Автоматизация мини-экскаватора

    Содержание 

Содержание

Введение

Основная часть

1. Технологические особенности управления мини-экскаватором

2. Требование к системе дистанционного управления

3. Анализ и выбор системы радиоуправления

4. Устройство радиоуправления мини-экскаватора на 12 команд

    Заключение

   Список использованных источников 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аннотация

            В первом разделе  основной части работы описаны технологические особенности управления мини-экскаватором, перечислены системы и способы действия управляющих органов. Дано обоснование актуальности исследуемой темы. Во втором разделе представлены требования к системе дистанционного управления, описание работы системы, приведена функциональная схема дистанционной системы управления на рисунке 1 и траектория движения рабочего органа на рисунке 2. В третьем разделе проведен анализ и выбор системы радиоуправления. И перечислены ее преимущества. В четвертом разделе приведено устройство радиоуправления мини-экскаватора на 12 команд. Полное описание системы радиоуправления применяемой в данном экскаваторе. Приведены схемы передатчика и приемника на 4 и 5 рисунках соответственно. Также представлена эффективность данного экскаватора в целом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Мини  экскаваторы – многофункциональная  спецтехника, широко используемая для изменения рельефа местности, прокладки инженерных коммуникаций, кабелей и трубопроводов, строительства транспортных магистралей и других землеройных работ. Объемы этих работ и пространство для их выполнения могут быть любыми, компактный и маневренный мини экскаватор, обладающий при своих габаритах достаточной мощностью и работоспособностью, рассчитан на высокие нагрузки даже в самых ограниченных территориальных условиях. Мини экскаваторы разных моделей различаются по своим техническим характеристикам и функциональным возможностям, включая габариты, массу и грузоподъемность. Мини-экскаваторы Doosan идеальны для применения в ограниченном пространстве. Компактность и маневренность позволяет использовать эту технику для любых земляных работ и особенно в стесненных условиях: в шахтах, котлованах, на крышах зданий и внутри помещений, на открытых мягких и подвижных грунтах, при благоустройстве территорий и прокладке коммуникационных труб. Управление — простое и логичное, интуитивно понятное с первого взгляда. Кабина мини экскаватора комфортна, несмотря на небольшие размеры. Благодаря хорошей изоляции двигателя, мини экскаваторы практически бесшумны. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Основная  часть 

    1. Технологические особенности управления мини-экскаватором 

    «Мозг»  гидравлического гусеничного экскаватора, система e-EPOS (Электронная система оптимизации мощности), был усовершенствован за счет установки коммутирующего звена CAN (Сети зоны контроллера), обеспечивающего постоянный обмен информацией между двигателем и гидравлической системой. В настоящее время эти устройства работают абсолютно синхронно. Преимущества новой системы e-EPOS сказываются на нескольких аспектах, таких как простота управления и удобство пользователя:       

• Возможность выбора усиленного и стандартного режима гарантирует максимальную эффективность машины в любых условиях.       
• Автоматический режим сброса оборотов позволяет экономить топливо.       
• Рабочая память дает возможность графически отображать состояние машины.       
• Можно отслеживать интервалы техобслуживания и замены масла.

Современный экскаватор имеет большое количество модификаций и может быть укомплектован дополнительным сменным рабочим оборудованием, расширяющим его функциональность. Технические характеристики экскаватора соответствуют современным требованиям, предъявляемым к организации рабочего места и охране окружающей среды. Высокая производительность, надежность конструкций, низкий уровень шума, экологическая чистота выхлопа делают эту технику лучшей в своем классе спецтехники. 
 
 

2. Требования  к системе дистанционного управления.

      Применение  строительных и дорожных машин при  работах в стесненных условиях, где  условия работы затруднены или представляют опасность для здоровья и жизни  человека, определило необходимость  создания систем дистанционного управления их движением и рабочим оборудованием. В настоящее время разработано достаточно схемных реализаций систем дистанционного управления, но все они характеризуются участием в контуре управления человека-оператора (ЧО), наличием блоков ручного управления (БРУ), формирования (БФК) и обработки команд (БО), командной линии связи (ЛС₁), системы визуализации рабочего процесса, состоящей из телекамеры (ТК), линии связи (ЛС₂), монитора (М) (рисунок 1).

      Рисунок 1 – Функциональная схема дистанционной системы управления.

     Такая система обладает существенной особенностью - зависимостью рабочих характеристик  от свойств человека-оператора, как  элемента системы. Эти свойства зависят  от структуры и параметров технической  системы, условий работы и других факторов. Качество таких систем может быть повышено не столько благодаря улучшению технической части, сколько согласованием их характеристик со свойствами ЧО.

      Исследования  БРУ как составной части системы  дистанционного управления проводятся не только в области антропометрии, гигиены и эстетики, но и в области согласования характеристик БРУ с характеристиками управляющих движений и психологии ЧО, которые существенно влияют на качество функционирования системы человек-машина, называемой эргастической.

      Проблема  синтеза РУ осложняется тем, что на современном этапе развития науки соответствующей методологии проектирования операторных органов управления не существует, а при создании оптимальных РУ следует учитывать не только психологические и адаптивные свойства ЧО, но и осуществлять формализацию динамических операций, которые он выполняет в процессе управления.

      Рассмотрим  для сравнения с эргатической систему автоматического управления (САУ) рабочим оборудованием и  методологию ее программирования. Из технологических соображений обосновывается и выбирается конкретная траектория движения рабочего оборудования. Она формализуется (аналитически или таблицей координат), составляется, а затем кодируется (программируется) алгоритм движения, программа отлаживается и вводится в САУ. Введенная программа реализуется многократно. Траектория движения РО (1) жесткая, контурная, реализуется аналитическими методами (рисунок 2)

      Рисунок 2 – Траектория движения РО

       3. Анализ и выбор системы радиоуправления.

       Системы радиоуправления позволяют точно отслеживать перемещения и точное позиционирование перемещаемого груза. Дистанционное радиоуправление увеличивает производительность работы, обеспечив работнику свободу перемещений, особенно в зонах, загроможденных различным оборудованием . Радиоуправление позволяет улучшить условия труда работника и безопасности работников, дает возможность вывести его из зоны загазованности, запыленности, работник находится на достаточном удалении от груза, вне зоны работ. Система радиоуправления дает возможность регулировки зоны действия - если работник находится далеко от груза и не может полноценно контролировать его передвижение, это вызывает автоматическую остановку крана. Радиоуправление позволяет сократить численность обслуживающего персонала : без системы дистанционного управления работает два человека - крановщик и стропальщик. При системе радиоуправления кранами работу выполняет один такелажник или основной рабочий. Система радиоуправления позволяет обеспечить синхронное включение и отключение механизмов при транспортировке крупногабаритных грузов двумя кранами. Повышается общая производительность, снижаются простои работников. Малый срок окупаемости. Система радиоуправления подключается к существующему электроприводу любого грузоподъемного крана, сохраняя все его функции и характеристики. Система управления по радио, как правило, имеет диапазон около 300 метров. Мини-экскаватором Solar 030 Plus можно управлять с расстояния до 100 м. При проектировании системы управления данной машины были использованы новейшие разработки китайских инженеров, такие как ограничение угла поперечного наклона, функция обучения и повтора операций, передача данных по рабочему давлению гидросистемы и т.д. Дистанционное управление (рисунок 3) позволяет значительно снизить риск работы оператора в сложных условиях и повысить производительность машины.

       Рисунок 3 – Дистанционное управление мини-экскаватором. 

    4. Устройство радиоуправления мини-экскаватора на 12 команд 

       В соответствии с изложенными требованиями и проведенным анализом, выбираем устройство радиоуправления на 12 команд. Устройство предназначено для управления 12 различными нагрузками представлен на рисунке 4 . Причем одновременно и в любой комбинации допускается нажатия до 8 кнопок ( PORTB ) или 4 кнопок ( PORTA ). Оно может входить в состав, например, радиоуправляемого комплекса для авто и авиамоделей , управления гаражными воротами и т.п. Работа приемной части предусмотрена в двух режимах . Режим реального времени и с фиксацией команд ( зависит от положения перемычки S на плате приемника ).Если перемычка убрана , команды зафиксируются . Если перемычка установлена, команды будут выполняться только в момент удержания соответствующей кнопки ( кнопок ). Индикаторы исполнения команд – светодиоды. Разумеется, к соответствующим выводам процессора можно подключить, например затворы мощных полевых или базы биполярных транзисторов через токоограничивающие резисторы.

Рисунок 4 – Передатчик

       Сверхрегенератор . При номиналах указанных на схеме и исправных деталях обладает 100% повторяемостью. Его настройка заключается лишь в раздвигании витков контурной катушки и подборе емкости связи с антенной. 3-й вывод контроллера дешифратора служит для контроля прохождения сигнала при настройке ( программно подключенный выход внутреннего компаратора). Контролировать можно с помощью обычного УНЧ. Дешифратор приемника – PIC 16 F 628 A , он осуществляет декодирование и исполнение принятых команд. Система кодер – декодер может работать как по проводам так и с другими приемником и передатчиком . Каждая посылка 0 и 1 со стороны кодера «закрашена» колебаниями 5,5 кГц для лучшей помехозащищенности + передача контрольной суммы. Питание приемника, представленного на рисунок 5, обязательно от стабилизированного источника 5 вольт ( на схеме не показан , в плате предусмотрен КРЕН 5 А +диод ). Питание передатчика от 3,6 вольта но не больше 5,5 вольта ( на плате предусмотрен КРЕН 5А+диод ). Передающая часть состоит из задающего генератора и усилителя мощности .

ЗГ – классическая схема на ПАВ-резонаторе со 100 % амплитудной модуляцией.

УМ – стандартный с общим эммитером, нагруженный на четвертьволновый отрезок провода длиной 16 см через согласующую емкость.

Шифратор – PIC 16 F 628 A, он осуществляет обработку информации о нажатых кнопках кодирование и посылку пачек управляющих импульсов а также включение светодиодного индикатора и усилителя мощности во время передачи кода.

Рисунок 5 – Приемник

     Одной из наиболее актуальных проблем теории расчета электроприводов, работающих в повторно-кратковременном режиме, является выбор мощности электрических приводов нестационарных машин и механизмов. Для одноковшовых экскаваторов задача усложняется изменениями в широких пределах технологических параметров рабочих циклов. Например, у экскаватора ЭШ 100.120 при работе нижним черпанием угол поворота меняется от 0,5 до 3,4 рад, длина пути подъема ковша от 40 до 120 м. В расчетах экскаваторных электроприводов в настоящее время используют средние горно-технологические параметры и так называемую расчетную траекторию перемещения ковша в пространстве. Как показывают результаты настоящей работы, эти параметры не могут служить основой для выполнения расчетов ЭМС. Мощные и детально разработанные мини-экскаваторы Doosan созданы для комфортной работы оператора. Просторная и удобная кабина с хорошей видимостью, позволяет работать машинисту с максимальной обзорностью и без вреда для окружающей среды. Рабочее пространство интуитивно понятно и эргономично. Удобная конструкция сидения и место отдыха руки, на ряду с большим рабочим пространством, минимизируют утомляемость оператора. Расположение центральной консоли джойстика вместе с монитором, позволяет легко контролировать информацию приборов, что в дальнейшем обеспечивает комфортную работу. В нашей стране мини-экскаваторы — это довольно молодой класс спецтехники. Сначала такие удивительные машины начали появляться на строительных площадках, затем на дорожном строительстве. Интерес к ним остаётся стабильным, а в условиях ухода от кризиса, даже начинает расти. Если говорить о мини экскаваторах, то здесь очень подходит старинная русская поговорка «мал золотник, да дорог». И действительно, несмотря на свои сравнительно небольшие размеры, такой экскаватор обладает значительно большими возможностями, чем можно предположить, увидев его впервые. Это касается и точности работы. И производительности, и экономности, и проходимости. Отличная маневренность позволяет использовать экскаваторы этого класса с максимально возможной отдачей. За счёт малого веса, эта техника не оказывает чрезмерного давления на грунт, что позволяет расширять сферу их использования. Такая характеристика позволяет без проблем перевозить экскаваторы с одного участка на другой как своим ходом, так и посредством транспортировки с использованием автотехники. Мини экскаваторы доказали свою эффективность при выполнении широкого спектра работ: сверхоперативная расчистка различной сложности завалов, образующихся после взрывных работ по сносу устаревших конструкций и зданий; устранение аварийных ситуаций в водопроводных каналах и газовых магистралях, мобильная и оперативная помощь дорожно-строительным бригадам, рытьё траншей, формирование котлованов, углубление и чистка, а также засыпка оросительных каналов, дренажных систем и сточных канав и прочее.