Kawalan Kelajuan Kelemahan Medan dalam Sistem Pemacu Kren: Prinsip dan Pelaksanaan

Kawalan kelajuan pelemahan medan pemacu kren sering digunakan dalam mekanisme pengangkat untuk meningkatkan kecekapan operasi. Idea asasnya mudah: motor berjalan pada kelajuan tertinggi di bawah keadaan tanpa beban, berjalan pada kelajuan undian di bawah beban berat dan menggunakan lengkung pelemahan medan yang dikira untuk menentukan kelajuan yang sesuai untuk beban antara beban berat dan tanpa beban.

Untuk pemacu pengangkat kren atas dan kren gantry, ini membantu meningkatkan kelajuan pengangkatan di bawah keadaan tanpa beban atau beban ringan, mengurangkan masa pengangkatan, memendekkan kitaran kerja dan meningkatkan produktiviti peralatan.

Sesetengah aplikasi khas mesti mengikut data reka bentuknya sendiri. Contohnya, pada kren gantri pembinaan kapal, jika kelajuan tanpa beban, separuh beban dan beban penuh masing-masing ialah 3, 6 dan 9 m/min, dan nisbah kelemahan medan motor tidak dapat mencapai tiga kali ganda kelajuan yang dinilai, kelajuan operasi beban penuh mungkin lebih rendah daripada kelajuan yang dinilai.

Perbincangan berikut menggunakan kren dermaga kontena dan pemunggah kapal sebagai contoh kerana kedua-duanya mempunyai keperluan kecekapan yang tinggi. Beban mekanisme pengangkat tidak mencapai beban yang dinilai setiap kitaran. Bagi kren dermaga kontena, berat kontena biasanya antara 3 dan 40 tan, bergantung pada barang di dalam kontena. Apabila beban berat, kelajuan pengangkatan adalah lebih rendah. Apabila beban ringan, kelajuan pengangkatan boleh ditingkatkan, sekali gus mengurangkan masa kitaran dari sisi peralatan.

Keadaan operasi pemunggah kapal agak mudah. Semasa peringkat penetasan penuh, pemunggahan pegangan biasanya hampir dengan beban penuh. Apabila pegangan terbuka, mekanisme berada di bawah beban ringan, jadi sistem terutamanya memerlukan julat kelajuan tinggi dan rendah. Semasa peringkat pembersihan, berat bahan yang dipegang setiap kali sangat berbeza. Dalam keadaan ini, operasi kelajuan tinggi beban ringan boleh memendekkan kitaran kerja dengan ketara.

Prinsip Kawalan Kelajuan Melemahkan Medan

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1-1, garisan pejal mewakili hubungan antara kelajuan dan kuasa, manakala garisan putus-putus mewakili hubungan antara kelajuan dan tork output.

Apabila motor memecut dari kelajuan sifar ke kelajuan terkadar n_N, kuasa output motor adalah berkadar dengan kelajuan, manakala tork output kekal pada tork terkadar. Julat ini dipanggil julat ciri tork malar.

Apabila motor berjalan dari kelajuan undian n_N hingga kelajuan maksimum n_max, kuasa output motor kekal malar pada kuasa undian, manakala tork output berkadar songsang dengan kelajuan. Julat ini dipanggil julat ciri kuasa malar.

Lengkung S1, S3-60%, S3-40% dan S3-25% dalam Rajah 1-1 berkaitan dengan prestasi motor dan ditunjukkan hanya sebagai contoh.

Apabila beban mencapai beban yang dinilai, motor berjalan di bawah kelajuan yang dinilai dan kekal dalam julat tork malar. Tork output boleh kekal malar, manakala kuasa output bergantung pada kelajuan motor.

Apabila beban berada di bawah beban yang dinilai, motor boleh memasuki julat kelemahan medan dan berjalan di atas kelajuan yang dinilai. Dalam julat kuasa malar ini, kuasa output kekal malar dan tork output berkurangan apabila kelajuan motor meningkat.

Dalam kerja reka bentuk, lengkung ciri had voltan dan had laju mekanikal perlu dipertimbangkan dengan teliti. Operasi sebenar harus mengekalkan margin yang munasabah daripada had ini.

Lengkung Kelemahan Medan dan Pengesanan Berat Beban

Lengkung kelemahan medan boleh dikira daripada prestasi mekanikal dan biasanya disediakan oleh OEM. Selepas lengkung kelemahan medan tersedia, ia boleh dikonfigurasikan dalam program kawalan dengan margin tertentu, seperti 5%.

Premis kawalan kelajuan yang bergantung kepada beban adalah pengesanan berat beban yang tepat. Dalam praktiknya, pengesanan beban selalunya merupakan salah satu perkara yang sukar.

Kaedah 1: Pengesanan Beban oleh Sensor Penimbang

Semasa pecutan pengangkatan, program PLC mengira berat beban daripada output analog sensor penimbang. Ia kemudiannya mengira rujukan kelajuan motor daripada berat beban dan lengkung kelemahan medan dan menghantar rujukan kepada penyongsang, supaya motor berjalan pada kelajuan yang dikira.

Walau bagaimanapun, data sensor penimbang boleh hanyut, dan ketepatan pengukuran sukar dijamin. Ini mewujudkan risiko yang tinggi. Jika kelajuan kelemahan medan yang dikira tidak tepat, kelajuan mungkin terlalu tinggi, manakala tork output motor pengangkat mungkin tidak mencukupi. Ini boleh menyebabkan kemalangan kehilangan kawalan, seperti kelajuan berlebihan.

Kaedah 2: Anggaran Beban mengikut Arus Motor

Untuk menangani masalah ketepatan sensor penimbang, kaedah anggaran beban yang biasa boleh dilaksanakan dalam program PLC. Arus motor pengangkat boleh digunakan untuk mengira berat beban. Dalam operasi motor yang stabil, tork output motor adalah berkadar terus dengan berat beban, dan arus motor adalah hampir berkadar terus dengan tork output. Oleh itu, arus motor boleh digunakan untuk menganggarkan berat beban.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1-2, semasa pecutan, tork output motor merangkumi empat bahagian, dan M_LOAD adalah berkadar terus dengan beban.

Pekali berkadar K antara arus motor A dan beban T mesti ditentukan melalui pengukuran sebenar semasa pentauliahan:

T = K x A

Kaedah pengukuran adalah seperti berikut:

• Angkat beban T_LOAD yang diketahui sehingga ia tergantung di atas tanah, kemudian pecutkannya dari pegun ke kelajuan asas, atau kelajuan terkadar.
• Dapatkan arus motor A. Pensampelan arus mesti dilakukan semasa peringkat pecutan kerana kelajuan pelemahan medan mesti dikira daripada berat beban semasa pecutan. Untuk meningkatkan ketepatan data, pensampelan di tengah-tengah pecutan disyorkan. Contohnya, jika masa pecutan dari sifar ke kelajuan asas ialah 3 saat, pensampelan boleh bermula selepas 1.5 saat operasi. Sampel sekali setiap 100 ms, kumpulkan 5 sampel secara keseluruhan dan gunakan purata 5 sampel sebagai arus motor A_M.
• Kira K: K = T_LOAD / A_M
• Semasa operasi sebenar, baca nilai arus A menggunakan kaedah yang sama. Kemudian kirakan berat beban dengan T = K x A dan gabungkan hasilnya dengan lengkung kelemahan medan untuk mengira kelajuan kelemahan medan motor.

Perkara penting:

• Untuk keselamatan, jika pensampelan arus gagal atau keputusan pensampelan tidak pasti, motor hendaklah dibenarkan berjalan hanya pada kelajuan yang dinilai.
• Kelajuan kelemahan medan yang dikira semasa pengangkatan juga boleh digunakan sebagai rujukan untuk penurunan.
• Selepas setiap kitaran kerja tamat, kelajuan pelemahan medan hendaklah ditetapkan semula kepada kelajuan yang dinilai. Rujukan kelajuan hendaklah dikemas kini hanya selepas kelajuan pelemahan medan yang sah dikira semula.

Nota Pelaksanaan dan Pengubahsuaian Siemens

Sistem Siemens awal menggunakan Papan Teknologi seperti T300, yang mengintegrasikan fungsi kawalan kelajuan pelemahan medan. Pengguna hanya memerlukan beberapa pembangunan aplikasi mudah dan pentauliahan di tapak yang teliti sebelum digunakan. T300 dipasang di sebelah papan CUVC dalam kotak elektronik Masterdrive 6SE70, dan EPROM dimasukkan pada T300, jadi program tersebut disimpan dalam EPROM.

Dengan sistem pemacu SINAMICS yang lebih baharu, Siemens membangunkan pakej perisian kawalan kren SIMOCRANE pada platform SIMOTION. Ia merangkumi program teknologi kren seperti kawalan kelajuan pelemahan medan. Memandangkan SIMOTION telah dihentikan secara berperingkat, SIMOCRANE telah dipindahkan ke platform perkakasan CU320 dan masih menyokong kawalan kelajuan pelemahan medan.

Projek pengubahsuaian memerlukan perhatian khusus. T300 tidak boleh digunakan dalam sistem SINAMICS, jadi fungsinya mesti dipindahkan ke PLC, CU320 atau platform lain. Jika tidak, kren dengan fungsi pelemahan medan boleh diubah suai menjadi kren dengan hanya dua kelajuan: kelajuan tinggi dan kelajuan rendah.

Selepas prinsip fungsi dan kaedah pelaksanaan difahami, pasukan projek boleh memutuskan sama ada untuk membangunkan fungsi tersebut secara bebas atau membeli pakej perisian yang matang. Bagi aplikasi kejuruteraan, adalah penting bukan sahaja untuk mengetahui fungsi tersebut berfungsi, tetapi juga untuk memahami mengapa ia berfungsi.

Cindy

WhatsApp: +86 191 3738 6654

e-mel: cindywang@hndfcrane.com

Saya Cindy, dengan 10 tahun pengalaman bekerja dalam industri kren dan mengumpul banyak pengetahuan profesional. Saya telah memilih kren yang memuaskan untuk 500+ pelanggan. Jika anda mempunyai sebarang keperluan atau soalan tentang kren, sila hubungi saya, saya akan menggunakan kepakaran dan pengalaman praktikal saya untuk membantu anda menyelesaikan masalah!