АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕГИ ПОДАЧИ БЕТОНА

Известны устройства для дистанционного управления передвижными объектами, в частности бетоновозными тележками. Указанные устройства управления бетоновозной тележкой содержат блок управления приводом передвижения, блок управления приводом затвора, блок управления вибратором и узел блокировки, служащий для раздельного управления приводами [1]. Узел блокировки предназначен для раздельного и последовательного управления механизмами тележки и осуществляется ряд необходимых блокировок, например, аварийную остановку тележки в концах рельсового пути, исключает возможность передвижения тележки с открытым затвором и т. п.

Однако известные устройства управления ненадежны при работе в интенсивном режиме выдачи бетонной смеси из-за наличия проводной связи между тележкой и пультом оператора. Гибкий сигнальный кабель, предназначенный для этой связи, насчитывает 16 и более жил, а срок эксплуатации его невелик вследствие частого обрыва жил от многократных перегибов кабеля при передвижении тележки [1]. Иногда эти обрывы сопровождаются замыканиями между другими жилами, что приводит к ложным срабатываниям механизмов тележки и, в конечном счете, к аварии.

Основным недостатком указанных устройств управления является то, что электрические схемы исполнительных механизмов (блока управления приводом передвижения, блока управления приводом затвора, блока управления вибратором и узла блокировки) реализованы с использованием большого количества электромагнитных (электромеханических) реле. В результате работы в интенсивном режиме выдачи бетонной смеси часто происходят ложные срабатывания исполнительных механизмов бетоновозной тележки, связанные с окислением, обгоранием или «залипанием» контактов электромеханических реле, что приводит к созданию аварийных ситуаций.

Таким образом указанные устройства управления бетоновозными тележками значительно трудоемки в обслуживании и ремонте. Кроме того, использование большого количества электромагнитных (электромеханических) реле приводит к значительному энергопотреблению устройства.

Для устранения выше перечисленных недостатков указанных устройств управления бетоновозной тележкой наиболее перспективным является замена в электрической схеме устройства электромеханических реле (ЭМР) на твердотельные реле (ТТР).

Твердотельное реле (ТТР) – полупроводниковое реле, в котором в качестве переключающего механизма используется электронный компонент, например, транзистор, тиристор или симистор. Полупроводниковые реле не содержат деталей, подверженных износу, и обеспечивают высокую частоту переключения по сравнению с обычными реле. Для гальванической развязки используется встроенная оптопара.

Основные преимущества твердотельных реле (ТТР) перед электромеханическими реле (ЭМР) [2]:

1. Длительный эксплуатационный срок службы и надежность (отсутствие движущихся частей или износа контактов).
2. Небольшие размеры (экономия места на печатной плате и монтажной рейке).
3. Низкая управляющая мощность (включается светодиод – не перемещаются никакие механические части).
4. Короткое время отклика (быстрое переключение, позволяющее достигать высоких значений частоты).
5. Отсутствие дребезга контактов (уменьшение длительности задержек при переключении).
6. Бесшумное переключение (пригодность для использования в условиях с повышенными требованиями к отсутствию шума).
7. Невосприимчивость к ударам и вибрации (предотвращение нежелательных изменений состояния переключения).
8. Отсутствие электромагнитного излучения, вызываемого коммутационными разрядами или катушками (отсутствие помех, влияющих на расположенные рядом узлы или электронные компоненты).

Одной из тенденций в области энергосберегающих технологий последних лет является применение частотно-регулируемых приводов на основе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и полупроводниковых преобразователей частоты, снижающих потребление электрической энергии, повышающих степень автоматизации, удобство эксплуатации оборудования и качество технологических процессов [3].

Наиболее эффективным способом управления производительностью асинхронных короткозамкнутых электродвигателей является регулирование скорости вращения.

Применение частотно-регулируемого привода для управления исполнительными механизмами бетоновозной тележки позволит обеспечить снижение потребляемой мощности на 5÷30 %, а также улучшения технологических процессов.

Частотное регулирование позволяет устранить один из существенных недостатков электродвигателей с короткозамкнутым ротором — постоянную частоту вращения ротора электродвигателя, не зависящую от нагрузки. Частотное регулирование создает возможность управления скоростью электродвигателя в соответствии с характером нагрузки. Это в свою очередь позволяет избегать сложных переходных процессов в электрических сетях, обеспечивая работу оборудования в наиболее экономичном режиме.

Необходимость дистанционного управления исполнительными устройствами (механизмами) – типовая задача для самых разнообразных систем автоматизированного управления.

Для решения задачи дистанционного управления исполнительными устройствами бетоновозной телеги (блока управления приводом передвижения, блока управления приводом шибера, блока управления вибратором и узла блокировки) с минимумом затрат и сложностей достаточно воспользоваться типовой схемой использования модулей "СПЕКТР 433 IO" – трансляция 4-х сухих контактов в обе стороны (точка-точка) или трансляция по радио состояния "сухих" контактов между двумя объектами (рисунок 1).

Рисунок 1. Трансляция 4-х сухих контактов в обе стороны (точка-точка)

Работая мастером, радиомодуль-MASTER в пункте управления постоянно контролирует состояние своих четырех входов и посылает по радио команды на включение/выключение четырех выходов удаленного радиомодуля-SLAVE в соответствии с состоянием своих входов. Параллельно этому радиомодуль-MASTER опрашивает по радио состояние четырех входов удаленного радиомодуля-SLAVE и включает/выключает свои выходы в соответствии с состоянием удаленных входов [4].

При такой схеме модули IO_Slave и IO_Master равнозначны с точки зрения пользователя, система работает полностью симметрично.

Таким образом, с точки зрения пользователя система работает так, что входы одного радиомодуля управляют выходами второго и наоборот. Осталось только подключить ко входам модулей нужные контакты датчиков или кнопки, а к выходам – исполнительные устройства, и простая система удаленного управления готова с минимумом затрат и сложностей.

Следовательно, автоматизация управления телеги подачи бетона позволит повысить надежность ее работы, исключить ложное срабатывание ее исполнительных механизмов и, в следствие чего, уменьшить время простоев технологического оборудования. Кроме того, дистанционное управление телеги подачи бетона позволит уменьшить число обслуживающего персонала и снизить трудоемкость ее обслуживания и ремонта.

Выводы:

1. Замена электромеханических реле на твердотельных реле обеспечит устранение ложных срабатываний исполнительных механизмов бетоновозной тележки, связанных с окислением, обгоранием или «залипанием» контактов электромеханических реле, в результате чего повышается надежность работы устройства, значительно снижается трудоемкость его обслуживания и ремонта.
2. Применение частотно-регулируемого привода позволит наиболее эффективным способом управлять производительностью исполнительных устройств бетоновозной телеги.
3. Использование дистанционного управления исполнительными устройствами бетоновозной телеги при помощи радиомодулей ввода/вывода "СПЕКТР 433 IO" позволит устранить проводную связь (гибкий сигнальный кабель) между тележкой и пультом оператора, что существенно повысит надежность эксплуатации и степень автоматизации электрооборудования.

Список литературы:

1. Устройство для управления бетоновозной тележкой: а. с. 468852 СССР, МПК В65g 47/94/ С.Д. Ружанский, В.В. Скрябин, С.К. Феклин, Ю.Ю. Булис, Е.И. Глазунов, В.Н. Глухов, Л.Б. Цимерманис и А.Р. Генкин; Уральский научно-исследовательский и проектный институт строительных материалов. - № 1789854/29-33; заявл. 31.05.72; опубл. 30.04.75; Бюл. №16. – 3 с.
2. Релейные модули и твердотельные реле: каталог. – М.: ООО "ТЕХНИКОН", 2019. – 226 с.
3. Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно регулируемого электропривода мощностью до 500 кВт: ВРД 39-1.10-052-2001. – Введ. 22.11.01. – Москва: ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ», 2001. – 33 с.
4. Руководство по эксплуатации радиомодуль ввода-вывода "СПЕКТР 433 IO": БАКП.464144.004 РЭ. – Введ. 18.01.19. – Москва: ООО «РАТЕОС», 2019. – 55 с.