соединены с входами вычитателей, выход первого 10 из которых подключен к третьему входу второго элемента выделения наибольшего сигнала и к первому входу четвертого элемента выделения наибольшего сигнала, а выход второго вы Б читателя подключен к третьему входу третьего и к второму входу четверто, го элемента выделения наибольшего сигнала, выход которого подключен к второму входу реле контроля превышения скорости, выходы третьего и четвертого фильтров нижних частот связаны с входами соответственно перного и второго трехпозиционных элементов, выходы которых соединены свходами элемента ИЛИ, выход которого связан с входом индикатораи суправляющим входом ключа, выход которого подключен к третьему входуреле контроля превышения скорости,а линейный вход - к источнику опор-.ного напряжения, причем датчик изадатчик нагрузки связаны с входами,второго элемента сравнения, выходкоторого связан с входами релейныхэлементов контроля недогрузки и перегрузки электропривода, выход релейного элемента недогрузки электропривода соединен с третьим входомчетвертого элемента выделения наибольшего сигнала, а выход релейногоэлемента контроля перегрузки электропривода подключен к вторым входамэлементов выделения наименьшего сигнала.