Система автоматизированного управления роторным экскаватором

. 5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ 24,В.Ч авт рмапых матики о СССР1979.СССР1971.(54)( О У ОМ ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Киевский институтим. ХХУ съезда КПСС(56) Авторское свидетельстУ 899763, кл. Е 02 Г 3/26,Авторское свидетельство9 487989, кл . Е 02 Г 9/20,57 ) СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГ ПРАВЛЕНИЯ РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОР , содержащая три канала управления конвейером роторной стрелы, конвейером. нижней рамы и конвейером разгрузочной консоли, первый из которых включает измеритель интенсивности потока материала, выполненный на первичных преобразователях погонной нагрузки, угла наклона и скорости движения потока материала, соединенных с блоком определения текущего значения интенсивности. потока материала, выход которого соединен с первым входом одного из блоков управленйя электроприводом, а выход первичного преобразователя скорости движения потока материала измерителя интенсивности потока материала соеди - нен с первым входом другого блока управления электроприводом, каналы управления конвейерами нижней рамы и разгрузки консоли включают первичные преобразователи скорости движения потока на конвейерах, соединенные с первыми входами блоков управления электроприводами, вторые входы которых соединены с ЯО 116437 соответствующими выходами блока формирования команд запуска элек-. троприводов, последний выход которого соединен с первым входом блока управления электроприводом ротор- ного колеса экскаватора, второй вход которого соединен с первым выходом задатчика команд на остановку электроприводов, второй и третий выходы которого подключены к третьим входам блоков управления электроприводами канала управления конвейером роторной стрелы, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повышения производительнрсти системыФ за счет сокращения потери времени в нестационарных режимах работы и уменьшения износа оборудования, в систему введеч блок формирования команд запуска конвейеров, а каждый из канапов управления конвейерами роторной стрелы и нижней рамы снабжен преобразователем частота-напряжение, блоком .уммирования, последовательно соединенными блоком моделирования движения потока материала, выполненным на сдвиговых регистрах, блоком определения текущего значения количества материала на кон вейере и блоком интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки, и последовательно соединенными задатчиками допустимого значения количества материала в струе, блоком сравнения и блоком временной задержки, причем в канале управления конвейером роторной стрелы первичный преобразователь скорости движения потока материала соединен с информационными входами блока моделирования11 б 4374 движения потока материала непосред-,ственно, а через преобразователь частоты в напряжение " с управляющимвходом блока интегрального усредненияинтенсивности потока на отрезках,предшествующих зонам перегрузки, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, второй входкоторого соединен с другим входомблока сравнения, а выход блока определения текущего значения интенсивности потока материала соединен с управляющим входом блока моделированиядвижения потока материала, причем вкаждый иэ каналов управления конвейерами нижней рамы и разгрузочной консоли введены генератор сдвига и интегратор, при этом канал управленияконвейером разгрузочной консоли снабжен также соединенными между собойблоками моделирования движения потока материала и определения текущегозначения количества материала на конвейере, в указанном канале первичный преобразователь скорости движенияпотока материала подключен к информационным входам блока моделированиядвижения потока материала, другиевходы которого соединены с выходамигенератора сдвига, а другие выходыблока моделирования движения потокаматериала соединены с входами интегратора, в канале управления конвейером нижней рамы первичный преобразователь скорости движения потокана конвейере соединен с информационными входами блока моделиро аниядвижения потока материала непосредственно и через преобразователь частоты в напряжение к управляющемувходу блока интегрального усредненияинтенсивности потока на отрезках,предшествующих зонам перегрузки,выход которого соединен с первымвходом блока суммирования, выходы Изобретение оносится к автоматизации управления производственными процессами,на карьерах, а именно к управлению режимом работы роторного экскаватора, и может быть использовгно как на вскрышных, так генератора сдвига соединены с другими входами блока моделирования движения потока материала, другие выходыкоторого соединены с входами интегратора, выход которого подключен квторому входу блока суммирования канала управления конвейером роторнойстрелы, выход которого подключен квторому входу блока управления конвейером нижней рамы, при этом четвер.тый выход задатчика команд на остановку электроприводоводключен кдругому входу . блока временной задержки канала управления конвейеромнижней рамы, выход которого подключен к третьему входу блока управления и к другому входу блока временной задержки канала управленияконвейером нижней рамы, последнийподключен к второму входу блока управления канала управления конвей-.ером разгрузочной консоли, третийвход которого соединен с выходомблока суммирования канала управления конвейером нижней рамы, второйвход которого и второй вход блокасравнения того же канала управленияподключены к выходу интегратора канала управления конвейером разгрузочной консоли, причем блоки моделирования движения потока материалавсех каналов соединены последовательно, а выход блока определениятекущего значения количества материала на конвейере подключен к соответствующим входам блока формирования команд запуска конвейеров, выходы которого подключены к входамблока формирования команд запускаэлектроприводов, выход блока суммирования канала управления конвейером нижней рамы подключен к третьему входу блока управления электроприводом канала управления конвейером разгрузочной консоли,и на добычных ротсрных экскаваторах большой единичной мощности,Цель изобретения - повышение производительности системы за счет 5 сокращения потерь времени в нестандартных режимах работы и уменьшениеизноса оборудования вследствие неравномерности распределения"материала в потоке,На чертеже приведена схема системы автоматизированного управленияроторным экскаватором.Система содержит, электроприводы1-5 соответственно роторного колеса 6, механизма поворота роторнойстрелы, конвейеров роторной стрелы7, нижней рамы 8 и разгрузочной конооли 9 с блоками .10-14 управления,измеритель 1.5 интенсивности потокане конвейере роторной стрелы, содержащей первичные преобразоветели погонной нагрузки 16, скорости движения потока 17, угла наклона 18 ибпок 19 определения текущего значе-ния интенсивности потока материала,выход которого соединен с блокомуправления 11 электроприводом механизма поворота роторной стрелы и сосновным входом блока 20 моделирования движения потока материала, секции которого выполнены в виде после довательно-параллельных сдвиговыхрегистров, Основные входы и выходысекций блока 20 соединены последовательно, сдвиговые входы секций подключены соответственно к первичнымпреобразователям 17, 21 и 22 скорос"ти движения потока на конвейерахроторной стрелы, нижней рамы, разгрузочной консоли и к генераторам23 и 24 сдвига по закону движенияпотока в форме струи в зонах перегрузки, выполненных в виде генераторов 25 и 26 импульсов, подключенныхок делителям 27 и 28 частоты. Выходысекций блока моделирования движения потока материала подключены кблокам 29, 30 и 31 определения текущего значения количества материалана конвейерах роторной стрелы, нижней рамы и разгрузочной консоли, кинтеграторам 32 и 33 интегральногоусреднения интенсивности потока вструе.в зонах перегрузки конвейеров).и к блокам 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивностипотока на отрезках, предшествующихзонам перегрузки конвейеров. Всеуказанные блоки выполнены в виде сумматоров состояний последовательнопараллельных сдвиговых регистров,Входы питания интеграторов 32 и 33соединены со средней точкой делителей27 и 28 частоты, соответствующей.средней скорости движения материала 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в струе, а выходы питания 34 и 35скользящего интегрального усреднения интенсивности потока через пре.образователи 36 и 37 частота-напряжение соединены с первичными преобразователями 17 и 21 скорости движения соответствующих конвейеров.Выходы блоков 29, 30 и 31 определения текущего значения количестваматериала на конвейерах подключенык блоку 38 формирования программзапуска конвейеров в функции их загруженности, выполненного в видеуправляемых пороговых элементов. Выход блока 38 формирования команд запуска конвейеров подключен к блоку39 формирования команд на запускэлектроприводов, выходы которогосоединены с блоками 10-14 управления, Выходы задатчика 40 команд наостановку электроприводов соединеныс блоками 10-12 управления и черезблоки 41 и 42 временной задержки сблоками 13 и 14 управления. Управляющие входы блоков 41. и 42 временной задержки соединены с соответ"ствующими блоками 43 и 44 сравнения,входы которых подключены к блокам45 и 46 формирования сигнала максимально допустимого значения количестна материала в струе в зонахперегрузки при неподвижных конвейерах и к интеграторам 32 и ЗЗ, Выходы интеграторов 32 и 33 и выходыблоков 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивностипотока на отрезках, предшествующихзонам перегрзки, через соответствующие блоки 47 и 4 Ь суммированиясоединены с блоками 13 и 14 управления электропригодами 4 и 5 конвейеров нижней рамы 8 и разгрузочнойконсоли 9. Выход блока 29 вычисления текущего значения количестваматериапа на конвейере роторнойстрелы через блок 49 формированияпрограмм остановки конвейера роторной стрелы в функции его загруженности, выполненный в виде управляемых пороговых элементов, подключенк блоку 12 управления электроприводом 3 конвейера 7 роторной стрелы,Выходы первичных преобразователей17, 21 и 22 скорости движения потока материала на конвейерах соединеныс блоками 12-14 управления соответствующими электроприводами,Система работает следующим образом.(+, е) Че-е,5В стационарном режиме работы регулирование производительности ротор- ного экскаватора осуществляется изменением скорости злектропривода 3 механизма поворота в функции интен сивности потока материала на конвейере 7 роторной стрелы, Частотный сигнал, пропорциональный интенсивности потока, с выхода блока 19 определения текущего значения интенсив- О ности потока материала, измерителя 15 интенсивности потока поступает на блок 11 управления электроприводом 2 механизма поворота и на основной вход секционированного блока 20 моде ,лирования потока, На сдвиговые входы , секций подается частотный сигнал с первичных преобразователей 7, 2 и 22 скорости движения потока соответственно конвейеров роторной стрелы 20 7, нижней рамы 8 и разгрузочной консоли 9, Для моделирования потока в форме струи в зонах перегрузки конвейеров на сдвиговые входы соответствующих секций блока 20 моделирования потока подается сигнал от генератора 25 и 2 б импульсов через .делители 27 и 28 частоты. С выхода каж- дой ячейки секций снимается сигнал, пропорциональный погонной нагрузке,Г -Ф-) 1ф-" Ч ) где Р(С) - погонная нагрузка на отрезке конвейерной линии,соответствующем К-ойячейке;3 1 Е (К-)М- интенсивность потока навходе К-ой ячейки;К 1,2,3, 1 - номер ячейки;ЛФ - время прохождения материала на отрезке пути, соответствующем одной ячейке, определяемое параметрами конвейера и масштабом моделироваиЧ(1 ) - скорость потока материалана соответствующем участке транспортного тракта,С выходов чеек секций блока 20 моделирования потока сигнал поступаетна блоки 29-3 определения текущего значения количества материала наоконвейерах, реализующих зависимость55 где Ь - длина соответствующего конвейера;Р (С) - текущее значение количества.материала на соответствующем конвейере;1(С,М) - интенсивность потока материала на выходе конвейеров;Ч (С) - скорость соответствующегоЬконвейера;- текущее значение перемещения материала;на блоки 32 и 33 инт .грального усреднения интенсивности потока в струе в зонах перегрузки конвейеров, реализующих зависимостьЧ (я)(ц= "Р,1 где 1 (С) - усредненная интенсивность потока в зонах пе.регруэки;Ч (С) - средняя скорость движесрния материала в струе;Ь- длина участка перегрузки,1.(С,2) - интенсивность потока навходе участка перегрузки;Ч 1(С) - скорость движения материала в струе у зонахперегрузкина блоки 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки конвейеров, реализующих зависимость где 1 (С) - усредненная интенсивсР 2ность потока н отрезках, предшествующихзонам перегрузки;Ч(С) - скорость соответствующих конвейеров;Ь, - длина отрезка усреднения;2(С,Х) - интенсивность потокана входе отрезка усреднения.С выходов блока 29-31 определения текущего значения количества материала на конвейерах сигнал поступает на вход блока 38 формирования программ запуска конвейеров в функции их загруженности, с выхода которого программа запускапоступает в блок39 формированиякоманд на запуск электроприводов.Выхопной сигнал с блока 29 вычисления текущего значения количестваматериала на конвейере 7 роторнойстрелы через блок 49 формированияпрограмм остановки конвейера роторной стрелы в функции его загруженности поступает в блок 12 управления электроприводом 3 конвейера 7роторной стрелы. Выходной сигнал сблоков 32 и 33 интегрального усреднения интенсивности потока в струев зонах перегрузки конвейеров и сблоков 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивностипотока на отрезках, предшествующихзонам перегрузки, через соответствующие блоки 47 и 48 суммирования поступает на вход задания скорости блоков 3 и 14 управленияэлектроприводами 4 и 5 конвейеровнижней рамы 8 и разгрузочной консоли 9, где в функции усредненнойинтенсивности пэтока с упреждением, учитывающим инерционность электроприводов, формируются тормозные режимы укаэанных электроприводов Ч,. аЧ Р)=К (+".), (в) скорость )-го конвейера;4 заданная скорость 3-го конвейера;коэффициент пропорциональност;усредненная интенсивность потока материала: ф 1отр-- время упрежденияч 1,Ч (Ц - скорость ( ) -1 ) -го кон вейера.Так как на -ом конвейере по- . гонная нагрузка1 з(С ЦЧ (С)е Р (С Р) погоннаЯ нагРУзка на-ом конвейере;1 (С,Х) - интенсивность потокаматериала, поступающего на 1-й конвейер, то путем формирования заданной скорости Ч. (С) )-го конвейера в функЗАДции усредненной интенсивности потока(С+ с) на отрезке.-1)-го конвейера, предшествующем зоне перегрузки, и в струе осуществляется стабилизация погонной нагрузки (сглаживание неравномерности распределения материала в потокена 1-ом конвейере. Это очевидно при подстановке Ч (С) из (5) в (6 ).Сигнал с выходов блоков 32 и 33 интегрального усреднения интенсивности потока в. струе в зонах перегрузки конвейеров вычитается в блоках 43 и 44 сравнения с выходным сигналом блоков 45 и 46 формирования сигнала максимально допустимого значения количества материала в струе при неподвижных конвейерах. Результирующий сигнал поступает на входы управления блоков 41 и 42 временной задержки, Частотный сигнал с первичных преобразователей 17, 21 и 22 скорости движения потока материала на конвейерах поступает в блоки 12-14 управления электроприводами 3-5 как сигнал обратной связи.При остановке электроприводов сигналы с задатчика 40 формирования команд на остановку поступают в блоки 10-12 управления, в блок 13 управления через блок 41 временной задержки, и в блок 14 управления через блоки 41 и 42 временной задержки. В результате обеспечивается остановка электроприводов в последовательности: электропривод 2 механизма поворота роторной стрелы, электро- привод 1 роторного колеса б,электропривод 3 конвейера 7 роорной стре лы в функции загруженности по сигналу с блока 49 формирования программ остановки, электроприводов 4 и 5конвейеров нижней рамы 8 и раэгрузочной консоли 9 с соответствующимивыдержками времени, Формируемыми блоками 41 и .42 временной задержки в функции усредненной интенсивностипотока по сигналам с соогветствующих блоков 47 и 48 суммирования,При запуске электроприводов сигналы с блока 39 формирования команд на запуск поступают в блоки 10-14 управления, обеспечивая последовательный запуск электроприводов 5-3конвейеров разгрузочной консоли9, нижней рамы Ы и роторной стрелы7, эпектроприводароторного колеса 6 и электропривода 2 механизма поворота роторной стрелы, причем запу .к конвейеров осуществляется в функ 9 1 ции их загруженности по сигналам с блока 38 формирования программ запуска.Таким образом, техническая реализация предлагаемой системы автоматизированного управления роторным экскаваторомпозволяет исключить возрастание погонной нагрузки на конвейерах нижней рамы 8 и разгрузочной консоли 9 и возникновение завалов в зонах перегрузки при остановке конвейеров эа счет использования регулируемых выдержек времени в подаче команд на остановку ука:занных конвейеров; сократить вре-. мя остановки конвейеров в результате формирования тормозных режимов электроприводов конвейера роторной 64374 10стрелы в функции его загруженности,сгладить неравномерность распределения потока материала на конвейерахза счет формирования тормозных ре-мимов электроприводов, конвейеровнижней раьы и разгрузочной консолив функции усредненной интенсивностипотока на отрезках, предшествувицихзонам перегрузки конвейеров, и в1 О струе; обеспечить минимальное время запуска и уменьшить динамическиенагрузки на оборудование в результате запуска конвейеров в функцииих загруженности,1 За счет сокращения потерь времени в нестационарных режимах работыпроизводительность роторного экскаватора увеличивается на 3,03,