Mechatroniczny system sterowania koparką

• Autorzy: Kołkiewicz W.

Warianty tytułu

EN

Mechatronical system of excavator steering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Sterowanie wielonaczyniowymi koparkami kołowymi, to w ogólnym ujęciu dokonywanie wyboru wartości parametrów warunkujących przebieg i efekty realizowanego przez nie procesu roboczego. Zagadnienie to staje się, ze względu na pogarszanie się warunków zalegania eksploatowanych złóż oraz zaostrzających się kryteriów technicznych i ekonomicznych, przedsięwzięciem o coraz wyższym stopniu złożoności, wymagającym uwzględniania w podejmowanych decyzjach wieloparametrowych zależności i uwarunkowań oraz zróżnicowanych, często przeciwstawnych kryteriów. Warunkiem efektywnego doboru i sterownia koparkami w uwzględniającym kryterium maksymalnego wykorzystania potencjału układów wydobywczych oraz zachowania wymaganego stopnia bezpieczeństwa, jest stosowanie w coraz szerszym zakresie nowoczesnych metod bezpośredniej identyfikacji występujących zależności w obszarze decyzyjnym oraz poprzedzanie podejmowanych decyzji prognozowaniem skutków tych decyzji określonych ilościowymi efektami technologicznymi sterowanych koparek. Stosowaniu tych metod w praktyce służy przedstawiony w artykule model sterowania wielonaczyniowymi koparkami kołowymi w procesie urabiania skał i przestrzennego kształtowania frontu roboczego w zmiennych warunkach pracy koparek. Model został opracowany przy wykorzystaniu struktur systemowych stosowanych w mechatronice, to jest w dyscyplinie naukowej, której przedmiotem jest poprawa funkcjonalności systemów technicznych drogą ścisłego powiązanie komponentów mechanicznych, elektronicznych i technologicznych. Wymagany w mechatronice warunek zintegrowania poszczególnych dyscyplin uzyskano w modelu drogą odwzorowania w ujednoliconej przestrzeni cyfrowej obiektów i procesów związanych z eksploatacją. Podstawową funkcją modelu jest przetwarzanie, zakładanych wartości parametrów sterowania w prognozowane wyniki procesu roboczego oraz bezpośrednie parametry sterowania mechanizmami roboczymi koparek, przy uwzględnieniu warunków jego realizacji. System "przetwarzający" modelu tworzą odpowiednio skonfigurowane programy identyfikacyjno-symulacyjne, których bloki obliczeniowe opierają się na modelach matematycznych zależności występujących między parametrami sterowania i przestrzenią efektów sterowania. W artykule została przedstawiona struktura modelu obejmująca obszary odwzorowujące warunki pracy koparek, dobór parametrów sterowania i prognozowane efekty tego doboru oraz układy przekształcające, stanowiące ogniwa procesorów modelu, zadaniem których jest wzajemne przetwarzanie parametrów powyższych obszarów jak również wyznaczanie programu bezpośredniego sterowania ruchami mechanizmów roboczych koparek realizującymi założony zakres sterowania. Zastosowanie systemu tworzącego mechatroniczny model sterowania koparkami sprowadza się do następujących podstawowych zadań: - tworzenia podstaw do doboru zoptymalizowanych, w danych warunkach, parametrów sterowania procesami roboczymi koparek, - tworzenia bezpośrednich programów sterowania ruchami mechanizmów roboczych koparki realizujących założony przebieg procesu roboczego, - stworzenia, zweryfikowanego i zunifikowanego zbioru informacji, obejmującego obiekty i procesy związane z ogólnie ujętym procesem roboczym koparek, - dostarczania porównawczych modeli przebiegu i efektów procesu roboczego koparek warunkowanego tylko czynnikami technologicznie uzasadnionymi, to znaczy z wyeliminowaniem zewnętrznych deformacji przebiegu procesu. W zakończeniu artykułu przedstawione są czynniki motywujące i ograniczające stosowanie nowoczesnych technik informatycznych w organizacji i zarządzaniu odkrywkową eksploatacją złóż.

EN

Bucket-wheel excavator steering, i.e. selection of parameters conditioning course and effects of realized working process in general, is currently becoming more and more complicated being a result of deteriorating deposit conditions of exploited beds as well as more restricted technological and economic criteria. This requires consideration of multiparametric relations and conditions as well as diversified criteria during decision making process. Applying modern methods of direct identification of existing dependences in the decision making process preceded with prediction of consequences of those decisions defined with quantitative technological effects of steered excavators is a condition of effective selection of excavators and their steering along with meeting criteria of maximal utilization of excavation systems potential as well as required safety level assurance. Model of bucket-wheel excavator steering during excavation process and three-dimensional formation of operation front in changing operation conditions presented in the article serve as a practical method described above. The model was elaborated applying system structures used in mechatronics, i.e. research field interested in improvement of technological systems functionality with direct connection to mechanical, electronic and technological components. Desired in mechatronics condition of particular disciplines integration was obtained in the model by imaging objects and processes in an unified digital space. The main function of the model is processing assumed values of steering parameters into forecasted results of working process as well as direct steering parameters of excavators' working mechanisms with regard to conditions of process realization. "Processing" system of the model constitutes properly configured identification and simulation programs, and their computational units are based on mathematical models of dependences existing between steering parameters and steering effects. Structure of the model, which includes areas mapping conditions of excavator working process, selection of steering parameters and forecasted effects of this selection as well as conversion systems constituting links between model processes responsible for mutual processing of parameters of above mentioned areas and definition of program of directional steering with working mechanism of excavators realizing assumed steering scope, have been presented in the paper. Application of system constituting mechatronic model of excavator steering includes tasks, as follows: - creation of basis for selection of optimized parameters of excavator working process steering in particular conditions, - creation of direct programs of steering with movements of excavator working mechanisms realizing assumed course of working process, - creation, verification and unification of information set, including objects and processes connected with general working process of an excavator - elaboration of comparative models of course and effect of excavator working process conditioned only with technologically justified factors, i.e. elimination of external deformations of process course. Factors motivating and limiting application of modern computer techniques in organization and management of deposit opencast exploitation have been presented at the end of the paper.

Słowa kluczowe

PL

system mechatroniczny; koparka; sterowanie

EN

mechatronic system; excavator; steerage

• Wydawca: Instytut Górnictwa Odkrywkowego "Poltegor-Instytut"
• Czasopismo: Górnictwo Odkrywkowe
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 51, nr 6
• Strony: 28--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz.

Twórcy

autor

Kołkiewicz W.

• Poltegor-Instytut IGO, Wrocław

Bibliografia

• [1] Heimann B., Wielfried G., Pop K. Mechatronika, - metody, komponenty i przykłady, PWN, Warszawa 2001,
• [2] Kołkiewicz W., Metody identyfikacji i optymalizacji podstawowego procesu technologicznego odkrywkowej eksploatacji złóż z zastosowaniem numerycznych technik symulacyjnych, Wyd. Górnictwo Odkrywkowe, Wrocław 2006
• [3] Kołkiewicz W., Oceny potencjału wydobywczego modeli wielonaczyniowych koparek kołowych w udostępnianiu i eksploatacji złóż węgla brunatnego, Wyd. Górnictwo Odkrywkowe, Wrocław 2008
• [4] Szepietowski W, Metoda określania wymaganej mocy napędu mechanizmu urabiania wielonaczyniowych koparek kołowych, Wyd. Górnictwo Odkrywkowe. Wrocław, 2000
• [5] Szepietowski W, Zespół urabiania wielonaczyniowej koparki kołowej, Wyd. Górnictwo Odkrywkowe Wrocław 2006