Кіраванне хуткасцю з аслабленнем поля ў сістэме прывада крана: прынцыпы і рэалізацыя

Рэгуляванне хуткасці аслаблення поля прывада крана часта выкарыстоўваецца ў пад'ёмных механізмах для павышэння эфектыўнасці працы. Асноўная ідэя простая: рухавік працуе з максімальнай хуткасцю ў рэжыме халастога ходу, працуе з намінальнай хуткасцю пры вялікай нагрузцы і выкарыстоўвае разліковую крывую аслаблення поля для вызначэння правільнай хуткасці для нагрузак паміж вялікай нагрузкай і халастым ходам.

Для прывадаў пад'ёмнікаў маставых і партальных кранаў гэта дапамагае павялічыць хуткасць пад'ёму ў рэжыме халастога ходу або пры невялікай нагрузцы, скараціць час пад'ёму, скараціць працоўны цыкл і павысіць прадукцыйнасць абсталявання.

Некаторыя спецыяльныя прымяненні павінны адпавядаць уласным праектным дадзеным. Напрыклад, на партальным кране ў суднабудаванні, калі хуткасць без нагрузкі, пры палове нагрузкі і поўнай нагрузцы складае 3, 6 і 9 м/мін адпаведна, а каэфіцыент аслаблення поля рухавіка не можа дасягнуць трохразовай намінальнай хуткасці, рабочая хуткасць пры поўнай нагрузцы можа быць ніжэйшай за намінальную хуткасць.

У наступным абмеркаванні ў якасці прыкладаў выкарыстоўваюцца кантэйнерныя прычалавыя краны і разгрузчыкі суднаў, паколькі да абодвух патрабуюцца высокія патрабаванні да эфектыўнасці. Нагрузка пад'ёмнага механізму не дасягае намінальнай нагрузкі кожны цыкл. Для кантэйнернага прычалавага крана вага кантэйнера звычайна складае ад 3 да 40 тон у залежнасці ад тавараў унутры кантэйнера. Калі груз цяжкі, хуткасць ўздыму зніжаецца. Калі груз лёгкі, хуткасць ўздыму можна павялічыць, скараціўшы час цыклу з боку абсталявання.

Умовы працы разгрузчыка суднаў адносна прасцейшыя. На этапе поўнага адкрыцця разгрузка грейфера звычайна блізкая да поўнай загрузкі. Калі грейфер адкрываецца, механізм знаходзіцца пад невялікай нагрузкай, таму сістэме ў асноўным патрэбныя дыяпазоны высокай і нізкай хуткасці. Падчас этапу ачысткі вага захопліваемага матэрыялу моцна змяняецца. У гэтым стане праца з невялікай нагрузкай і высокай хуткасцю можа значна скараціць працоўны цыкл.

Прынцып кіравання хуткасцю з аслабленнем поля

Як паказана на мал. 1-1, суцэльная лінія адлюстроўвае залежнасць паміж хуткасцю і магутнасцю, а пункцірная лінія — залежнасць паміж хуткасцю і выходным крутоўным момантам.

Калі рухавік разганяецца ад нулявой хуткасці да намінальнай хуткасці n_N, выхадная магутнасць рухавіка прапарцыйная хуткасці, а выходны крутоўны момант застаецца на ўзроўні намінальнага. Гэты дыяпазон называецца дыяпазонам характарыстыкі пастаяннага крутоўнага моманту.

Калі рухавік працуе ад намінальнай хуткасці n_N да максімальнай хуткасці n_max, выхадная магутнасць рухавіка застаецца пастаяннай пры намінальнай магутнасці, а выхадны крутоўны момант адваротна прапарцыйны хуткасці. Гэты дыяпазон называецца дыяпазонам характарыстыкі пастаяннай магутнасці.

Крывыя S1, S3-60%, S3-40% і S3-25% на мал. 1-1 адносяцца да характарыстык рухавіка і паказаны толькі ў якасці прыкладаў.

Калі нагрузка дасягае намінальнай, рухавік працуе на хуткасці ніжэй за намінальную і застаецца ў дыяпазоне пастаяннага крутоўнага моманту. Выхадны крутоўны момант можа заставацца пастаянным, у той час як выходная магутнасць залежыць ад хуткасці рухавіка.

Калі нагрузка ніжэйшая за намінальную, рухавік можа перайсці ў дыяпазон аслаблення поля і працаваць з хуткасцю вышэй за намінальную. У гэтым дыяпазоне пастаяннай магутнасці выходная магутнасць застаецца пастаяннай, а выходны крутоўны момант памяншаецца па меры павелічэння хуткасці рухавіка.

Пры праектаванні варта ўважліва ўлічваць характарыстыку абмежавання напружання і механічнае абмежаванне хуткасці. Фактычная эксплуатацыя павінна мець разумны запас ад гэтых абмежаванняў.

Крывая аслаблення поля і выяўленне вагі нагрузкі

Крывую аслаблення поля можна разлічыць з механічных характарыстык і звычайна прадастаўляе вытворца арыгінальнага абсталявання. Пасля таго, як крывая аслаблення поля будзе даступная, яе можна наладзіць у праграме кіравання з пэўным запасам, напрыклад, 5%.

Перадумовай кіравання хуткасцю ў залежнасці ад нагрузкі з'яўляецца дакладнае вызначэнне вагі грузу. На практыцы вызначэнне грузу часта з'яўляецца адным з складаных момантаў.

Метад 1: Выяўленне нагрузкі з дапамогай датчыка ўзважвання

Падчас паскарэння пад'ёмніка праграма ПЛК вылічвае вагу грузу з аналагавага выхаду датчыка вагі. Затым яна вылічвае заданне хуткасці рухавіка з вагі грузу і крывой аслаблення поля і адпраўляе заданне на інвертар, каб рухавік працаваў з разлічанай хуткасцю.

Аднак дадзеныя датчыка ўзважвання могуць зрушвацца, і дакладнасць вымярэнняў цяжка гарантаваць. Гэта стварае высокую рызыку. Калі разлічаная хуткасць аслаблення поля недакладная, хуткасць можа быць занадта высокай, а выхадны крутоўны момант рухавіка пад'ёмніка можа быць недастатковым. Гэта можа прывесці да страты кіравання, напрыклад, да перавышэння хуткасці.

Метад 2: Ацэнка нагрузкі па току рухавіка

Каб вырашыць праблему дакладнасці датчыкаў вагі, у праграме ПЛК можна рэалізаваць распаўсюджаны метад ацэнкі нагрузкі. Для разліку вагі грузу можна выкарыстоўваць ток рухавіка пад'ёмніка. Пры ўсталяванай працы рухавіка выходны крутоўны момант рухавіка прапарцыйны вазе грузу, а ток рухавіка прыблізна прапарцыйны выходнаму крутоўнаму моманту. Такім чынам, ток рухавіка можна выкарыстоўваць для ацэнкі вагі грузу.

Як паказана на мал. 1-2, падчас паскарэння выхадны крутоўны момант рухавіка складаецца з чатырох частак, а M_LOAD прапарцыйны нагрузцы.

Прапарцыйны каэфіцыент K паміж токам рухавіка A і нагрузкай T павінен быць вызначаны фактычнымі вымярэннямі падчас уводу ў эксплуатацыю:

Т = К х А

Метад вымярэння наступны:

• Падняць вядомы груз T_LOAD, пакуль ён не будзе падвешаны над зямлёй, затым паскорыць яго з стану поўнага спынення да базавай хуткасці або намінальнай хуткасці.
• Атрымайце ток рухавіка A. Выбарка току павінна выконвацца падчас этапу паскарэння, таму што хуткасць аслаблення поля павінна разлічвацца па вазе нагрузкі падчас паскарэння. Для павышэння дакладнасці дадзеных рэкамендуецца выбарка ў сярэдзіне паскарэння. Напрыклад, калі час паскарэння ад нуля да базавай хуткасці складае 3 секунды, выбарка можа пачацца праз 1,5 секунды працы. Выбірайце адзін раз кожныя 100 мс, збярыце ў агульнай складанасці 5 выбарак і выкарыстоўвайце сярэдняе значэнне 5 выбарак у якасці току рухавіка A_M.
• Разлічыце K: K = T_LOAD / A_M
• Падчас рэальнай працы счытвайце значэнне току A, выкарыстоўваючы той жа метад. Затым разлічыце вагу нагрузкі па формуле T = K x A і аб'яднайце вынік з крывой аслаблення поля, каб разлічыць хуткасць аслаблення поля рухавіка.

Важныя моманты:

• Дзеля бяспекі, калі выбарка току не ўдалася або вынік выбаркі нявызначаны, рухавік павінен працаваць толькі з намінальнай хуткасцю.
• Хуткасць аслаблення поля, разлічаная падчас пад'ёму, таксама можа быць выкарыстана ў якасці арыенціра для апускання.
• Пасля завяршэння кожнага працоўнага цыклу хуткасць аслаблення поля павінна быць скінута да намінальнай хуткасці. Заданне хуткасці павінна абнаўляцца толькі пасля пералічэння сапраўднай хуткасці аслаблення поля.

Заўвагі па ўкараненні і мадэрнізацыі ад Siemens

У ранніх сістэмах Siemens выкарыстоўваліся тэхналагічныя платы, такія як T300, якія ўбудоўвалі функцыю кіравання хуткасцю з аслабленнем поля. Карыстальнікам патрабавалася толькі простая распрацоўка прыкладання і стараннае ўвядзенне ў эксплуатацыю на месцы перад выкарыстаннем. T300 усталёўвалася побач з платай CUVC у электронным блоку Masterdrive 6SE70, а ў T300 была ўстаўлена EPROM, таму праграма захоўвалася ў EPROM.

З новай прываднай сістэмай SINAMICS кампанія Siemens распрацавала праграмны пакет для кіравання кранам SIMOCRANE на платформе SIMOTION. Ён уключаў такія праграмы для кранаў, як кіраванне хуткасцю з аслабленнем поля. Па меры спынення выкарыстання SIMOTION, SIMOCRANE быў пераведзены на апаратную платформу CU320 і дагэтуль падтрымлівае кіраванне хуткасцю з аслабленнем поля.

Праекты мадэрнізацыі патрабуюць асаблівай увагі. T300 нельга выкарыстоўваць у сістэме SINAMICS, таму яго функцыі неабходна перанесці на ПЛК, CU320 або іншую платформу. У адваротным выпадку кран з функцыяй аслаблення поля можа быць мадыфікаваны ў кран толькі з двума хуткасцямі: высокай і нізкай хуткасцю.

Пасля таго, як прынцып функцыі і метад рэалізацыі зразумелыя, каманда праекта можа вырашыць, ці распрацоўваць функцыю самастойна, ці набываць больш дасканалы праграмны пакет. Для інжынерных прыкладанняў важна не толькі ведаць, што робіць функцыя, але і разумець, чаму яна працуе.

Сіндзі

WhatsApp: +86 191 3738 6654

электронная пошта: cindywang@hndfcrane.com

Я Сіндзі, з 10-гадовым вопытам работы ў кранабудаўнічай прамысловасці і багатымі прафесійнымі ведамі. Я абраў задавальняючыя краны для 500+ кліентаў. Калі ў вас ёсць якія-небудзь патрэбы або пытанні аб кранах, калі ласка, не саромейцеся звяртацца да мяне, я буду выкарыстоўваць свой вопыт і практычны вопыт, каб дапамагчы вам вырашыць праблему!