Система автоматизированного управления роторным экскаватором
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ , содержащая три канала управления конвейером роторной стрелы, конвейеромнижней рамы и конвейером разгрузочной консоли, первый из которых включает измеритель интенсивности потока материала, вьтолнеиный 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 первьо входом одного из блоков управления электроприводом, а выход первичного преобразователя скорости движения потока материала измерителя иитенсивности потока материала соеди йен с первым входом другого блока управления электроприводом, каналы управления конвейерами нижней рамы и разгрузки консоли включают первичные преобразователи скорости движения потока на конвейер.ах, соединенные с первыми входами блоков управления электроприводами, вторые входы которых соединены с соответствзпощими выходами блока формирования команд запуска элек-. троприводов, последний выход которого соединен с первым входом блока управления электроприводом роторного 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, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности системы за счет сокращения потери времени в нестационарных режимах работы и (Л уменьшения износа оборудования, в систему введен блок формирования команд запуска конвейеров, а каждый из каналов управления конвейерами роторной стрелы и нижней рамы снабжен преобразователем частота-напряжение , блоком суммирования, послеа довательно соединенными блоком мо4 делирования движения потока матери00 ала, выполненным на сдвиговых ре гистрах, блоком определения текущего 4;i значения количества материала на конвейере и блоком интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках , предшествующих зонам перегрузки , и последовательно соединенными задатчикагл 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 моделирования
„„SU„„116437
СОЮЗ СОВЕТСКИХ .
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
4(51) Е 02 F 9 20
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3571255/22-03 (22) 01 .04.83 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24 (72) Л.А.верещагин и А.В.Чермапых (71) Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС (53) 622.271.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 899763, кл. E 02 F 3/26, 1979.
Авторское свидетельство СССР
11 487989, кл . Е 02 Е 9/20, 1971 . (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ РОТОРНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ, 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 преоб.разователях 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 соответствующими выходами блока формирования команд запуска элек-. троприводов, последний выход которого соединен с первым входом блока управления электроприводом роторного 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 системы 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 моделирования
1164374 движения потока материала непосред-., ственно, а через преобразователь частоты в напряжение - с управляющим входом блока интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого соединен с другим входом блока сравнения, а выход блока определения текущего значения интенсивности потока материала соединен с управляющим входом блока моделирования движения потока материала, причем в каждый иэ каналов управления конвейерами нижней рамы и разгрузочной консоли введены генератор сдвига и интегратор, при этом канал управления конвейером разгрузочной консоли снабжен также соединенными между собой блоками моделирования движения потока материала и определения текущего значения количества материала на конвейере, в указанном канале первичный преобразователь скорости движения потока материала подключен к информационным входам блока моделирования движения потока материала, другие входы которого соединены с выходами генератора сдвига, а другие выходы блока моделирования движения потока материала соединены с входами интегратора, в канале управления конвейером нижней рамы первичный преобразователь скорости движения потока на конвейере соединен с информационными входами блока моделиро ания движения потока материала непосредственно и через преобразователь частоты в напряжение к управляющему входу блока интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, выходы
Изобретение о носится к автоматизации управления производственными процессами,на карьерах, а именно к управлению режимом работы роторного экскаватора, и может быть использовгно как на вскрьллных, так генератора сдвига соединены с другими входами блока моделирования движения потока материала, другие выходы которого соединены с входами интегратора, выход которого подключен к второму входу блока суммирования канала управления конвейером роторной стрелы, выход которого подключен к второму входу блока управления конвейером нижней рамы, при этом четвертый выход задатчика команд на остановку электроприводов::одключен к другому входу . блока временной задержки канала управления конвейером нижней рамы, выход которого подключен к третьему входу блока управления и к другому входу блока временной задержки канала управления конвейером нижней рамы, последний подключен к второму входу блока управления канала управления конвей-ером разгрузочной консоли, третий вход которого соединен с выходом блока суммирования канала управления конвейером нижней рамы, второй вход которого и второй вход блока сравнения того же канала управления подключены к выходу интегратора канала управления конвейером разгрузочной консоли, причем блоки моделирования движения потока материала всех каналов соединены последовательно, а выход блока определения текущего значения количества материала на конвейере подключен к соответствующим входам блока формирования команд запуска конвейеров, выходы которого подключены к входам блока формирования команд запуска электроприводов, выход блока суммирования канала управления конвейером нижней рамы подключен к третьему входу блока управления электро приводом 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 уменьшение ..1164374 износа оборудования вследствие неравномерности распределения "материала в потоке.
На чертеже приведена схема системы автоматизированного управления роторным экскаватором.
Система содержит, электроприводы
I-5 соответственно роторного колеса 6, механизма поворота роторной стрелы, конвейеров роторной стрелы
7, нижней рамы 8 и разгрузочной конооли 9 с блокаии .10-14 управления, измеритель 1.5 интенсивности потока не конвейере роторной стрелы, содержащей первичные преобразователи погонной нагрузки 16, скорости движения потока 17, угла наклона 18 и блок 19 определения текущего значения интенсивности потока материала, выход которого соединен с блоком управления ll электроприводом механизма поворота роторной стрелы и с основным входом блока 20 моделирова-. ния движения потока материала, секции которого выполнены в виде последовательно-параллельных сдвиговых регистров. Основные входы и выходы секций блока 20 соединены последовательно, сдвиговые входы секций подключены соответственно к первичным преобразователям 17, 21 и 22 скорости движения потока на конвейерах роторной стрелы, нижней рамы, разгрузочной консоли и к генераторам
23 и 24 сдвига по закону движения потока в форме струи в зонах перегрузки, выполненных в виде генераторов 25 и 26 импульсов, подключенных о к делителям 27 и 28 частоты. Выходы секций блока моделирования движения потока материала подключены к блокам 29, 30 и 31 определения текущего значения количества материала на конвейерах роторной стрелы, нижней рамы и разгрузочной консоли, к интеграторам 32 и 33 (интегрального усреднения интенсивности потока в струе в зонах перегрузки конвейеров) . и к блокам 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки конвейеров. Все указанные блоки выполнены в виде сумматоров состояний последовательнопараллельных сдвиговых регистров.
Входы питания интеграторов 32 и 33 соединены со средней точкой делителей
27 и 28 частоты, соответствующей .средней скорости движения иатериала
55 в струе, а выходы питания 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивности потока через преобразователи 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 количества материала на конвейерах подключены к блоку 38 формирования программ запуска конвейеров в функции их загруженности, выполненного в виде управляемых пороговых элементов. Выход блока 38 формирования команд запуска конвейеров подключен к блоку
39 формирования команд на запуск электроприводов, выходы которого соединены с блоками 10-14 управления. Выходы задатчика 40 команд на остановку электроприводов соединены с блоками 10-12 управления и через блоки 41 и 42 временной задержки с блоками 13 и 14 управления. Управляющие входы блоков 41. и 42 временной задержки соединены с соответствующими блоками 43 и 44 сравнения, входы которых подключены к блокам
45 и 46 формирования сигнала максимально допустимого значения количестна материала s струе в зонах перегрузки при неподвижных конвейерах и к интеграторам 32 и 33. Выходы интеграторов 32 и 33 и выходы блоков 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегр..зки, через соответствующие блоки 47 и 4b суммирования соединены с блоками 13 и 14 управления электропригодаии 4 и 5 конвейеров нижней рамы 8 и разгрузочной консоли 9. Выход блока 29 вычисления текущего значения количества материапа на конвейере роторной стрелы через блох 49 формирования программ остановки конвейера роторной стрелы в функции его загруженности, выполненный в виде управляемых пороговых элементов, подключен к блоку 12 управления электроприводом 3 конвейера 7 роторной стрелы.
Выходы первичных преобразователей
17, 21 и 22 скорости движения потока материала на конвейерах соединены с блоками 12-14 управления соответствующими электроприводаии.
Система работает следующим образом.
1164374
1„(, 1t) — dR, (5)
Ч, (11
I-L1
Ч(Ф) ср 2 нотр втр т(),1
Ч(Ц
Р ()= !е
j(t, Я)
Ч,(1) )
t-L
В стационарном режиме работы регулирование производительности роторного экскаватора осуществляется изменением скорости злектропривода
3 механизма поворота в функции интенсивности потока материала на конвейере 7 роторной стрелы. Частотный сигнал, пропорциональный интенсивности потока, с выхода блока 19 определения текущего значения интенсив— ности потока материала, измерителя
15 интенсивности потока поступает на блок 11 управления электроприводом
2 механизма поворота и на основной вход секционированного блока 20 моде- t5 ,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 кон— вейеров на сдвиговые входы соответствующих секций блока 20 моделирова— ния потока подается сигнал от генератора 25 и 2б импульсов через .делители 27 и 28 частоты. С выхода каж- дой ячейки секций снимается сигнал, пропорциональный погонной нагрузке вх Г р.>) - v() где Р (t) — погонная нагрузка на отрезке конвейерной линии, соответствующем К-ой ячейке;
1 „(+-(К-1)М)- интенсивность потока на входе К-ой ячейки; К 1, 2, 3 ... 1 — номер ячейки; аФ вЂ” время прохождения материала на отрезке пути, соответствующем одной ячейке, определяемое параметрами конвейера и масшта- 45 бом моделироваж я
V(t,) — скорость потока материала на соответствующем участке транспортного тракта.
С выходов -чеек секций блока 20 моделирования потока сигнал поступает на блоки 29-31 определения текущего значения количества материала на о конвейерах, реализующих зависимость
55 где L — длина соответствующего конвейера;
Р (t) — текущее значение количества
L материала на соответствующем конвейере;
i(t,М) — интенсивность потока материала на выходе конвейеров;
V (t) — скорость соответствующего
L конвейера; — текущее значение перемещения материала; на блоки 32 и 33 инт грального усреднения интенсивности потока в струе в зонах перегрузки конвейеров, реализующих зависимость
V (ÿ) м= " ср1
1 где 1 (t) — усредненная интенсивсР1 ность потока в зонах перегрузки;
V (1) — средняя скорость движеср ния материала в струе; !..„ — длина участка перегрузки, i„(t,2) — интенсивность потока на входе участка перегрузки;
Ч1(ь) — скорость движения материала в струе у зонах перегрузки на блоки 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки конвейеров, реализующих зависимость где 1 (t ) - усредненная интенсивср ность потока н отрезках, предшествующих зонам перегрузки;
V(t) — скорость соответствующих конвейеров;
L, — длина отрезка усреднения;
i (t,2,) — интенсивность потока на 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 вы1! 64374
1О
35 где V (t) (С) (+ ь.)— ср
55 е хода которого программа запуска поступает в блок ° 39 формирования команд на запуск электроприводов.
Выхопной сигнал с блока 29 вычисления текущего значения количества материала на конвейере 7 роторной стрелы через блок 49 формирования программ остановки конвейера роторной стрелы в функции его загруженности поступает в блок 12 управления электроприводом 3 конвейера 7 роторной стрелы. Выходной сигнал с блоков 32 и 33 интегрального усреднения интенсивности потока в струе в зонах перегрузки конвейеров и с блоков 34 и 35 скользящего интегрального усреднения интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки, через соответствующие блоки 47 и 48 суммирования поступает на вход задания скорости блоков !3 и 14 управления электроприводами 4 и 5 конвейеров нижней рамы 8 и разгрузочной консоли 9, где в функции усредненной интенсивности пэтока с упреждением, учитывающим инерционность электроприводов, формируются тормозные режимы укаэанных электроприводов
V (1) = V, (f! =k;Ä(t;), (5) скорость,)-го конвейера; ф заданная скорость g-го конвейера; коэффициент пропорциональност ; усредненная интенсивность потока материала:
I » 1 отр
1. 1, — — время упреждения ч1,(1 (t1- скорость (J-1)-го кон1- вейера.
Так как на -ом конвейере по- . гонная нагрузка (С, )- " (Ь)
1вх(и aj Ч (С}
J где Р (t,Ð) — погонная нагрузка на
-ом конвейере; „(С,Х) — интенсивность потока материала, поступающего на 1-й конвейер, то путем формирования заданной скорости Ч. (С) )-го конвейера в функ1ЗаД ции усредненной интенсивности потока (С+ ") на отрезке.(J-1)-го конвейера, предшествующем зоне перегрузки, и в струе осуществляется стабилизация погонной нагрузки (сглаживание неравномерности распределения материала в потоке j íà j-ом конвейере. Это очевидно при подстановке
V,. (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, электропривод 1 роторного колеса б,электропривод 3 конвейера 7 розорной стре. лы в функции загруженности по сигналу с блока 49 формирования программ остановки, электроприводов 4 и 5 конвейеров нижней рамы 8 и раэгрузочной консоли 9 с соответствующими выдержками времени, формируемыми блоками 41 и .42 временной задержки в функции усредненной интенсивности потока по сигналам с соогветствующих блоков 47 и 48 суммирования.
При запуске электроприводов cHI налы с блока 39 формирования команд на запуск поступают в блоки 10-14 управления, обеспечивая последовательный запуск электроприводов 5-3 конвейеров разгрузочной консоли
9, нижней рамы Ы и роторной стрелы
7, эпектропривода I роторного колеса 6 и электропривода 2 механизма поворота роторной стрелы, причем запу к конвейеров осуществляется в функ9 Il
:ции их загруженности по сигнапам с блока 38 формирования программ запуска.
Таким образом, техническая реализация предлагаемой системы автоматизированного управления роторным экскаватором позволяет 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 10 стрелы в функции его загруженности, сгладить неравномерность распределения потока материала на конвейерах
sa счет формирования тормозных ре- мимов электроприводов, конвейеров нижней раьы и разгрузочной консоли в функции усредненной интенсивности потока на отрезках, предшествующих зонам перегрузки конвейеров, и в
1б струе; обеспечить минимальное время запуска и уменьшить динамические нагрузки на оборудование в результате запуска конвейеров в функции их загруженности, 1 За счет сокращения потерь времени в нестационарных режимах работы производительность роторного экскаватора увеличивается на З,ОХ.
1164374
