Способ автоматического управлениягорной машиной

 

О П И С А Н И Е (п),810963

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.12.78 (21) 2694393/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (, 1) 1 Кчз

Е 21С 35/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) VgIK 622.619 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Т. Загороднюк, В. А. Яцкевич и Г. Н. КатаевНовочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) СНОСОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ГОРНОЙ МАШИНОЙ

Изобретение относится к автоматизации горных машин и может быть использовано для оптимального управления режимом работы погрузочных машин по энергоемкости или производительности погрузки.

Известен способ защиты горных машин от динамических перегрузок, в котором сигнал датчика скорости вращения приводного двигателя горной машины двукратно дифференцируют и тем самым формируют управление на отключение исполнительного органа (1).

Указанный способ не обеспечивает оптимальное управление режимом работы горной машины, так как не учитываются статические показатели управляемого процесса.

Известен также способ автоматического управления горной машиной (2), основанный на сравнении заданных и текущих значений нагрузки исполнительного органа и скорости подачи и воздействии на регулятор скорости подачи путем определения вида перегрузки по величине скорости подачи и знаку ее отклонения.

Недостатком этого способа является низкая точность и надежность управления режимом работы горной машины, так как не учитывается способность ее к преодолени(о перегрузок технологического характера.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежности управления.

11оставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют скорость вращения привода исполнительного органа, по которой также определяют вид перегрузки, 1 прогнозируют во времени по скорости подачи способность машины к преодолению перегрузки и корректируют воздействие на регулятор скорости подачи в соответствии с видом перегрузки последовательно по быстродействию, величине амплитуды и ее знаку, причем коррекцию производят или на уменьшение по апериодическому закону скорости подачи, или на останов ходовой части, или на отход машины.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего данный способ.

Горная погрузочная машина 1 с регулируемым приводом ходовой части и с элементами отключения приводов ходовой

25 части и исполнительного органа оснащена датчиком энергоемкости, который включает датчики нагрузки 2, производительности 3 и блок деления 4, Вычислительный блок 5, элемент сравнения 6 по скорости подачи, 810963 датчик скорости подачи 7 н изодромное звено 8 обеспечивают статически оптимальное по величине минимума энергоемкости погрузки управление скоростью подачи. Защиту погрузочной машины 1 от технологических и аварийных перегрузок выполняют логические блоки контроля перегрузки 9 и контроля отклонения по скорости подачи 10, четыре схемы совпадения

11 — 14, задатчики нагрузки 15 и скорости отвода машины 16, элемент сравнения по нагрузке 17, элементы задержки 18 и 19, датчик скорости вращения привода исполнительного органа 20, нуль-органы 21 и 22, блок вычисления времени задержки 23, ключи 24 и 25, сумматор управления реверсом машины 26, апериодическое звено

27, логический элемент «Память» 28, трехуровневая логическая схема 29 с задержкой на отключение и сумматор управляющего воздействия 30.

Сущность способа заключается в следующем.

Величина, пропорциональная энергоемкости погрузки, снимается с выхода блока деления 4 как результат деления мощности на производительность погрузки, фиксируемых соответствующими датчиками 2 и 3.

Вычислительный блок 5 по статической экстремальной характеристике энергоемкости погрузки, являющейся функцией скорости подачи, отыскивает ее минимальную величину, которой соответствует оптимальная в этом смысле скорость подачи машины. Задающее оптимальное воздействие с выхода вычислительного блока 5 подается на положительный вход элемента сравнения 6, на отрицательный вход которого подается сигнал обратной связи с датчика скорости подачи 7. Отклонение по скорости подачи, снимаемое с выхода элемента сравнения

6, при отсутствии перегрузки на исполнительном органе поступает через изодромное звено 8 и суммирующий вход сумматора управляющего воздействия 30 на регулируемый привод ходовой части погрузочной машины 1. Этот привод отрабатывает оптимальную скорость подачи, соответствующую статически оптимальному режиму погрузки по энергоемкости н производительности.

На оптимальный режим работы погрузочной машины 1 наложены ограничсния по недопустимым статическим и динамическим перегрузкам. Так, наличие любого вида перегрузки по току двигателя исполнительного органа фиксируется в результате сравнения сигналов, снимаемых со второго выхода датчика 2 и выхода задатчика 15 нагрузки, на элементе сравнения 17 логическим блоком 9 контроля перегрузки. При этом на его выходе формируется единичный сигнал, подаваемый на первые входы схем совпадения II — 14. По парному совпадешно единичных сигналов на входах схем

1О

30 !5

6O

65 совпадений 11--14 опредсляк>т вид кс>нкрет!!ых 110p(. pl çoк Ilсllо;!1! IIT(л!.11ог() органа погрузочпс>й машины 1, ка>кдая I!з кс>тсрых требует своей рсализа!пги защиты как по быстродействию, так и по характеру движения ходовой части машины.

При отрицательной величине отклонения по скорости подачи, когда работа контура самонастройки направлена на ликвидацию технологической перегрузки, совпадут единичпь>с сигналы на входах второй схемы сов! адения 12, так как на отрицательном выходе логического блока 10 контроля отклонений по скорости подачи выделяется единичный сигнал. Схема совпадения 12 запустит второй элендеиT за".åðæêè 19 и последний íà-!нет отсчет времени задержки на срабатывание защиты. Прогнозирование способности погрузочной машины 1 к преодолению перегрузки в функции скорости подачи осуществляется настройкой второго элемента задержки 19 блоком вычисления времени задержки 23. Указанная настройка моделируется напряжением и вычисляа -6 ется по закону т ——, где V — скорость

V подачи, а и b — константы.

Кратковременная допустимая технологи ческая перегрузка, которую исполнительный орган ликвидирует за время, меньшее т2 за счет уменьшения скорости подачи под действием управления ходовой частью погрузочной м а шины 1 контуром самонастройки, пе приведет к сраоатыванию защиты, так как вторая схема совпадения 12 произведет сброс начавшегося запуска второго элемента задержки 19.

Если самоликвидация герегрузки исполнительным органом за время т, .не произойдет, что свидетельствует о недопустимом технологическом режиме работы, то включается второй элемент задержки 19, и единичный сигнал с его выхода, подаваемый на второй управляющий вход первого ключа 24, обеспечит замыкание последнего.

Первый ключ 24 через свой магистральный вход и апериодическое звено 27 с коэффициентом передачи, равным единице, .-.оединит выход пзодромного звена 8 с первым вы штающим входом сумматора управляющего воздействия 30. Погрузочная машина

1 начнет уменьшать скорость подачи по апериодическому закону за счет компенсации на сумматоре управляющего воздействия 30 контура самонастройки управлением с выхода апериоднческого звена 27. Устранение перегрузки в течение времени, меньшем постоянной времени апериодического звена 27, приведет к отключению защиты, так как не совпадут сигналы на входах второй схемы совпадения 12, и дальнейший режим работы машины будет определяться контуром самонастройки. Неустранение перегрузки приведет к остановке машины и включению третьей схемы соппаления 13, 810963 так как на второй вход ее будет подан единичный сигнал с выхода первого нуль-органа 21, срабатываемого при скоростях подачи, близких к нулю и отрицательных.

Единичный сигнал с выхода третьей схемы совпадения 13 запустит первый элемент задержки 18. Начнется отсчет постоянной величины времени ть необходимого для проработки исполнительным органом обру:Iteaшегося или скопившегося груза на питателе с остановленной ходовой частью.

Если за время т1 перегрузка исполнительного органа самоустранится, то третья схема совпадения 13 даст отказ срабатывания защиты и обеспечит сброс запуска первого элемента задержки 18, приведя его в исходное состояние. Если по истечение этого времени перегрузка не самоустранится (ситуация близка к аварийной), то включится гервый элемент задержки 18 и своим выходным единичным сигналом включит второй ключ 25 через его первый управляющий вход, а также перебросит трехуровневую логическую схему 29 с задержкой на отключение по ее первому входу из состояния отрицательной логической единицы на выходе в положительную, что определит начало отсчета логической схемой 29 выдержки времени тз. В результате включения второго ключа 25 на выходе сумматора управляющего воздействия 30 появится отрицательный сигнал, равный по аосолютной величине выходному сигналу задатчика скорости отвода машины 16, так как управляющее воздействие, снимаемое с выхода изодромного звена 8, проходя через сумматор управления реверсом машины 26 через его первый вход и второй ключ 25, компенсируется на втором вычитающем входе сумматора управляющего воздействия 30.

Машина начинает отход из опасной зоны погрузки с постоянной скоростью отвода, поступающему на второй вход сумматора управления реверсом машины 26. Устранение перегрузки в рамках времени тз обеспечит отказ дальнейшей работы защиты, переход всех логических элементов в первоначальное состояние и нормальную работу контура самонастройки с последующим плавным выбором статического оптимального режима по энергоемкости погрузки.

Плавность перехода на оптимальный режим погрузки определяется динамическими параметрами вычислительного блока 5 и изодромного звена 8, согласованным с постоянными времени и коэффициентами передачи погрузочной машины.

Устранение перегрузки по истечении времени тз приведет к автосбросу выходного сигнала трехуровневой логической схемы

29 в нулевой уровень. Как результат, эта схема отключит приводы машины 1 и гереключит устройство на режим ручного управления. Это необходимо для того, чтобы обслуживающий персонал смог провести предупредительный осмотр механической части машины и измерить геометрическое расположение ее относительно штабеля.

Контур самонастройки режима работы погрузочной машины 1 на оптимальную величину по энергоемкости допускает, исходя из статической оптимизации, временную динамическую технологическую перегрузку исполнительного органа, приводящую в своем развитии к аварийной ситуации. Такой режим гроявляется, когда существует динами:еская перегрузка, а вычислитель= ный блок 5 по статической характеристике задает уставку на положительный вход элемента сравнения 6 на увеличение скорости подачи машины 1. Так как в этом случае отсутствует тенденция к ликвидации перегрузки контуром самонастройки, Ii на второй вход первой схемы совпадения

11 подается единичный сигнал с положительного выхода логического блока 10 контроля отклонений по скорости подачи, то защита срабатывает мгновенно за счет совпадения сигналов на входах первой схемы совпадения 11. При этом выходной единичный сигнал первой схеMbI совпадения 11 подается на первый управляющий вход первого ключа 24, который замыкается. Дальнейшая работа защиты происходит аналогично описанному выше при замыканпи первого ключа 24.

25 ,0

Г>5

При аварийных перегрузках, например;, заклинивании парных лап негабаритным грузом, приводящих к опрокидыванию привода исполнительного органа, сигнал на. выходе датчика скорости вращения 20 привода исполнительного органа достигает величины соответствующей скорости опрокидывания этого привода, что приводит к срабатыванию второго нуль-органа 22.

Последний формирует на своем выходе единичный сигнал, подаваемый на второй вход четвертой схемы совпадения 14, которая своим единичным выходным сигналом включает логический элемент «Память» 28.

Единичный сигнал на его выходе запоминается и подается на вход элемента отключения привода исполнительного органа погрузочной машины 1, обеспечивая тем самым снятие напряжения с двигателя исполнительного органа, а также подается на второй управляющий вход второго ключа

25 и второй вход трехуровневой логической схемы 29 с задержкой на отключение, обеспечивая тем самым отход машины от штабеля и ее остановку с переходом на ручное управление. Дальнейшая работа машины после осмотра ее обслуживающим персоналом и ликвидации причин перегрузки производится в автоматическом режиме, причем сброс логического элемента «Память» 28 производится от кнопки «Пуск» контактора двигателя исполнительного органа с соответствующей отстройкой от пус.940963

Корректоры: В. Нам и А. Степанова

Редактор С. Титова

Составитель М. Смиттен

Заказ 362/17 Изд. № 206 Тираж 634 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ковых токов (на чертеже эта связь не показана) .

Таким образом, функционирование контуров защит совместно с контуром самонастройки реализует для погрузочной маши- 5 ны статически оптимальное управление по энергоемкости и производительности погрузки, при этом точность и надежность управления скоростью подачи на уровне ограничений по нагрузкам на исполнительном 10 органе повышается.

Формула изобретения

Способ автоматического управления горной машиной, основанный на сравнении 15 заданных и текущих значений нагрузки исполнительного органа и скорости подачи и воздействии на регулятор скорости подачи путем определения вида перегрузки по величине скорости подачи и знаку ее отклонения, отличающийся тем, что, с целью повышеяия точности и надежности управления, дополнительно измеряют скорость вращения привода исполнительного органа, по которой также определяют вид перегрузки, прогнозируют во времени по скорости подачи способность маш@нь1 к преодолению перегрузки и корректируют воздействие на регулятор скорости подачи в соответствии с видом перегрузки последовательно по быстродействию, величине амплитуды и знаку, причем коррекцию производят или на уменьшение по ацериодическому закону скорости подачи, или на останов ходовой части, или на отход машины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 287466, кл. Е 21С 31/00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2516213/03, кл. Е 21С 35/24, 1977 (прототип) .