Способ управления движением ковша драглайна и устройство для его осуществления

.А Е 02 Р 9/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИ СССРРЦТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ У ТОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬСТ,(72) М.С.Ломакин, А.М;Ромашенков, Ю.Я.Вуль, Ю,В.Симонов Б.В.Ольховиков А.Б.Розенцвайг и С,Д.Левинтов (1) Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт и. Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизацня(56) 1. Вуль 10.Я.,Коючев В.И Седаков Л.В. Наладка электроприводов экскаваторов. М., "Недра", 1975,2. Авторское свидетельство СССР В 540014, кл. Е 02 Р 9/20, 1976 (прототип).3. Ломакин М.С, Автоматическое управление технологическими пр сами карьеров. М., "Недра", 19 оцес 78.(54) СЛОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ КОВША ДРАГДАЙНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1Способ управления движени ковша драглайна, включающий иэмер ние усилий в подъемных и тяговых натах и изменение скорости приво подъемной и тяговой лебедок, о т. л и ч а й щ и й с я тем, что, с ц повышения надежности и долговечно рабочего оборудования и механизмо драглайна эа счет ограничения дин мических нагрузок путем автоматич кой коррекции действий машиниста, полнительно задают управляющие во действия по скорости приводов подь ной и тяговой лебедок, распознают д полняемую операцию рабочего циклЪ,задают предельно допустимые максиальные или минимальные усилия вподъемных и тяговых канатах в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла, по величине рассогласования между усилиями в подъемныхи тяговых канатах и их заданнымизначениями формируют управляющие воздействия, которые сравнивают с заданными управляющими воздействиями поскорости приводов подъемной и тяговой лебедок, в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла выделяют из сравниваемых максимальныеили минимальные управляющие воздействия, которые подают на входы приводов подъемной и тяговой лебедок.2. Устройство для управления движением ковша драглайна, содержащееблоки регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок, датчик и задатчик натяжения подъемных канатов,подключенные к вкопам регулятора натяжения подъемных канатов, датчик ЕГО и задатчик натяжения тяговых канатов,подключенные к входам регулятора наем тяжения тяговых канатов, о т л и - е- ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжека- но задатчиками скорости приводов ов подъемной и тяговой лебедок, блокомрегулирования скорости привода повоелью . рота, блоком выделения сигнала управсти ления приводом подъемной лебедки, в блоком выделения сигнала управления а- приводом тяговой лебедки, блоком изес- меиения алгоритма выделения сигнала, до- . блоком изменения задания натяжения з- . подъемных и тяговых канатов и блоком ем-:. распознавания операций рабочего цикла вы- драглайна, выходы которого соединены,1084390 с выходами блоков регулированияскорости приводов механизма поворотаподъемной и тяговой лебедок, а выходподключен к входам блока измененияалгоритма выделения сигнала и блокаизменения задания натяжения подъемных.и тяговых канатов, первый и второйвыходы которого соединены соответственно с входом задатчика натяженияподъемных канатов и входом задатчика натяжения тяговых канатов, а первый и второй выходы блока измененияалгоритма выделения сигнала подключены соответственно к первому входу блока выделения сигнала управления приводом подъемной лебедки и первому Изобретение относится к горной промьппленности и может быть использовано для управления рабочим оборудованием экскаваторов-драглайнов.Известен способ управления движением ковша драглайна, заключающийся в управлении приводами подъемной и тяговой лебедок по величине рассогласования между скоростью лебедок и их эаданнымн значениями. Устройство, 10 реализующее способ, содержит подъемную и тяговую лебедки с двигателями, соединенными с блоками регулирования скорости двигателей, а также ковш с подъемными и тяговьви канатаМи 11. 15 Однако данные способ и устройство не обеспечивают ограничения предельно допустимых минимальных и максимальных значений усилий в подъемных и тяговых. канатах при выполнении всех операций рабочего цикла драглайна, так как между скоростью канатов и их натяжением нет однозначной зависимости, Нри недостаточно квалифицированных действиях машиниста усилия в подъемных и тяговых канатах могут значительно отличаться от их предельно допустимых максимальных и минимальных значений, что приводит к увеличению динамических нагрузок рабочего оборудования и механизмов подъема и тяги драглайна, снижению их надежности и долговечности. входу блока выделения сигнала унрИГ- ления приводом тяговой лебедки, вторые входы которых соединены соответственно с выходом задатчика скорости привода подъемной лебедки и выходом задатчика скорости привода тяговой лебедки, а третьи входы блоков выделения сигналов управления соединены соответственно с выходом регулятора натяжения подъемных канатов и выходом регулятора натяжения тяговых канатов, причем выходы блоков выделения сигналов управления приводов подъем, ной и тяговой лебедок подключены к соответствующим входам. блоков регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок. Наиболее бливким к предлагаемомуявляется способ управления движениемковша драглайна, заключающийся в том,что измеряют усилия в подъемных и тяговых канатах и изменяют скоростьприводов подъемной и тяговой лебедок.Устройство для осуществления способасодержит блоки регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок, регулятор, датчик и задатчик натяжения/подъемных канатов, регулятор, датчик и эадатчик натяжения тяговых канатов Г 23,Однако известные способ и устройство не обеспечивают ограничения максимальных и минимальных усилий в подьемных и тяговых канатах при всех операциях рабочего цикла драглайна. Это связано с тем, что,изменение скорости подъемной и тяговой лебедок осуществляется по рассогласованию . между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными значениями, которые устанавливаются машинистом драглайна вручную. При этом в результате не всегда квалифицированных действий машиниста усилия в подъемных и тяговых канатах не ограничиваются предельно допустимыми максимальными и минимальными значениямипри выполнении всех операций рабочегоцикла, что способствует возникновению значительных динамических нагру,3зок в рабочем оборудовании и механизммах подъема и тяги драглайна.Цель изобретения - повышение надежности и долговечности рабочего оборудования и механизмов драглайна за счет ограничения динамических нагрузок путем автоматической коррекции действий машиниста.Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления дви жением ковша драглайна, дополнитель- но задают управляющие воздействия по скорости. приводов подъемной и тяговой лебедок, распознают выполняемую операцию рабочего цикла, задают пре дельно допустимые максимальные или минимальные усилия в подъемных и тяговых канатах в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла, по величине рассогласования между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными предельными значениями формируют .управляющие воздействия, которые сравнивают с заданными управляющими воздействиями по скорости 5 приводов подъемной и тяговой лебедок, в зависимости от выполняемой операции рабочего. цикла выделяют иэ сравниваемых максимальные или минимальные управляющие воздействия, которые подают на входы приводов подъемной и тяговой лебедок.Указанная цель достигается также тем, что устройство для осуществления способа снабжено задатчнками скорос ти приводов подъемной и тяговой.лебедок, блоком регулирования скорости привода поворота, блоком выделения сигнала управления приводом подъемной лебедки, блоком выделения сигнала уп равления приводом тяговой лебедки,ф блоком изменения алгоритма выделения ссигнала, блоком изменения задания натяжения подъемных и тяговых кана- тов и блоком распознавания операций 45 рабочего цикла драглайна, входы ко;- торого соединены с выходами блоков регулирования скорости приводов механизма поворота, подъемной и тяговой лебедок, а выход подключен к входам 50 блока изменения алгоритма выделения сигнала и блока изменения задания натяжения подъемных и тяговых кана-:, тов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом 55 задатчика натяжения подъемных канатов и входом задатчика натяжения тяговых канатов, а первый и второй вы 90 4ходы блока изменения алгоритма выделения сигнала подключены соответственно к первому входу блока выделения сигнала управления приводомподьемной лебедки и первому входу блока выделения сигнала управления приводом тяговой лебедки, вторые входы которых соединены соответственно с выходами задатчика скорости привода подъемной лебедки и выходом зацатчика скорости привода тяговой лебедки, а третьи входы блоков выделения сигналов управления соединены соответственно с выходом регулятора натяжения подъемных канатов и. выходом регулятора натяжения тяговых канатов, причем выходы блоков выделения сигналов управления приводов подъемной и тяговой лебедок подключены к соответствующим входам блоков регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - .графическое изображение области допустимых предельных значений усилий натяжения подъемных и тяговых канатов драглайна при выполнении операций рабочего цикла. Устройство содержит ковш 1 с подьемными 2 и тяговыми 3 канатами, блок 4 регулирования скорости привода поворота, подъемную 5 и тяговую 6 лебедки с двигателями 7 и 8 приводов подъема и тяги, подключенных к блокам 9 и 10 регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок. Блоки 9 и 10, и блок 4 соединены с входами блока 11 распознавания операций рабо-, чего цикла драглайна, который может быть выполнен в виде устройства измеряющего и сравнивающего величиныФ напряжений и токов якорных цепей приводов подъема, тяги и поворота, так как каждая из этих операций характеризуется определенными величинами напряжений и токов указанных приводов ГЗ 3 Выход блока 11 подключен к входу блока 12 изменения алгоритма выделения сигнала, представляющего собой релейнцй блок, в котором в зависимости от сигнала с блока 11 срабатывает определенная группа реле, ,и к входу блока 13 изменения задания натяжения подъемных и.тяговых канатов, выполненного в виде источника опорного напряжения, величина которого изменяется в зависимости от сигнала с блока 11, первый выход которого соеди1084390 101 БпБп вах БтБтах Таким образом, если машинист прикопании задает управляющее воздействне по скорости подъемной лебедкименьше, чем то, которое необходимодля ограничения (поддержания) минимального натяжения подъемных канатов,то на вход привода подъемной лебедки 50подают управляющее воздействие, соответствующее минимальному усилию вподъемных канатах, под действием которого скорость подъемной лебедкиизменяется и усилие в подъемных канатах ограничивается предельно допусти 5 мой минимальной величиной. Если машинист при копании задает управляющеевоздействие по скорости тяговой лебедки больше необходимого для огранен с входом задатчика 14 натяжения подъемных канатов, а второй - с входом задатчика 15 натяжения тяговых канатов. Выходы задатчиков 14 и 15 и датчиков 16 и 1 натяжения подъем ных и тяговых канатов подключены к соответствующим входам регуляторов 18 и 19 натяжения подъемных и тяговых кацатов, выходы которых и выходы задатчиков 20 и 21 скорости подъемной и тяговой лебедок подключены к соот" ветствующим третьим и вторым входам блоков 22 и 23 выделения сигналов управления приводов поцъемных и тяговых лебедок, выполнен 1 щх в виде диод ных схем (с опорным напряжением) выделения наибольшего или наименьшего сигнала, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходом блока 12, при переключе нии контактов которого изменяется алгоритм выделения наибольшего или наименьшего сигнала в блоках 22 и 23, выходы которых подключены к соответствующим входам блоков 9 и 10 регу лирования скорости подъемной и тяговой лебедок.Способ управления движением ковша драглайна осуществляют следующим образом. 30Для каждой операции рабочего цикла драглайна с целью снижения динамических нагрузок его рабочего оборудования и механизмов обеспечиваются следующие условия ограничения усилий натяжения подъемных Б и и тяговых 5 т канатов:Копание Бп Бп п 11 ф Бт(БТ ваПодъемковша 40РазгрузкаковшаТ п 1 оОпусканиековшаДля обеспечения движения ковша драглайна машинист задает управляющие воздействия по скорости приводов подъемной и тяговой лебедок. При движении ковша изменяют усилия в подъемных и тяговых канатах и ,распознают; выполняемую операциюрабочего цикла, в зависимости от которой автоматически задают максимальные или минимальные усилия в подъемных и тяговых канатах. По величине рассогласования между усилия" ми в подъемных и тяговых канатах и их предельными заданными значениями1 формируют управляющие воздействия ,для приводов подъема и тяги, которые сравнивают с заданными управляющими воздействиями по скорости приводов подъема и тяги. В зависимости от выполняемой операции рабочего цикла выделяют из сравниваемых управляющих воздействий максимальные или минимальные, которые соответственно подают на входы приводов подъемной или тяговой лебедок, для изменения их скорости.При этом усилия в подъемных и тяговых канатах ограничены предельно допустимыми максимальными или минимальными значениями. Например, рас" познав операцию (копание), для обеспечения ограничения минимального натяжения подъемных канатов (Б) Я. . )И В 1 О и максимального натяжения тяговых канатов (Б ( Б ) автоматически задаТ оххют минимальное усилие в подъемных канатах и максимальное в тяговых. Измеряют усилия в подъемных и тяговых канатах и формируют управляющие воздействия для. приводов подъемной и тяговой лебедок, соответствующие минимальному усилию в подъемных канатах и максимальному в тяговых. Полученные управляющие воздействия сравнивают соответственно с заданными машинистом управляющими воздействиями по скорости привода подъемной и тяговой лебедок. Для привода подъемной лебедки из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наибольшее и подают на его вход, а для привода тяговой лебедки из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наименьшее и подают на вход этого привода,84390 5 1 О 15 20 7 10 ничения максимального усилия тяговых канатов, то на вход привода тяговой лебедки подают управляющее воздействие, соответствующее максимальному, усилию в тяговых канатах. Если усилие в подъемных канатах больше минимального значения, а в тяговых канатах меньше максимального, то управление скоростью подъемных и тяговых лебедок осуществляется согласно заданным машинистом управляющим воздействиям.При прдъеме ковша автоматически задают максимальные усилия в подъемных и тяговых канатах и из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наименьшее. При разгрузке ковша задают максимальное усилие в подъемных канатах и минимальное в тяговых и из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наименьшее для привода-подьемной лебедки и наибольшее для привода тяговой лебедки. При опускании ковша задают минимальное усилие в подъемных и тяговых канатах и из сравниваемых управляющих воздействий выделяют наибольшее.Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом. При управлении движением ковша машинист задает скорость подъемной и тяговой лебедок с помощью командоаппарата 20 задания скорости подъема и командоаппарата 21 задания скорости тяги, сигнал от которых соответственно через блоки 22 и 23 выделения сигналов управления поступает на входы блоков 9 и 10 регулирования скорости подъемной и тяговой лебедок. По величине сигналов тока и напряжения силовой цепи приводов поворота, подъема и тяги, поступающих с блоков 4, 9 и 10 регулирования скорости привода поворота подъемной и тяговой лебедок, блоком 11 осуществляется распознавание выполняемой операции рабочего цикла. Выходной сигнал блока 11, соответствующий выполняемой операции рабочего цикла, поступает на входы блока 12 изменения алгоритма выделения управляюще го сигнала и блока 13 изменения задания натяжения подъемных и тяговых канатов. На основании сигналов, поступающих с блока 11 распознавания выполняемой операции рабочего цикла, блок 13 изменения задания натяжения подъемных и тяговых канатов подаетна входы задатчиков 14 и 15 натяжения подъемных и тяговых канатов сигналы, соответствующие предельно- допустимым значениям натяжения подъемных и тяговых канатов. При копанииблок 13 подает на вход задатчика 14сигнал, соответствующий минимальнодопустимому усилию в подъемных канатах, а на вход задатчика 15 - сигнал,соответствующий максимально допустимому усилию в тяговых канатах. Приподъеме ковша блок 13 подает навходы задатчиков 14 и 15 сигналы,соответствующие максимально допустимым усилиям в подъемных и тяговыхканатах. При разгрузке ковша блок 13подает на вход задатчика 14 сигнал,соответствующий максимально допустимому значению усилия в подъемных канатах, а на вход задатчика 15. - сигнал, соответствующий минимально допустимому усилию в тяговых канатах.При опускании ковша блок 13 подает 25 на вход задатчиков 14 и 15 сигналы,соответствующие минимально допустимым усилиям в подъемных и тяговыхканатах, Сигналы с выходов задатчиков 14 и 15 натяжения подъемных итяговых канатов, соответствующиепредельно допустимым минимальным илимаксимальным для каждой операции рабочего цикла, поступают на входы соответственно регулятора 14 натяжения 35подъемных канатов и регулятора 15 натяжения тяговых канатов, где сравниваются с сигналами датчиков 16 и 17натяжения подъемных и тяговых канатов. В результате на выходах регуляторов 18 и 19 натяжения подъемныхи. тяговых канатов формируются управляющие воздействия по величице рассогласования между усилиями в подъемных и тяговых канатах и их заданными 45 предельно допустимыми для каждогоцикла значениями, Сформированные регуляторами 18 и 19 натяжения подъемных и тяговых канатов управляющиевоздействия поступают на третьи входы соответственно блоков 22 и 23 выделения сигналов управления приводовподъема и тяги, где сравниваются свыходными сигналами задатчиков 20и 21 скорости подъемной и тяговой лебедок, которые поступают на вторыевходы блоков 22 и 23 выделения сигналов управления.Для приводов подъемной и тяговойлебедок выделение блоками 22 и 23390 10для каждой операции рабочего цикла предельно допустимыми максимальными или минимальными значениями,.так как при попадании ковша на границу области допустимых усилий в подъемных и тяговых канатах (в результате недостаточно квалиФицированных действий машиниста или вследствие влияния на его работу плохих погодных и сложных горно-геологических условий) блоки 22 и 23 автоматически отключают от входов блоков 9 и 10 регулиро" вания .скорости подъемной и тяговой лебедок сигналы с выходов задатчи ков 20 и 21 скорости лебедок и под" ключают вместо них сигналы с выходов регуляторов 18 и 19 натяжения подъемных и тяговых канатов, под действием которых обеспечивается стабилизация предельно допустимых усилий в подьемных и тяговых канатах для каждой операции рабочего цикла.Устройство для управления движением ковша драглайна может быть реализовано на элементах унифицированной блочной системы регуляторов на интегральных микросхемах, В качестве задатчиков скорости приводов подъемной и тяговой лебедок могут быть использованы сельсинные командоаппараты, применяемые на драглайне,Таким образом, предлагаемый способ управления движением ковша драглайна и устройство для его осуществления позволяют ограничивать предельно допустимые максимальные. или минималь" ные усилия в подъемных и тяговых канатах путем автоматической коррекции действий машиниста.при управлении движением ковша драглайна.Применение предлагаемого способа и устройства управления позволяет снизить динамические нагрузки на ра" бочее оборудование и механизмы драг лайна увеличить его надежность ис долговечность, а также облегчитьуправление экскаватором. 9. 1084 наибольшего или наименьшего управляющего воздействия осуществляется в зависимости от выполняемой операции рабочего цикла. Для этого на пер вые (управляющие) входы блоков 22 и 23 выделения сигналов управления подаются сигналы с выходов блока 12 изменения алгоритма выделения сигнала, Выходной сигнал блока 12, соединенного с блоком 11 распознавания 10выполняемой операции рабочего цикла, соответствует требуемому алгоритму выделения сигналов для блоков 22 и 23. При копании на основании сигналов, поступающих с выхода блока 11, для привода подъемной лебедки блоками 22 обеспечивается выделение наибольшего из сравниваемых сигналов управления (с выходов задатчика 20 и регулятора 18), а для привода тя О говой лебедки блоком 23 обеспечивается выделение наименьшего из сравниваемых сигналов управления (с выходов задатчика 21 и регулятора 19). При подъеме ковша блоки 22 н 23 выде .ления сигнала управления обеспечивают выделение из сравниваемых управ" ляющих воздействий наименьшего, как для привода подъемной, так и для привода тяговой лебедок, При разгрузке ковша обеспечивается выделение наименьшего управляющего воздействия для привода подъемной лебедки и наи- большего управляющего воздействия для привода тяговой лебедки. При опускании ковша обеспечивается Вцде"35 ление наибольшего управляющего воз" действия как для привода подъемной, так и для привода тяговой лебедок. Выделенные блоками 22 и 23 сигналы управления подаются соответственно на входы блоков 9 и 10 регулирования скорости подьемной и тяговой лебедок. При этом скорости подъемной и тяговой лебедок изменяются таким образом, чтобы усилия в подъемных и тяговых канатах ограничивались