Устройство автоматического управления выемочной машиной Советский патент 1987 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к автоматизации выемочных машин и предназначено для автоматического управления . комбайнами с гидравлической подающей частью,

Целью изобретения является повышение безопасности обслуживающего персонала за счет одновременного диагностирования нескольких дефектов кабеля и предотвращения при этом разгона, реверса и неуправляемости выемочной машины.

На чертеже представлена структур- ная схема устройства автоматического управления выемочной машиной,

Устройство содержит каналы регулирования по нагрузке и скорости подачи. Канал регулирования по скорости подачи включает задатчик 1 скорости подачи, первый 2 и второй 3 элементы вьзделения наименьшего сигнала, первый элемент 4 вьщеления наибольшего сигнаша, реле 5 контроля превьш1ения скорости, второй 6 и третий 7 элементы вьщеления наибольшего сигнала, первый 8 и второй 9 релейные усилители, элемент 10 сравнения. Датчик 11 скорости подачи, искробезопасный источник 12 питания, кабель 13, соединяющий источник питания с датчи- ком скорости, двухполупериодные выпрямители 14 и 15, подключенные к обмоткам датчика скорости, и элемент 16 вьщеления наибольшего сигнала.

Канал регулирования по нагрузке содержит датчик 17 нагрузки и задатчик 18, подключенные к элементу 19 сравнения, на выходе которого включены релейные элементы контроля недогрузки 20 и перегрузки 21 электропривода комбайна, Выходы элементов 20 и 21 подключены соответственно к входу элемента 16 и объединенным вместе вторым входам первого и второго элементов вьщеления наименьшего сигнала.

Для повышения безопасности обслуживающего персонала выемочной машины в устройство дополнительно введены фильтры 22-25 нижних частот, причем входы фильтров 22 и 24 подключены к выходу выпрямителя 14, а фильтров 23 и 25 - к выходу выпрямителя 15, Фильтры 22 и 23 нижних частот могут быть выполнены на операционных усилителях с тем, чтобы реализовать передаточную функцию фильтра второго порядка с частотой среза, не ниже

0

5

требуемой из условия пропускания каналом скорости выбранной длительности импульсов, генерируемых элементами 20 и 21 канала тока и не выше требуемой для эффективной фильтрации несущей частоты 100 Гц сигналов датчика скорости. Фильтры 24 и 25 являются простыми RC-звеньями, постоянная времени которых выбирается только из условия эффективности фильтрации. Кроме того введены вычитате- ли 26 и 27, трехпозиционные элементы 28 и 29, элементы ИЛИ 30, ключ 31 и источник 32 опорного напряжения, Вычитатели и трехпозиционные элементы могут быть вьшолнены на операционных усилителях. Верхний порог трех- позиционных элементов должен выбираться большим максимально возможного напряжения с обмотки датчика скорости при исправном датчике и меньшим напряжения с обмотки при обрыве цепей этой обмотки. Нижний порог

5 трехпозиционных элементов должен быть меньшим минимального напряжения с обмотки при исправном датчике и большим напряжения с обмотки при коротком замыкании в цепях этой обмотки,

Q Индикатор 33 подключен к выходу элемента ИЛИ 30. В отсутствие дефектов датчика скорости ключ 31 разомкнут и работа каналов регулирования по нагрузке.и скорости осуществляется воздействием на сервопривод подачи через элементы 6 и 7 вьщеления наи- . большего сигнала, элемент 10 сравнения и релейные усилители 8 и 9, Режим стабилизации скорости подачи происходит при малой сопротивляемости угла резанию, когда при равенстве фактической и заданной скоростей ток электродвигателя меньше заданного. Напряжение, пропорциональное фактической скорости подачи, получается вычитанием выпрямленных и отфильтрованных напряжений обмоток датчика скорости таким образом, что при движении выемочной машины влево положительное напряжение, пропорциональное средней скорости подачи, образуется на выходе вычитателя 26 и подается на элемент 6 вьщеления наибольшего

5

0

5

0

55

сигнала, а вправо - на выходе вычитателя 27 и подается на элемент 7 вьщеления наибольшего сигнала. Напряжения задания скорости подаются соответственно на элементы 7 или 6 через элементы 3 и 2 вьщеления наи10

31352054

меньшего сигнала. В зависимости от знака при величине рассогласования, выходящей за пороги релейных усилителей 8 или 9, включается тот релейный усилитель, который управляет сервоприводом подачи в сторону уменьшения величины рассогласования до зоны нечувствительности этих элемен- тов.

Режим стабилизации нагрузки осуществляется при выемке углей достаточной крепости, когда нагружение электродвигателя до минимальной не- личины происходит при скорости подачи меньше заданной. Сигнал рассогласования л I между заданным и фактическим током подается на входы ре- лейно-импульсных элементов недогруз- ки 20 и перегрузки 21. Со.ответствую- щие выходные напряжения U и U этих элементов через канал управления скоростью воздействуют на скорость поачи. При значительной перегрузке

15

20

ше та V бо ро на ре вы ву и ни пе ва то жи ре ро ки бы чи 14 тр

и 0, и О, что приводит к умень- 25 выходит за допусковую зону. Если

шению скорости подачи, а при значительной недогрузке U, 1 и Uj 1, что обеспечивает работу регулятора в режиме стабилизации скорости. На неинвертирующий вход реле скорости подается с выхода элемента 4 вьщеле- ния наибольшего сигнала напряжение задания скорости подачи, а на инвертирующий - с выхода элемента 16 вьще ления наибольшего сигнала подается напряжение фактической скорости подачи или напряжение Uj,.

Напряжение на выходе реле 5 скорости имеет высокий уровень в единственном случае, когда нагрузка электродвигателя находится в зоне нечувствительности релейных элементов 20 и 21. При этом , , а превышение уставкой скорости фактического значения скорости подачи приводит к и,, 1. Уровень 1 блока реле скорости выбирается большим максимального напряжения задания скорости подачи, так что 4V О и на выходах элементов 8 и 9 присутствуют низкие уровни и сервопривод подачи находится в нейтральном положении. Во всех остальных режимах напряжение Uj имеет низкий уровень. При недогрузке по току при V;,, V ,j уровень Uj 1 и величина его выбрана большей максимального уровня задания уставки по скорости, при перегрузке сигнал и, О и величина его выбрана мень-

0

5

0

шей минимального уровня задания уставки. В этих режимах, а также при V 7 V у Uj 0и происходит отработка по каналу скорости. Если скорость подачи ниже заданной, возможна работа регулятора в импульсном режиме. При небольшой недогрузке на выходах элементов 20 и 21 присутствуют следующие напряжения: Ц 1, и 1/2 (чередование высокого и низкого уровней), а при небольшой перегрузке U 1/2, U 0. Следовательно, импульсный режим регулятора можно свести к чередованию режима недогрузки либо перегрузки и режима номинальной нагрузки по току. С появлением дефекта датчика скорости, вызванного обрывом, или коротким замыканием жил кабеля 13, хотя бы одно И.З напряжений с обмоток датчика, поступающих через выпрямители 14 и 15, фильтры 24 и 25 на выходы трехпозиционных элементов 28 и 29,

0

5

0

5

0

5

дефектом является обрыв, то это напряжение становится большим верхнего порога соответствующего трехпозици- онного элемента, а если короткое замыкание. - меньшим нижнего порога. При нахождении входных сигналов в допус- ковой зоне на выходах трехпозиционных элементов присутствуют низкие уровни напряжений, а при выходе их за допусковую зону на одном из выходов появляется высокий уровень, что вызывает высокий уровень на выходе элемента PfflH 30 и тем самым свечение индицирующего неисправность свето- диода индикатора 33 и замыкание ключа 31. Через этот ключ источник 32 напряжения подключается к инвертирующему входу реле контроля превышения фактической скорости над заданной, минуя резистор, подключенный к инвертирующему входу операционного усилителя этого реле. Тем самым осуществляется приоритет прохождения сигнала Е над сигналом, подаваемым на инвертирующий вход при исправном кабеле. Так как полярность напряжения источника 32 отрицательна, а минимальное напряжение задания скорости подачи на неинвертирующем входе в предлагаемом устройстве выбирается равным нулю, то появление указанных дефектов датчика скорости приводит к второму случаю появления на выходе реле 5 высокого уровня напряжения и

10

20

25

тем самым прекращению выдачи любой команды управления на сервопривод подачи, если она подавалась.

Диагностирование множественных дефектов осуществляется благодаря тому, что по одной жиле кабеля 13 от каждой обмотки датчика подключе- но к общей точке устройства. Пусть произошел обрыв в цепи первой обмотки, а короткое замыкание - в цепи второй, В этом случае выходное, напряжение фильтра 24 становится большим верхнего порога трехпозиционного элемента 28 и кроме того выходное на- -jg пряжение фильтра 25 становится мень шим нижнего порога трехпозиционного элемента 29. Таким образомэ работа устройства при возникновений таких разнородных дефектов отличается от работы при диагностировании одиночных дефектов лишь тем, что сразу на двух входах элемента ИЛИ 30 присутствуют высокие уровни, что повышает вероятность диагностирования отказа датчика скорости. Перекрестные дефекты возникают при коротком замыкании между жилами кабеля, принадлежащими различным обмоткам датчика скорости. Так кагк конец первой обмотки и начало второй соединены между собой, то

диагностирование таких дефектов, как короткое заг шканне между началом первой и началом второй, а также концом первой и концом второй осуществляется также как короткое замы - кание первой или второй обмотки. Рассмотрим поэтому только дефект при коротком замыкании начала первой обмотки датчика скорости с концом второй. Так как в этом случае обмотки

трансформатора источника 12 питания оказываются соединенными согласно и образуют электрическую цепь, представляющую собой замкнутый контур, включающий две одинаковых по величине з лектродвижущих силы, два одинаковых сопротивления и имеющую два узла: один - общая точка устройства, а другой - объединенные из-за дефекта начало первой обмотки и конец второй. Напряжение между этими двумя узлами равно нулю с точностью, определяемой разбросом величин указанных электродвижупрнх сил и сопротивлений, и оказывается меньше нижнего порога трехпозиционных элементов 28 и 29, в результате чего диагностируется этот дефект.

30

35

40

45

50

10

-jg

20546

Наличие четырех фильтров нижних .частот, двух трехпозиционныхэлементов, двух вычитателей, элемента ИЛИ, ключа и источника опорного напряжения в предлагаемом устройстве повышает безопасность обслуживающего персонала за счет диагностирования множественных дефектов кабеля и предотвращения разгона, реверса и отсутствия возможности управления выемочной машиной при этих дефектах.

Формула изобретения

Устройство а.втоматического управления выемочной машиной,содержащее индикатор, ключ, первый вычитатель.

первьш фильтр нижних частот и искро- безопасный источник питания, подключенный к цепям питания датчика скорости подачи, выходы которого соединены с входами двухполупериодных выпрямителей, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения безопасности обслуживающего персонала за счет одновременного диагностирования нескольких дефектов кабеля и предотвращения при этом разгона, реверса и неуправляемости выемочной машины, устройство снабжено датчиком и за- датчиком нагрузки, двумя элементами сравнения, релейными элементами контроля недогрузки и перегрузки электропривода, двумя элементами вьщеле- , ния наименьшего сигнала, четырьмя элементами вьщеления наибольшего сигнала, реде контроля превышения скорости, двумя релейными усилителями, элементом ИЛИ, двумя трехпозици- онными элементами, -источником опорного напряжения, вторьш вычитателем, тремя дополнительными фильтрами нижних частот и задатчиком скорости подачи, выходы которого подключены к первым входам элементов выделения наименьшего сигнала, выходы которых соединены с входами первого элемента вьщеления наибольшего сигнала и с первыми входами второго и третьего элементов вьщеления наибольшего сигнала, выходы которых подключены к входам первого элемента сравнения, выход которого связан с входами релейных усилителей, выход первого элемента вьщеления наибольшего сигнала подключен к первому входу еле контроля превьшения скорости, выход которого связан с вторыми входами вто

рого и третьего элементов вьщеления наибольшего сигнала, выходы первого и второго двухполупериодных выпрямителей соединены с входами соответственно первого и третьего, а также второго и четвертого фильтров нижних частот, выходы первого и второго фильтров нижних частот соединены с входами вычитателей, выход первого из которых подключен к третьему входу второго элемента выделения наибольшего сигнала и к первому входу четвертого элемента выделения наибольшего сигнала, а выход второго вы читателя подключен к третьему входу третьего и к второму входу четвертого элемента вьщеления наибольшего сигнала, выход которого подключер к второму входу реле контроля превы- шения скорости, выходы третьего и четвертого фильтров нижних частот связаны с входами соответственно перСоставитель М.Аксенов Редактор Т.Парфенова Техред И.Верес Корректор С.Шекмар

Заказ 5546/27 Тираж 453Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

вого и второго трехпозиционных элементов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого связан с входом индикатора и с управляющим входом ключа, выход которого подключен к третьему входу реле контроля превышения скорости, а линейный вход - к источнику опорного напряжения, причем датчик и задатчик нагрузки связаны с входами второго элемента сравнения, выход которого связан с входами релейных элементов контроля недогрузки и перегрузки электропривода, выход релейного элемента недогрузки электропривода соединен с третьим входом четвертого элемента вьщеления наибольшего сигнала, а выход релейного элемента контроля перегрузки электропривода подключен к вторым входам элементов вьщеления наименьшего сигнала .

Изобретение относится к автоматизации выемочных машин и позволяет повысить безопасность обслуживающего персонала за счет одновременного диагностирования нескольких дефектов кабеля t3 и предотвращения при этом разгона, реверса и неуправляемости выемочной машины. Для этого устройство содержит четьфе фильтра 22-25 нижних частот, два трехпозиционных I-I jy-l , элемента (ТПЭ) 28 и 29, два вычита- теля 26-27, элемент ИЛИ 30, ключ 31 и источник 32 опорного напряжения. При отсутствии дефектов датчика 11 скорости ключ 31 разомкнут. Воздействие на сервопривод подачи происходит через элементы 6 и 7 выделения наибольшего сигнала, элемент 10 сравнения и релейные усилители 8 и 9. С появлением дефекта датчика 11, вызванного обрывом или коротким замыканием жил кабеля 13, одно из напряжений с обмоток датчика 1t, поступающих через вьшрямители 14 и 15,фильтры 24 и 25 на входы ТПЭ 28 и 29,йы- ходит за допусковую зону. При нахождении входных сигналов в допусковой зоне на выходах ТПЭ 28 и 29 присутствуют низкие уровни напряжений. При выходе входных сигналов за допусковую зону на одном из выходов появляется высокий уровень. Это вызывает высокий уровень и на рыходе элемента ИЛИ 30. Свечение индикатора 33 индицирует неисправность, ключ 31- замыкается. 1 ил. с S (Л со ел ND О СП 4;