X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Введение. Любое социально-ориентированное современное предприятие не должно находиться в стороне от решения вопросов, связанных со здоровьем своих работников. Деятельность в этом направлении начинается с заботы каждой организации о создании безопасных условий труда, эргономичных рабочих мест, качественном медицинском обслуживании персонала, налаживании профилактики профессиональных заболеваний. Известно, что одним из условий экономического успеха предприятия является безопасность труда на производстве. В соответствии со статьей 212 Трудового кодекса РФ в обязанности работодателя входит обеспечение безопасных условий труда, отвечающих государственным требованиям. Фонд социального страхования финансирует мероприятия, направленные на предотвращение травм на производстве и профзаболеваний.

АК «АЛРОСА» (ПАО) в своей деятельности принимает необходимые меры по охране здоровья и безопасности работников путем создания безопасной среды, минимизации воздействия вредных и опасных факторов и обеспечения функционирования мер предупреждения травматизма и профессиональных заболеваний. Учитывая неблагоприятные климатические условия Крайнего Севера, а также тяжелые и вредные условия труда на основном производстве АК «АЛРОСА» (ПАО), особое место в социальной политике занимает профилактика заболеваемости. Предлагаем в этой связи применить автоматизированную систему управления электромеханическими воротами.

В настоящее время во многих автотранспортных предприятиях применяется схема управления электромеханическими воротами в ручном режиме. По этой причине водитель большегрузного автомобиля, подъехав к воротам ремонтного бокса, вынужден выходить из кабины в лёгкой одежде, заходить в ремонтный бокс, чтобы сообщить персоналу о своём прибытии для прохождения очередного техобслуживания или планового ремонта. Лицо ответственное за впуск автомобиля нажимает кнопку открытия ворот. После этого водитель возвращается в кабину автомобиля и въезжает в бокс, при этом в районах Крайнего Севера могут наблюдаться экстремально низкие температуры.

Поэтому система управления электромеханическими воротами в автоматическом режиме избавит водителя от необходимости выходить из тёплой кабины автомобиля, тем самым уберёт риск простудных заболеваний, создаст более комфортные условия труда для водителей. Позволит не отвлекать работников ремонтных мастерских от выполнения работ на открытие ворот для запуска автомобиля в бокс. Кроме того в автоматическом режиме можно добавить системы сигнализации и оповещения, предупреждения об открытии и закрытии ворот. Что обеспечит безопасность во время технологического процесса управления воротами. Система автоматики может быть интегрирована в действующую схему управления воротами.

Принцип действия. Привод ворот двигает створки на открытие или закрытие при подаче напряжения на электродвигатель и прекращает свое действие сразу после его отключения. Действующая электрическая схема в режиме местного управления состоит из:

1. Пульта управления, установленного внутри здания, в зоне видимости ворот, состоящего из двух кнопок: «Открыть», «Закрыть»;

2. Реверсивного пускателя расположенного в ШУ (Шкаф управления). Пускатель оснащён тепловым реле, оно предназначено для защиты от повышенных токов, которые могут возникнуть в сети электропитания двигателя вследствие заклинивания механической части. Схема реверсивного пускателя включает в себя электрические блокировки, исключающие короткое замыкание в силовой цепи от встречного включения.

3. Электродвигателя привода ворот, который через редуктор и систему тросов через блоки (ролики) приводит в движение полотно откатных ворот, двигающееся по нижнему металлическому тавру и поддерживаемое верхней направляющей балкой.

4. Концевых выключателей, которые обеспечивают остановку электродвигателя в крайних положениях ворот: «Открыто» «Закрыто».

Описание работы действующей схемы. При нажатии кнопки «Открыть» напряжение цепей управления подаётся на катушку пускателя К1, при этом срабатывает пускатель К1 вследствие этого напряжение поступает на электродвигатель привода ворот. Ворота сдвижные открываются по направляющим до крайнего открытого положения. В крайнем открытом положении ворота воздействуют на концевой выключатель QS, который в свою очередь разрывает цепь питания пускателя К1, пускатель выключается, снимает питание с двигателя и ворота останавливаются. В открытом положении ворот электрическая схема обеспечивает запрет движения ворот на открытие с помощью разомкнутого контакта концевого выключателя QS1, при том разрешает движение на закрытие через замкнутый контакт концевого выключателя QS2. По этому при нажатии кнопки «Закрыть» ворота движутся до крайнего закрытого положения до срабатывания концевого выключателя QS2, который разрывает цепь катушки пускателя К2, ворота остаются в закрытом положении [1]. Электрическая схема переходит в исходное состояние. Действующей схемой предусмотрено экстренное прекращение движения ворот, для этого оператору достаточно просто отпустить кнопку управления, пускатель выключается и ворота останавливаются.

Рис. 1. Действующая принципиальная электрическая схема

Предлагаемая схема автоматического управления. Существующие схемы автоматики ворот действуют на основе управления с помощью радиокоманды с мобильного пульта. Такой способ оправдан для одного или двух автомобилей, пользующимися данными воротами. А если на предприятии десятки автомобилей, которые периодически должны проходить техническое обслуживание в конкретном специализированном ремонтном боксе, то обеспечение всех водителей мобильными пультами дело затратное, кроме того сложно обеспечить сохранность всех пультов в процессе эксплуатации.

Можно применить систему автоматического управления воротами на основе программируемого контроллера, интегрированную в действующую схему управления электромеханическими воротами, сохранив все действующие защиты и блокировки, расширив возможности дополнительными функциями защит, блокировок, сигнализацией, системой оповещения [2].

Все электронные современные приборы разделяются на системы с жесткой и гибкой логикой. Работа систем с жесткой логикой основана на принципиальной электрической схеме. Отличительной особенностью приборов с гибкой логикой является наличие заложенной программы. Системы с гибкой логикой легко поддаются модернизации и являются универсальными [3]. Наряду с принципом программируемости в микропроцессорных приборах используется принцип мультиплексирования (идёт последовательный опрос концевых выключателей, датчиков. При этом система производит расчёт и анализ их состояния в соответствии с заложенной программой, и выдаёт команды на управление исполнительными механизмами). В настоящее время на рынке представлен разнообразный выбор микропроцессоров, которые имеют небольшую стоимость, высокую степень надёжности, простоту настройки и удобство эксплуатации [4]. Управлять такой системой предлагаем дистанционно без использования пульта, а с помощью включения штатных приборов освещения (Фары автомобиля).

Рис. 2. Предлагаемая структурная схема

Рассмотрим вариант на примере автобазы Мирнинского ГОКа с автомобилями БЕЛАЗ. Достаточно установить один фотодатчик, заключённый в трубку длинной 20 см на раме ворот. На уровне фар автомобиля, и запрограммировать включение системы с выдержкой времени 15-20 сек. Таким образом, система, определив воздействие прямонаправленных лучей в трубке в течение запрограммированного времени, запустит алгоритм открытия ворот с одновременным включением системы звукового и светового оповещения о том, что ворота двигаются, в бокс заезжает большегрузный автомобиль. (Включение звонка громкого боя, включение светового предупреждающего табло). Выдержка времени и фото датчик в трубке длинной 20 см необходимы для исключения ложного срабатывания. Таким образом, система сработает только при условии, что определённый автомобиль стоит прямо перед воротами с включенными фарами в течение определённого времени (выдержку времени можно запрограммировать любую, как и другие параметры системы). Система оснащена защитой от появления посторонних предметов в зоне движения, она является активной только во время движения ворот для обеспечения безопасности, эта защита активизируется срабатыванием фотоэлементов, установленных на оси вдоль движения ворот. Заехав в ремонтный бокс, автомобиль воздействует своим весом на грузовой датчик, по сигналу которого система закрывает ворота, система приходит в исходное положение.

Список литературы:

Байтер И.И. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций / Байтер И.И., Богданова Н.А. – Москва: Энергоатомиздат, 1989. –112 с.

Никитин А.А. Аппараты релейной защиты: учебное пособие / Никитин А.А., Шнеерсон Э.М. – Чебоксары: Чувашский университет, 2008. – 524 с.

Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера / Таненбаум Э., Остин Т. – СПб., 2013. – 816 с.

Гуревич В.И. Микропроцессорные реле защиты. Устройство, проблемы, перспективы / В.И. Гуревич. – М.: Инфра-Инженерия, 2011. –336 с.

Код для цитирования: Скопировать