Способ ограничения параметров работы устройства

Способ ограничения параметров работы устройства

Реферат

 

Изобретение относится к системам обеспечения безопасности при работе различных механизмов, машин, установок, имеющих перемещающиеся части, для которых существует опасность непреднамеренного попадания в опасную зону. Техническим решением изобретения является упрощение системы безопасности устройства и повышение ее надежности. Указанный результат достигается тем, что заранее задают два пороговых значения для каждого из выбранных параметров работы устройства, при превышении первого порогового значения контролируемым значением запрещают работу устройства, по истечении заданного периода времени разрешают работу устройства и осуществляют сравнение каждого из контролируемых значений параметров работы устройства как с первым, так и со вторым пороговыми значениями. 4 з.п.ф-лы, 2 ил. ^ '1

Изобретение относится к системам обеспечения безопасности при работе различных механизмов, машин, установок и т.п., имеющих перемещающиеся части, для которых существует опасность непреднамеренного попадания в опасную зону. Например, это имеет место при работе крана вблизи линий электропередачи (ЛЭП), когда стрела работающего крана может при своих перемещениях случайно коснуться провода, несущего высокое напряжение. Другим примером такой ситуации является необходимость ограничения грузоподъемности в зависимости от угла наклона стрелы подъемного крана, парусности груза при наличии ветра и т.п. Еще одним примером может служить работа буровой или проходческой машины вблизи каких-либо опасных зон - подземного трубопровода или силового кабеля, разведанного плывуна, археологического памятника и т.п. Во всех этих и многих иных случаях требуется безопасно вернуть перемещающуюся часть механизма, установки и т.п. в исходное положение при превышении определенных пороговых значений.

Известны способы ограничения параметров работы устройства, в которых заранее задают первое пороговое значение для каждого из по меньшей мере одного из выбранных параметров работы устройства, контролируют, в процессе работы устройства, значения по меньшей мере упомянутого одного из выбранных параметров работы устройства, сравнивают каждое из контролируемых значений параметров работы устройства с первым пороговым значением и при превышении первого порогового значения контролируемым значением запрещают работу устройства (см. , к примеру, "Ограничитель грузоподъемности" ОНК МП-120, АСУ ОГП-31 и др.).

Недостаток этих известных способов состоит в том, что после запрета работы устройства, когда его необходимо вывести из того состояния, в котором оно оказалось, т.е. отвести перемещающуюся часть устройства от опасной зоны, это отведение осуществляют по внешним разрешающим сигналам обратной связи, вручную подаваемым оператором от специальных выключателей или рукояток управления. Из-за этого электросхема устройства усложняется, что увеличивает число отказов ввиду гораздо более низкой надежности механических систем по сравнению с электроникой. Кроме того, не исключены и ошибки оператора, когда подача внешнего разрешающего сигнала не сблокирована с рукояткой управления.

Настоящее изобретение решает задачу создания такого способа ограничения параметров работы устройства, который позволяет упростить систему безопасности устройства и повысить ее надежность за счет исключения как менее надежных элементов обратной связи, так и ошибок оператора.

Для достижения указанного технического результата в способе ограничения параметров работы устройства, заключающемся в том, что заранее задают первое пороговое значение для каждого из по меньшей мере одного из выбранных параметров работы устройства, контролируют в процессе работы устройства значения по меньшей мере упомянутого одного из выбранных параметров работы устройства, сравнивают каждое из контролируемых значений параметров работы устройства с первым пороговым значением и при превышении первого порогового значения контролируемым значением запрещают работу устройства, в отличие от известных способов заранее задают текущее пороговое значение, равное текущему значению контролируемого параметра, и второе пороговое значение для всех выбранных параметров работы устройства, для которых выбрано первое пороговое значение, причем второе пороговое значение выше первого порогового значения, упомянутое запрещение работы устройства при превышении текущего порогового значения осуществляют на заранее заданный период времени, по истечении которого разрешают работу устройства и осуществляют сравнение каждого из контролируемых значений параметров работы устройства как с первым, так и со вторым пороговыми значениями, при превышении второго порогового значения контролируемым значением, а также при достижении заранее заданного количества остановов устройства, запрещают работу устройства полностью, при превышении первого и непревышении второго пороговых значений контролируемым значением продолжают работу устройства, а при непревышении первого порогового значения контролируемым значением продолжают работу устройства и отменяют сравнение с текущим и со вторым пороговыми значениями.

При этом в случае превышения второго порогового значения контролируемым значением повторно разрешают работу устройства лишь после устранения причин этого превышения.

Выбранным параметром работы устройства может быть отдельный параметр, при этом контроль значения отдельного параметра в процессе работы устройства осуществляют путем измерения этого отдельного параметра работы устройства.

Либо выбранным параметром работы устройства может быть комплексный параметр, рассчитываемый по заранее заданным соотношениям между конкретными параметрами работы устройства, при этом контроль значения этого комплексного параметра в процессе работы устройства осуществляют путем вычислений в соответствии с упомянутыми соотношениями по значениям соответствующих конкретных параметров работы устройства, измеренным в процессе его работы.

При этом работу устройства после его останова разрешают неоднократно при последовательном превышении контролируемым параметром текущего порогового значения, превышающего первое и непревышающего второе пороговые значения.

Из существующего уровня техники неизвестны способы, содержащие вышеупомянутую совокупность существенных признаков, что позволяет считать заявленный способ соответствующим условию патентоспособности "новизна". Из существующего уровня техники неизвестны также способы, содержащие вышеуказанную совокупность отличительных признаков, что позволяет считать заявленный способ соответствующим условию патентоспособности "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показана примерная диаграмма различных зон для одного параметра работы устройства.

На фиг. 2 приведена блок-схема алгоритма, в соответствии с которым реализуется способ по настоящему изобретению, где P_i - текущее значение контролируемого параметра; P_оп - первое пороговое значение параметра; P¹_оп - текущее значение порога; P_кр - второе (критическое) пороговое значение параметра при полном запрете работы; N - заданное количество остановов до полного запрета; n - количество остановов.

Изобретение описано ниже для случая его применения к работе подъемного крана, однако этим лишь случаем оно не ограничивается. Конкретное применение настоящего изобретения приведено в качестве иллюстрации, для пояснения его особенностей, и ни в коей мере не направлено на ограничение объема притязаний только одним этим применением.

Как уже отмечено в разделе "Раскрытие изобретения", контролируемым параметром при работе устройства - в данном случае крана - может быть какой-то один из параметров его работы, - к примеру, угол поворота стрелы относительно некоторого заранее заданного направления (или исходного положения). С другой стороны, таким контролируемым параметром может быть комплексный (обобщенный) параметр, получаемый по заранее заданным расчетным соотношениям из нескольких конкретных параметров работы крана, - например, это может быть параметр, заданный выражением Q = f(L), к примеру, такого вида Q = a + bL + cL², где L = l_стрcos - - вылет; l_стр - длина стрелы крана; - угол наклона стрелы крана; a, b, с - коэффициенты.

Устройство, в котором реализуется данный способ, должно быть заранее снабжено соответствующими датчиками для измерения одного или нескольких параметров работы этого устройства. В случае подъемного крана это могут быть датчик угла поворота стрелы в горизонтальной плоскости, датчик угла подъема стрелы в вертикальной плоскости, датчик веса поднимаемого груза и др. Кроме того, заранее определяются зависимости и соотношения, согласно которым, на основании измеряемых этими датчиками отдельных параметров, вычисляется комплексный контролируемый параметр. Эти зависимости и соотношения заранее заносятся в память счетно-решающего устройства, которое может быть как простым конечным автоматом, синтезированным по известным правилам для вычисления контролируемого комплексного параметра, так и устройством типа контроллера, микропроцессора, персонального компьютера, которое запрограммировано известным образом на подсчет в соответствии с вышеупомянутыми зависимостями и соотношениями.

Помимо этого в память этого счетно-решающего устройства заносят соответствующие значения пороговых величин P_оп и P_кр, разделяющих соответственно рабочую зону с опасной зоной и опасную зону с запрещенной зоной (см. фиг. 1), а также заданное число N циклов останова, начальное значение количества n остановов, условие равенства текущего порогового значения pⁱ_оп первому пороговому значению P_оп и команда "Разрешение работы". Этими величинами в случае подъемного крана могут быть предельные углы поворота стрелы в обеих плоскостях, предельный вес поднимаемого груза и т.п. Данные значения пороговых величин определяются конкретной решаемой задачей и конкретной окружающей обстановкой: например, работа подъемного крана в зоне ЛЭП и конкретное расстояние до токоведущих проводов, либо работа подъемного крана в закрытом помещении и высота перекрытия этого помещения, а также наличие в нем мешающих повороту стрелы предметов.

Все эти предварительные операции условно обозначены на фиг. 2 блоком 1.

С момента начала работы подъемного крана вышеупомянутые датчики измеряют значения соответствующих параметров работы крана. Как правило, работа датчиков, а также сравнения измеренных или рассчитанных величин с пороговыми значениями производится дискретно во времени, с некоторой тактовой частотой. Однако непрерывный процесс измерения и последующего сравнения - в случае выполнения датчиков и счетно-решающего устройства аналоговыми - также может иметь место. Измерение параметров обозначено блоком 2.

Если далее в качестве контролируемого сравнивается какой-то один конкретный параметр, то работа сразу переходит к блоку 4. В общем же случае, при контроле комбинированного, комплексного параметра в блоке 3 осуществляется расчет его значения по данным измерений, проведенных в блоке 2.

В случае нормальной работы в следующем блоке 4 значение p_i рассчитанного (либо просто измеренного) контролируемого параметра сравнивается с текущим пороговым значением pⁱ_оп, равным первому пороговому значению P_оп, которое было введено в память счетно-решающего устройства заранее (блок 1). Если значение контролируемого параметра не превосходит первого порогового значения P_оп (блок 5), то работа разрешается (блок 6) и подтверждается первое пороговое значение (блок 7), после чего цикл возвращается к блоку 2, т.е. продолжается измерение значений отдельных параметров.

В том случае, когда по тем или иным причинам условие перестает выполняться, выполнение способа происходит следующим образом.

Если до нарушения вышеуказанного условия работа крана проходила нормально, без сбоев и остановок, то в блоке 4 при сравнении использовалось текущее пороговое значение pⁱ_оп.. Поэтому в блок-схему алгоритма вставлен блок 9 проверки второго порогового значения P_кр, а также блок 8, в котором сравнивается количество n остановов с заранее заданным числом N. Блоки 8 и 9 служат лишь для того, чтобы выстроить на блок-схеме правильные последовательности действий после того, как нарушено вышеуказанное условие. В реальности операции этих блоков 7, 8, 9 выполняется автоматически.

Если, как уже сказано, нарушение условия произошло в первый раз, то действие переходит к блокам 10, 11, 12, в которых осуществляется запрет работы и задержка на заданное время, после чего работа снова разрешается. Время задержки в работе подъемного крана выбирается исходя из времени, необходимого оператору для принятия решения по выводу машины из опасного состояния. В блоке 13 происходит замена порогового значения pⁱ_оп на текущее значение контролируемого параметра pⁱ_оп = p^т_i^ек, превышающего пороговое значение P_оп, а счетчик количества остановов увеличивается на 1. Далее происходит переход к блоку 2, т.е. работа возобновляется, но теперь уже контролируемый параметр p_i будет сравниваться со вновь введенным текущим пороговым значением, находящимся в промежутке между P_оп и P_кр. Смена текущих пороговых значений pⁱ_оп может происходить многократно до тех пор, пока значение pⁱ_оп не достигнет значения P_кр, либо количество n остановов не достигнет заданного числа N. Если же контролируемый параметр превышает второе (критическое) пороговое значение P_кр, то работа крана запрещается (блок 14) до полного устранения причин, вызвавших такое состояние. Полный запрет возникает также и в том случае, когда количество n остановов станет равным заданному числу N (блок 16), при этом сохраняется равенство pⁱ_оп = p_i, где p_i - текущее значение контролируемого параметра p.

В рассмотренном примере опасным изменением контролируемого параметра является его возрастание. В том случае, когда опасным изменением контролируемого параметра является его уменьшение, нет необходимости вводить новые условия, связанные с соотношением первого и второго пороговых значений. В этом случае достаточно задать связанный параметр, который выражается как разность некоторой постоянной величины, заведомо большей, чем все возможные значения такого параметра, с самим этим параметром. При этом уменьшению контролируемого параметра будет соответствовать увеличение такого связанного с ним параметра, так что все соотношения порогов и условия их превышения останутся теми же самыми.

Если в процессе работы контролируемый параметр p в какой-то момент времени окажется ниже первоначально заданного первого порогового значения P_оп, то текущее пороговое значение pⁱ_оп заменяется первым пороговым значением P_оп (блок 7), и работа возобновляется по первичной петле приведенного алгоритма, т.е. в блоках 2 - 5.

Приведенный пример с работой подъемного крана вблизи ЛЭП является лишь иллюстрацией предложенного способа, но никак не ограничивает объем притязаний. В других случаях, как указанных выше, так и предполагаемых, конкретный контролируемый параметр будет определяться решаемой задачей и видом того устройства, для которого будет применен данный способ. Так, в случае металлообрабатывающего станка таким параметром может быть глубина резания, а в случае бурильной установки - допуск на отклонение буровой колонны от вертикали.

Объем же притязаний определяется нижеследующей формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ ограничения параметров работы устройства, заключающийся в том, что заранее задают первое пороговое значение для каждого из по меньшей мере одного из выбранных параметров работы устройства, контролируют в процессе работы устройства значения по меньшей мере упомянутого одного из выбранных параметров работы устройства, сравнивают каждое из контролируемых значений параметров работы устройства с первым пороговым значением, при превышении первого порогового значения контролируемым значением запрещают работу устройства, отличающийся тем, что заранее задают второе пороговое значение для всех выбранных параметров работы устройства, для которых выбрано первое пороговое значение, причем второе пороговое значение выше первого порогового значения, упомянутое запрещение работы устройства осуществляют на заранее заданный период времени, по истечении заранее заданного периода времени разрешают работу устройства и осуществляют сравнение каждого из контролируемых значений параметров работы устройства как с первым, так и со вторым пороговыми значениями, при превышении второго порогового значения контролируемым значением либо при достижении заранее заданного количества остановов устройства запрещают работу устройства полностью, при превышении первого и непревышении второго пороговых значений контролируемым значением продолжают работу устройства, при непревышении первого порогового значения контролируемым значением продолжают работу устройства и отменяют сравнение со вторым пороговым значением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при превышении второго порогового значения контролируемым значением повторно разрешают работу устройства после устранения причин этого превышения.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве выбранного параметра работы устройства выбирают отдельный параметр, при этом контроль значения отдельного параметра в процессе работы устройства осуществляют путем измерения этого отдельного параметра работы устройства.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве выбранного параметра работы устройства выбирают комплексный параметр, рассчитываемый по заранее заданным соотношениям между конкретными параметрами работы устройства, при этом контроль значения этого комплексного параметра в процессе работы устройства осуществляют путем вычислений в соответствии с упомянутыми соотношениями по значениям соответствующих конкретных параметров работы устройства, измеренным в процессе его работы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что работу устройства после его останова разрешают неоднократно при последовательном превышении контролируемым параметром текущего порогового значения, превышающего первое и непревышающего второе пороговые значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Закрытое акционерное общество Интеллектуально-технологический сервис "КРОС"

(73) Патентообладатель:ЗАО "Инженерно-технический центр "КРОС"

Договор № 21248 зарегистрирован 08.08.2005

Извещение опубликовано: 10.10.2005        БИ: 28/2005