СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНОЙ Российский патент 1998 года по МПК B66B1/14 

Изобретение относится к автоматизированным системам управления подъемно-транспортными механизмами и может быть использовано, в частности, для управления электрическими и гидравлическими лифтами (подъемниками) общего и специального назначения с внешним (наружным), внутренним и смешанным управлениями.

Известна система управления односкоростным лифтом, содержащая электромагнитные этажные реле, связанные с контактными этажными переключателями, взаимодействующими с кабиной лифта (см. Г.Х. Штремель "Грузоподъемные машины", М. Высшая школа, 1980, с. 209).

В известной системе управления для запоминания приказов используются электромагнитные реле, в качестве датчика остановки используется контактный этажный переключатель, при срабатывании которого коммутируется соответствующее этажное реле.

Недостатками этой системы является недолговечность контактных переключателей, подвергающихся постоянным механическим нагрузкам, необходимость в дополнительных этажных и приказных реле и, как следствие, неудовлетворительная долговечность и надежность.

Кроме того, отсутствует принципиальная возможность автоматического выравнивания уровня пола кабины лифта (подъемника) с уровнем этажа при разгрузке (загрузке) лифта, что особенно важно для лифтов с гидравлическим приводом.

Известна также система управления подъемно-транспортной машиной, содержащая датчики положения грузонесущего элемента, включенные последовательно во входные цепи реле управления направлением движения грузонесущего элемента через средства взаимоблокировки указанных реле, связанных выходными цепями с соответствующими силовыми элементами привода перемещения грузонесущего элемента, приказные кнопки, подключенные к датчикам положения грузонесущего элемента [1].

Указанное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатками известной системы управления являются ее недостаточное удобство в эксплуатации, а также неудовлетворительные надежность и долговечность. Указанные недостатки обусловлены тем, что известная система управления не обеспечивает в необходимых случаях автоматический возврат грузонесущего элемента или груза (перемещаемого объекта: людей, предметов и т д.) в зону точной остановки. Этот возврат особенно необходим при использовании системы для управления гидравлическим лифтом, кабина которого опускается при загрузке, и для обеспечения удобства и безопасности указанных работ необходимо автоматическое выравнивание уровня пола кабины лифта (подъемника) с уровнем этажа. Кроме того, известная система управления содержит элементы, например реле, кнопки, пропускающие значительные токи (сотни миллиампер), являющиеся причиной недостаточного их срока службы.

Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении удобства эксплуатации за счет обеспечения автоматического возврата груза (перемещаемого объекта) в зону точной остановки.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе управления подъемно-транспортной машиной, содержащей датчики положения грузонесущего элемента, включенные последовательно во входные цепи реле управления направлением движения грузонесущего элемента через средства взаимоблокировки указанных реле, связанных выходными цепями с соответствующими силовыми элементами привода перемещения грузонесущего элемента, приказные кнопки, подключенные к датчикам положения грузонесущего элемента, каждый из упомянутых датчиков выполнен с последовательно соединенными коммутируемыми контактами, расположенными вдоль траектории движения грузонесущего элемента, при этом выходные выводы приказных кнопок связаны с общими выводами контактов соответствующих датчиков.

Кроме того, благодаря тому, что в системе управления подъемно- транспортной машиной, содержащей датчики положения грузонесущего элемента, включенные последовательно во входные цепи реле управления грузонесущего элемента через средства взаимоблокировки указанных реле, связанных выходными цепями с соответствующими силовыми элементами привода перемещения грузонесущего элемента, приказные кнопки, подключенные к датчикам положения грузонесущего элемента, датчики положения грузонесущего элемента выполнены в виде герконовых контактов, управляемых шунтом, связанным с грузонесущим элементом, реле управления направлением движения грузонесущего элемента выполнены в виде оптоэлектронных твердотельных реле, средства взаимоблокировки реле управления направлением движения грузонесущего элемента выполнены в виде оптоэлектронных твердотельных реле, а приказные кнопки выполнены в виде коммутаторов внешних цепей, содержащих последовательно включенные управляющий герконовый контакт и выходное оптоэлектронное твердотельное реле, достигается технический результат - повышение надежности и долговечности системы управления подъемно-транспортной машиной. Указанный технический результат достигается за счет использования в указанной системе элементов, в частности реле, кнопок, контактов, пропускающих малые токи (десятки миллиампер).

На фиг. 1, 2 схематически изображена конструкция герконового этажного датчика положения грузонесущего элемента (кабины лифта с пассажирами, предметами, материалом и т. д. ) подъемно-транспортной машины (односкоростного грузового гидравлического лифта); на фиг. 3 изображена предлагаемая система управления подъемно-транспортной машиной (односкоростным) грузовым гидравлическим лифтом); на фиг. 4 - схема приказного поста указанного лифта.

Система управления подъемно-транспортной машиной (односкоростным грузовым гидравлическим лифтом), содержащей грузонесущий элемент- кабину 1 (фиг. 1, показана пунктиром) с неподвижно закрепленным на ней шунтом 2, электрические силовые элементы привода перемещения грузонесущего элемента-электродвигатель, контакторы (не показано) содержит цепь последовательно соединенных датчиков 3, 4, 5 положения грузонесущего элемента-кабины 1 и (размещенных в кабине 1 пассажиров и (или) предметов, материала и т.п.), реле 6 и 7 управления направлением движения грузонесущего элемента-кабины 1 (6 - реле управления "вверх", РУВ, 7 - реле управления "вниз", РУН), а также средства самоблокировки указанных реле и приказные кнопки.

Каждый из упомянутых датчиков, например датчик 4, содержит последовательно соединенные и расположенные вдоль траектории движения грузонесущего элемента-кабины 1 коммутируемые магнитоуправляемые герконовые контакты 8 и 9. Последовательно соединенные герконовые датчики 3,4,5 и их контакты 8 - 13 расположены в шахте, вдоль шахты, в вертикальном направлении, вдоль траектории движения (вертикальные подъем и опускание) кабины 1. Каждый датчик, например датчик 4, включает в себя также постоянный магнит 14, жестко закрепленный на П-образном магнитопроводе 15. Реле 6,7 управления направлением движения выполнены в виде оптоэлектронных твердотельных реле (оптронов), выводы входных элементов которых последовательно соединены с цепью датчиков 3,4,5 (то есть с цепью указанных датчиков последовательно соединены излучатели этих реле-оптронов), а выходы связаны с электрическими силовыми элементами 16 (известные контактор электродвигателя, привод клапана подъема) и 17 (известный привод клапана спуска гидравлического лифта) привода перемещения грузонесущего элемента.

Средства взаимоблокировки реле 6, 7 управления направлением движения грузонесущего элемента выполнены в виде оптоэлектронных твердотельных реле 18 и 19, входы каждого из которых последовательно соединены с цепью датчиков 3,4,5 и входами оптоэлектронных твердотельных реле управления реле управления одним направлением движения, а выходы соединены со входами оптоэлектронных реле управления другим направлением движения (фиг. 3).

Приказной пост 20 на три этажа содержит приказные кнопки, выполненные в виде идентичных коммутаторов 21,22,23 и кнопку 24 "Стоп" (фиг. 4).

Коммутатор 23 содержит управляющий магнитоуправляемый герконовый контакт 25 и известное оптоэлектронное твердотельное реле 26, внешние коммутируемые контакты для внешних цепей 27 и 28 которого предназначены для подачи напряжения в схему выбора направления движения лифта. Герконовый контакт 25 последовательно соединен со входом реле 26.

Коммутатор 23 содержит дополнительное оптоэлектронное твердотельное реле 30, излучатель (светодиод) которого соединен последовательно с излучателем основного реле 26 (реле предназначено для подачи тока удержания в реле 26 через свои выводы 31, 32 выходного элемента при наличии напряжения удержания на контакте 33). Коммутатор снабжен светодиодом 34, предназначенным для световой индикации появления напряжения на выходе коммутатора через выводы 29,35.

Коммутатор содержит токоограничивающие резисторы 36,37,38, емкость 39, а также защитные диоды 40 и 41
Все три коммутатора 21,22,23, входящие в состав приказного поста 20 идентичны и определенным образом скоммутированы. Выходы коммутаторов 21,22,23 соединены соответственно с контактами 1, 2, и 4 приказного поста (фиг. 4). Выводы 42 коммутаторов объединены и выведены на контакт 3 приказного поста, выводы 27 коммутаторов - на контакт 5, а выводы 43 - на контакт 6. На контакты 7, 8 приказного поста выведены нормально замкнутые контакты кнопки "Стоп". Система управления лифтом на три этажа содержит одинаковые приказные посты 20,44,45 соответственно первого, второго, третьего этажей, расположенные на соответствующих этажах, контакты 46,47 соответственно известных конечных выключателей переподъема и переспуска (ВКВ и ВКН), контакты 48-53 известных датчиков контроля дверей шахты на всех этажах, электронный ключ 54 наличия приказа (может быть выполнен в виде транзистора или оптрона) с диодной матрицей 55, контакт 56 известного датчика ограничителя скорости, известный выпрямительный мост 57, предохранители 58, 59, емкость 60.

Система содержит вышеупомянутые известные оптоэлектронные твердотельные реле (оптроны, см. например, прилагаемый каталог оптоэлектронных изделий акционерного общества "Протон- Оптоэлектроника", а также книгу Жеребцова И.П. "Основы электроники", Ленинград, Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1989, с. 194- 197, рис. 13.19).

Система управления подъемно-транспортной машиной работает следующим образом.

Кабина лифта может быть направлена на любой этаж путем нажатия на известную подвижную кнопку (не показана) с вмонтированным в нее постоянным магнитом (кнопку коммутатора соответствующего, нужного, этажа на любом приказном посту 20,44,45). При нажатии на подвижную кнопку коммутатора срабатывает (замыкается) герконовый контакт 25, в результате замыкается цепь от точки 43 (соединенной с положительным зажимом (выводом +Eп источника тока до точки 42 (соединенной с общим проводом, который соединен с отрицательным зажимом -Еп источника тока) через диод 40, резистор 37, светодиоды оптоэлектронных твердотельных реле 26,30. Реле 26 "включается", и на выходе 29 появляется выходное коммутируемое напряжение, поступающее на вывод 27, одновременно загорается светодиод 34 (индикатор). При наличии удерживающего напряжения на выводе 33 ток в цепи светодиодов реле 26,30 после отпускания кнопки не прерывается, так как "включившееся" реле 30 через свои выводы 31, 32 выходного элемента и резистор 38 замыкает цепь от точки 33 до точки 42. Таким образом, при наличии напряжения на выводе 33 происходит "запоминание" нажатия, а при его отсутствии коммутатор пропускает выходное напряжение только в течение времени нажатия. Емкость 39 устраняет наводки, возникающие при срабатывании герконового контакта 25, и защищает от пробоя реле 26, 30.

Предположим, что погрузочная платформа (кабина) лифта находится на первом этаже с открытыми дверьми. Контакты 10,11 герконового датчика 3 (датчика селекции) первого этажа разомкнуты за счет шунта 2, расположенного в середине датчика. Контакты датчика контроля дверей шахты первого этажа 48,53 находятся соответственно в разомкнутом и замкнутом состояниях (контакт 48 разомкнут, а контакт 53 замкнут). Контакты 49,50,66,46,47 замкнуты, а контакты 51,52 - разомкнуты. Контакты 8,9,12,13 герконовых датчиков 4 и 5 (датчиков селекции) второго и третьего этажей замкнуты.

Переменное напряжение 24 в поступает через нормально замкнутые контакты кнопок "Стоп" приказных постов 20,44,45 (через их контакты 7'', 8''), контакт 56 и предохранитель 58 на выпрямительный мост 57 (источник тока), отрицательный вывод -Еп которого соединен с общим проводом. Напряжение +Еп поступает через замкнутый контакт 53 на шину приказа первого этажа (с шиной соединены контакты 4 приказных постов 20,44,45), в результате чего загораются светодиоды 34 (индикаторы) коммутаторов 23 (кнопок) первого этажа всех приказных постов 20,44,45. Одновременно электронный ключ 54 по сигналу наличия приказа, поступившему через диодную матрицу 55, отключает цепи питания коммутаторов (кнопок) на всех приказных постах. Таким образом, при открытых дверях шахты исключена возможность подачи приказа на всех этажах.

После загрузки подъемника двери шахты закрывают, одновременно замыкается контакт 48 и размыкается контакт 53. В результате этого напряжение +Еп с шины приказов исчезает, светодиоды 34 коммутаторов 23 всех приказных постов гаснут, замыкается контакт электронного ключа 54, напряжение +Еп поступает на управляющие входы коммутаторов на всех этажах (контакты 5, 6 приказных постов 20,44,45), система готова воспринимать приказы.

При нажатии, например, приказной кнопки второго этажа (коммутатор 22) приказного поста 20, срабатывает указанный коммутатор и на шине приказа второго этажа появляется напряжение +Еп (с шиной соединены контакты 2 приказных постов 20,44,45). Это напряжение через диод 61 и замкнутые контакты 8, 13, 12 датчиков 4 и 5 второго и третьего этажей, контакт 46 и ограничивающий резистор 62 поступает на входные светодиоды реле 6 и 18. При срабатывании реле 6 его выводы 63, 64 выходного элемента замыкаются, что приводит к срабатыванию контактора электродвигателя гидравлической станции и открытию клапана подъема. Гидравлическая станция, включившись, известным образом приводит кабину лифта в движение вверх. Одновременно с появлением приказа второго этажа на всех приказных постах загораются светодиоды коммутаторов 22 (приказных кнопок второго этажа), а электронный ключ 54 отключает вызывную цепь коммутаторов (контакт 6 постов 20,44,45), в результате чего подать какой-либо приказ с любого этажа во время движения кабины невозможно. Вместе с тем напряжение +Еп продолжает поступать на удерживающий вход коммутаторов (контакт 5 постов 20,44,45), что позволяет осуществлять "запоминание" нажатия кнопки приказа второго этажа. Прохождение приказа второго этажа на реле 7 (реле РУН) невозможно из-за разомкнутых контактов 10, 11 датчика 3 (датчика селекции) первого этажа. Срабатывание реле 18 приходит к блокировке возможности срабатывания реле 7, 19 после начала подъема кабины и замыкания контактов. Блокировка осуществляется замыканием на общий провод через выводы 65, 66 выходного элемента реле 18 цепи питания светодиодов реле 7,19.

При подходе кабины ко второму этажу срабатывает датчик 4 второго этажа (размыкаются контакты 8,9 и разрывается цепь питания реле 6, 18). Гидравлическая станция выключается, клапан подъема закрывается, кабина останавливается. При открытии дверей шахты второго этажа размыкается контакт 49, что приводит к разрыву питания цепей управления коммутаторов (контакты 5, 6 постов 20,44,45) и отбою приказных кнопок (коммутаторов), однако напряжение на шине приказа второго этажа не исчезает благодаря замкнувшемуся контакту 52 датчика контроля дверей второго этажа. Система вернулась в исходное состояние с расположением кабины на втором этаже.

Наличие напряжения на шине приказа второго этажа при открытых дверях позволяет автоматически поддерживать пол кабины на уровне этажной площадки.

При загрузке кабины лифта возможно ее проседание вниз. При этом контакт 8 датчика 4 замыкается, а контакт 9 остается разомкнутым. Цепь питания реле 6,18 вновь замыкается, включается гидравлическая станция (не показана), и кабина поднимается чуть выше до размыкания контакта 8. При разгрузке кабины возможно ее поднятие. При этом контакт 9 датчика 4 замыкается, а контакт 8 остается разомкнутым. Замыкается цепь питания реле 7,19 через замкнутый контакт 52, диод 61, замкнутые контакты 9,10,11 датчиков 3, 4, первого и второго этажей, контакт 47 и токоограничивающий резистор 67.

При срабатывании реле 7 его выводы 68, 69 выходного элемента замыкаются, что приводит к открытию известного клапана спуска, в результате чего кабина начинает опускаться до размыкания контакта 9. Срабатывание реле 19 приводит к блокировке возможности срабатывания реле 6,18, которая осуществляется замыканием на общий провод через выводы 70, 71 выходного элемента реле 19 цепи питания входных светодиодов реле 6,18.

После закрытия дверей второго этажа цепи питания приказных постов восстанавливаются и кабину можно вызвать или послать на любой этаж. При посылке кабины с верхнего этажа на нижний, например, с третьего на первый, на шине приказа первого этажа через сработавший коммутатор 23 напряжение +Еп поступает через диод 72, замкнутый контакт 11 датчика 3 первого этажа, контакт 47, токоограничивающий резистор 67 на реле 7, 19. Подача приказа первого этажа на реле 6, 18 невозможна из-за разомкнутых контактов 12, 13 датчика 5 третьего этажа.

Срабатывание реле 7 приводит к открыванию клапана спуска и опусканию кабины, срабатывание реле 19 блокирует возможность срабатывания реле 6, 18 после начала спуска и замыкания контактов 12,13. При подходе кабины к первому этажу срабатывает датчик 3 (датчик селекции) первого этажа (размыкаются контакты 10,11 и размыкается цепь питания реле 7,19). Клапан спуска закрывается и кабина прекращает движение вниз.

После последующего открывания и закрывания дверей шахты первого этажа лифт вновь окажется свободным для выполнения приказов.

Емкость 60 предназначена для приоритетного выбора направления движения вверх при подаче приказа в случае, когда кабина подъемника находится без движения в межэтажном пространстве.

Предлагаемая система управления имеет существенные преимущества перед традиционной за счет:
отказа от электромагнитных реле запоминания приказа благодаря использованию коммутаторов с запоминанием нажатия;
применения этажных датчиков селекции оригинальной конструкции, состоящих из двух последовательно соединенных герконовых контактов, позволивших отказаться от этажных переключателей и электромагнитных реле, в дополнение к этому появилась возможность ввода автоматического поддержания уровня пола кабины уровнем пола этажа;
использования оптронов вместо электромагнитных реле управления направлением движения (РУВ и РУН), существенно снизившим (до 10 мА) токовую нагрузку на герконовые контакты этажных датчиков, при этом выходные контакты реле могут коммутировать мощные цепи (напряжение до 400 В и токи 3 А).

Применение предлагаемой системы управления с использованием магнитоуправляемых герконовых контактов и твердотельных оптоэлектронных реле позволило увеличить число безотказных срабатываний системы с 10⁴ - 10⁵ до 10⁶ - 10⁷.

Изобретение относится к автоматизированным системам управления подъемно-транспортными механизмами и может быть использовано, в частности, для управления электрич. и гидравлич. лифтами. В состав системы входят датчики положения грузонесущего элемента, реле управления направлением движения, средства взаимоблокировки указанных реле, приказные кнопки. Отличительная особенность системы заключается в том, что каждый из упомянутых датчиков выполнен с последовательно соединенными коммутируемыми элементами в виде герконов, расположенными вдоль траектории движения грузонесущего элемента. При этом приказные кнопки связаны с общими выводами контактов соответствующих датчиков. Реле управления направлением движения и средства их взаимоблокировки выполнены в виде оптоэлектронных твердотельных реле. Приказные кнопки выполнены в виде коммутаторов с управляющими герконами и оптоэлектронными твердотельными реле. Данная система обеспечивает повышенное удобство эксплуатации за счет осуществления автоматич. возврата грузонесущего элемента в зону точной остановки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система управления подъемно-транспортной машиной, содержащая датчики положения грузонесущего элемента, включенные последовательно во входные цепи реле управления направлением движения грузонесущего элемента через средства взаимоблокировки указанных реле, связанных выходными цепями с соответствующими силовыми элементами привода перемещения грузонесущего элемента, приказные кнопки, подключенные к датчикам положения грузонесущего элемента, отличающаяся тем, что каждый из упомянутых датчиков выполнен с последовательно соединенными коммутируемыми контактами, расположенными вдоль траектории движения грузонесущего элемента, при этом выходные выводы приказных кнопок связаны с общими выводами контактов соответствующих датчиков. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчики положения грузонесущего элемента выполнены в виде герконовых контактов, управляемых шунтом, связанным с грузонесущим элементом. 3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что реле управления направлением движения грузонесущего элемента выполнены в виде оптоэлектронных твердотельных реле. 4. Система по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что средства взаимоблокировки реле управления направлением движения грузонесущего элемента выполнены в виде оптоэлектронных твердотельных реле. 5. Система по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что приказные кнопки выполнены в виде коммутаторов внешних цепей, содержащих последовательно включенные управляющий герконовый контакт и выходное оптоэлектронное твертотельное реле.