{"id":16285,"date":"2026-10-10T08:30:26","date_gmt":"2026-10-10T08:30:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/?post_type=posts&#038;p=16285"},"modified":"2026-10-10T08:40:39","modified_gmt":"2026-10-10T08:40:39","slug":"field-weakening-speed-control-in-crane-drive-system","status":"publish","type":"posts","link":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/posts\/field-weakening-speed-control-in-crane-drive-system\/","title":{"rendered":"Sterowanie pr\u0119dko\u015bci\u0105 os\u0142abiania pola w uk\u0142adzie nap\u0119dowym d\u017awigu: zasady i wdra\u017canie"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-rank-math-toc-block\" id=\"rank-math-toc\"><p>Spis tre\u015bci<\/p><nav><ul><li><a href=\"#principle-of-field-weakening-speed-control\">Zasada kontroli pr\u0119dko\u015bci os\u0142abiania pola<\/a><\/li><li><a href=\"#field-weakening-curve-and-load-weight-detection\">Krzywa os\u0142abienia pola i wykrywanie ci\u0119\u017caru \u0142adunku<\/a><ul><li><a href=\"#method-1-load-detection-by-weighing-sensor\">Metoda 1: Wykrywanie obci\u0105\u017cenia za pomoc\u0105 czujnika wagowego<\/a><\/li><li><a href=\"#method-2-load-estimation-by-motor-current\">Metoda 2: Oszacowanie obci\u0105\u017cenia na podstawie pr\u0105du silnika<\/a><\/li><\/ul><\/li><li><a href=\"#siemens-implementation-and-retrofit-notes\">Notatki dotycz\u0105ce wdro\u017cenia i modernizacji firmy Siemens<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1536\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Field-Weakening-Speed-Control-in-Crane.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16297\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p>Sterowanie pr\u0119dko\u015bci\u0105 os\u0142abienia pola nap\u0119dowego w mechanizmach d\u017awigowych jest cz\u0119sto stosowane w celu poprawy wydajno\u015bci operacyjnej. Zasada dzia\u0142ania jest prosta: silnik pracuje z najwy\u017csz\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 bez obci\u0105\u017cenia, z pr\u0119dko\u015bci\u0105 znamionow\u0105 pod du\u017cym obci\u0105\u017ceniem i wykorzystuje obliczon\u0105 krzyw\u0105 os\u0142abienia pola do okre\u015blenia w\u0142a\u015bciwej pr\u0119dko\u015bci dla obci\u0105\u017ce\u0144 w zakresie od du\u017cego obci\u0105\u017cenia do stanu bez obci\u0105\u017cenia.<\/p>\n\n\n\n<p>W przypadku nap\u0119d\u00f3w podno\u015bnik\u00f3w suwnic i suwnic bramowych pomaga to zwi\u0119kszy\u0107 pr\u0119dko\u015b\u0107 podnoszenia bez obci\u0105\u017cenia lub przy niewielkim obci\u0105\u017ceniu, skr\u00f3ci\u0107 czas podnoszenia, skr\u00f3ci\u0107 cykl roboczy i poprawi\u0107 wydajno\u015b\u0107 sprz\u0119tu.<\/p>\n\n\n\n<p>Niekt\u00f3re zastosowania specjalne musz\u0105 by\u0107 zgodne z w\u0142asnymi danymi projektowymi. Na przyk\u0142ad, w przypadku suwnicy bramowej w przemy\u015ble stoczniowym, je\u015bli pr\u0119dko\u015bci bez obci\u0105\u017cenia, z po\u0142ow\u0105 obci\u0105\u017cenia i z pe\u0142nym obci\u0105\u017ceniem wynosz\u0105 odpowiednio 3, 6 i 9 m\/min, a wsp\u00f3\u0142czynnik os\u0142abienia pola magnetycznego silnika nie mo\u017ce osi\u0105gn\u0105\u0107 trzykrotno\u015bci pr\u0119dko\u015bci znamionowej, pr\u0119dko\u015b\u0107 robocza z pe\u0142nym obci\u0105\u017ceniem mo\u017ce by\u0107 ni\u017csza od pr\u0119dko\u015bci znamionowej.<\/p>\n\n\n\n<p>W poni\u017cszym om\u00f3wieniu wykorzystano suwnice kontenerowe i urz\u0105dzenia do roz\u0142adunku statk\u00f3w jako przyk\u0142ady, poniewa\u017c oba te urz\u0105dzenia wymagaj\u0105 wysokiej wydajno\u015bci. Obci\u0105\u017cenie mechanizmu podnosz\u0105cego nie osi\u0105ga ud\u017awigu znamionowego w ka\u017cdym cyklu. W przypadku suwnicy kontenerowej masa kontenera wynosi zazwyczaj od 3 do 40 ton, w zale\u017cno\u015bci od \u0142adunku w kontenerze. Przy du\u017cym obci\u0105\u017ceniu pr\u0119dko\u015b\u0107 podnoszenia jest ni\u017csza. Przy ma\u0142ym obci\u0105\u017ceniu pr\u0119dko\u015b\u0107 podnoszenia mo\u017cna zwi\u0119kszy\u0107, skracaj\u0105c czas cyklu pracy urz\u0105dzenia.<\/p>\n\n\n\n<p>Warunki pracy urz\u0105dzenia roz\u0142adowczego na statku s\u0105 stosunkowo prostsze. Podczas fazy pe\u0142nego luku, roz\u0142adunek chwytakowy jest zazwyczaj bliski pe\u0142nego obci\u0105\u017cenia. Po otwarciu chwytaka, mechanizm jest pod niewielkim obci\u0105\u017ceniem, dlatego system potrzebuje g\u0142\u00f3wnie wysokich i niskich pr\u0119dko\u015bci. Podczas fazy oczyszczania, masa chwytanego materia\u0142u za ka\u017cdym razem znacznie si\u0119 r\u00f3\u017cni. W takich warunkach, praca z du\u017c\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 przy niewielkim obci\u0105\u017ceniu mo\u017ce znacznie skr\u00f3ci\u0107 cykl roboczy.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"principle-of-field-weakening-speed-control\">Zasada kontroli pr\u0119dko\u015bci os\u0142abiania pola<\/h2>\n\n\n\n<p>Jak pokazano na rys. 1-1, linia ci\u0105g\u0142a przedstawia zale\u017cno\u015b\u0107 mi\u0119dzy pr\u0119dko\u015bci\u0105 a moc\u0105, natomiast linia przerywana przedstawia zale\u017cno\u015b\u0107 mi\u0119dzy pr\u0119dko\u015bci\u0105 a momentem obrotowym wyj\u015bciowym.<\/p>\n\n\n\n<p>Gdy silnik przyspiesza od pr\u0119dko\u015bci zerowej do pr\u0119dko\u015bci znamionowej n_N, moc wyj\u015bciowa silnika jest proporcjonalna do pr\u0119dko\u015bci, a moment obrotowy wyj\u015bciowy pozostaje na poziomie momentu znamionowego. Ten zakres nazywa si\u0119 zakresem charakterystyki sta\u0142ego momentu obrotowego.<\/p>\n\n\n\n<p>Gdy silnik pracuje od pr\u0119dko\u015bci znamionowej n_N do pr\u0119dko\u015bci maksymalnej n_max, moc wyj\u015bciowa silnika pozostaje sta\u0142a przy mocy znamionowej, a moment obrotowy wyj\u015bciowy jest odwrotnie proporcjonalny do pr\u0119dko\u015bci. Ten zakres nazywa si\u0119 zakresem charakterystyki sta\u0142ej mocy.<\/p>\n\n\n\n<p>Krzywe S1, S3-60%, S3-40% i S3-25% na rys. 1-1 odnosz\u0105 si\u0119 do osi\u0105g\u00f3w silnika i s\u0105 pokazane wy\u0142\u0105cznie jako przyk\u0142ady.<\/p>\n\n\n\n<p>Gdy obci\u0105\u017cenie osi\u0105gnie warto\u015b\u0107 znamionow\u0105, silnik pracuje poni\u017cej pr\u0119dko\u015bci znamionowej i pozostaje w zakresie sta\u0142ego momentu obrotowego. Moment wyj\u015bciowy mo\u017ce pozosta\u0107 sta\u0142y, natomiast moc wyj\u015bciowa zale\u017cy od pr\u0119dko\u015bci obrotowej silnika.<\/p>\n\n\n\n<p>Gdy obci\u0105\u017cenie jest ni\u017csze od znamionowego, silnik mo\u017ce wej\u015b\u0107 w zakres os\u0142abienia pola i pracowa\u0107 z pr\u0119dko\u015bci\u0105 przekraczaj\u0105c\u0105 znamionow\u0105. W tym zakresie sta\u0142ej mocy moc wyj\u015bciowa pozostaje sta\u0142a, a moment obrotowy maleje wraz ze wzrostem pr\u0119dko\u015bci obrotowej silnika.<\/p>\n\n\n\n<p>Podczas projektowania nale\u017cy dok\u0142adnie uwzgl\u0119dni\u0107 charakterystyk\u0119 napi\u0119cia granicznego oraz ograniczenie pr\u0119dko\u015bci mechanicznej. Rzeczywista eksploatacja powinna uwzgl\u0119dnia\u0107 rozs\u0105dny margines odchylenia od tych warto\u015bci granicznych.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"900\" height=\"573\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Motor-Power-Characteristics-and-Output-Torque-Curves.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16294\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Charakterystyki mocy silnika i krzywe momentu wyj\u015bciowego<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"field-weakening-curve-and-load-weight-detection\">Krzywa os\u0142abienia pola i wykrywanie ci\u0119\u017caru \u0142adunku<\/h2>\n\n\n\n<p>Krzyw\u0105 os\u0142abienia pola mo\u017cna obliczy\u0107 na podstawie parametr\u00f3w mechanicznych i zazwyczaj dostarcza j\u0105 producent OEM. Po uzyskaniu krzywej os\u0142abienia pola mo\u017cna j\u0105 skonfigurowa\u0107 w programie steruj\u0105cym z pewnym marginesem, na przyk\u0142ad 5%.<\/p>\n\n\n\n<p>Podstaw\u0105 sterowania pr\u0119dko\u015bci\u0105 zale\u017cn\u0105 od obci\u0105\u017cenia jest dok\u0142adne wykrywanie ci\u0119\u017caru \u0142adunku. W praktyce wykrywanie obci\u0105\u017cenia cz\u0119sto stanowi jeden z trudniejszych punkt\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"method-1-load-detection-by-weighing-sensor\">Metoda 1: Wykrywanie obci\u0105\u017cenia za pomoc\u0105 czujnika wagowego<\/h3>\n\n\n\n<p>Podczas przyspieszania podnoszenia program PLC oblicza mas\u0119 \u0142adunku na podstawie sygna\u0142u analogowego z czujnika wagowego. Nast\u0119pnie na podstawie masy \u0142adunku i krzywej os\u0142abienia pola oblicza pr\u0119dko\u015b\u0107 zadan\u0105 silnika i przesy\u0142a j\u0105 do falownika, dzi\u0119ki czemu silnik pracuje z obliczon\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105.<\/p>\n\n\n\n<p>Jednak dane z czujnik\u00f3w wagowych mog\u0105 dryftowa\u0107, a dok\u0142adno\u015b\u0107 pomiaru jest trudna do zagwarantowania. Stwarza to wysokie ryzyko. Je\u015bli obliczona pr\u0119dko\u015b\u0107 os\u0142abienia pola jest niedok\u0142adna, pr\u0119dko\u015b\u0107 mo\u017ce by\u0107 zbyt wysoka, a moment obrotowy wyj\u015bciowy silnika wci\u0105gnika mo\u017ce by\u0107 niewystarczaj\u0105cy. Mo\u017ce to prowadzi\u0107 do wypadku z utrat\u0105 kontroli, na przyk\u0142ad z nadmiern\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"method-2-load-estimation-by-motor-current\">Metoda 2: Oszacowanie obci\u0105\u017cenia na podstawie pr\u0105du silnika<\/h3>\n\n\n\n<p>Aby rozwi\u0105za\u0107 problem dok\u0142adno\u015bci czujnik\u00f3w wagowych, w programie PLC mo\u017cna zaimplementowa\u0107 standardow\u0105 metod\u0119 szacowania obci\u0105\u017cenia. Pr\u0105d silnika wci\u0105gnika mo\u017ce s\u0142u\u017cy\u0107 do obliczenia masy \u0142adunku. Podczas pracy silnika w stanie ustalonym, moment obrotowy wyj\u015bciowy silnika jest proporcjonalny do masy \u0142adunku, a pr\u0105d silnika jest w przybli\u017ceniu proporcjonalny do momentu obrotowego. W zwi\u0105zku z tym pr\u0105d silnika mo\u017ce s\u0142u\u017cy\u0107 do oszacowania masy \u0142adunku.<\/p>\n\n\n\n<p>Jak pokazano na rys. 1-2, podczas przyspieszania moment wyj\u015bciowy silnika sk\u0142ada si\u0119 z czterech cz\u0119\u015bci, a M_LOAD jest proporcjonalny do obci\u0105\u017cenia.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1011\" height=\"500\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Field-Weakening-Speed-Control-\u2013-Motor-Output-Torque-Diagram.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16295\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Sterowanie pr\u0119dko\u015bci\u0105 os\u0142abiania pola \u2013 wykres momentu wyj\u015bciowego silnika<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Wsp\u00f3\u0142czynnik proporcjonalno\u015bci K pomi\u0119dzy pr\u0105dem silnika A i obci\u0105\u017ceniem T nale\u017cy okre\u015bli\u0107 poprzez pomiar rzeczywisty podczas uruchomienia:<\/p>\n\n\n\n<p>T = K x A<\/p>\n\n\n\n<p>Metoda pomiaru jest nast\u0119puj\u0105ca:<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li>Podnie\u015b \u0142adunek o znanej warto\u015bci T_LOAD, a\u017c znajdzie si\u0119 on nad pod\u0142o\u017cem, a nast\u0119pnie rozp\u0119d\u017a go od momentu zatrzymania do pr\u0119dko\u015bci podstawowej lub znamionowej.<\/li>\n\n\n\n<li>Uzyskaj pr\u0105d silnika A. Pr\u00f3bkowanie pr\u0105du musi by\u0107 wykonywane w fazie przyspieszania, poniewa\u017c pr\u0119dko\u015b\u0107 os\u0142abienia pola musi by\u0107 obliczona na podstawie masy obci\u0105\u017cenia podczas przyspieszania. Aby zwi\u0119kszy\u0107 dok\u0142adno\u015b\u0107 danych, zaleca si\u0119 pr\u00f3bkowanie w trakcie przyspieszania. Na przyk\u0142ad, je\u015bli czas przyspieszania od zera do pr\u0119dko\u015bci bazowej wynosi 3 sekundy, pr\u00f3bkowanie mo\u017cna rozpocz\u0105\u0107 po 1,5 sekundy dzia\u0142ania. Pr\u00f3bkuj raz na 100 ms, zbierz \u0142\u0105cznie 5 pr\u00f3bek i u\u017cyj \u015bredniej z 5 pr\u00f3bek jako pr\u0105du silnika A_M.<\/li>\n\n\n\n<li>Oblicz K: K = T_LOAD \/ A_M<\/li>\n\n\n\n<li>Podczas rzeczywistej pracy odczytaj warto\u015b\u0107 pr\u0105du A, stosuj\u0105c t\u0119 sam\u0105 metod\u0119. Nast\u0119pnie oblicz ci\u0119\u017car obci\u0105\u017cenia, wzoruj\u0105c si\u0119 na T = K x A i po\u0142\u0105cz wynik z krzyw\u0105 os\u0142abienia pola, aby obliczy\u0107 pr\u0119dko\u015b\u0107 os\u0142abienia pola silnika.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Wa\u017cne punkty:<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li>Ze wzgl\u0119d\u00f3w bezpiecze\u0144stwa, je\u017celi pr\u00f3bkowanie pr\u0105du si\u0119 nie powiedzie lub wynik pr\u00f3bkowania jest niepewny, silnik powinien pracowa\u0107 tylko z pr\u0119dko\u015bci\u0105 znamionow\u0105.<\/li>\n\n\n\n<li>Pr\u0119dko\u015b\u0107 os\u0142abienia pola obliczona podczas podnoszenia mo\u017ce by\u0107 r\u00f3wnie\u017c u\u017cyta jako punkt odniesienia przy opuszczaniu.<\/li>\n\n\n\n<li>Po zako\u0144czeniu ka\u017cdego cyklu roboczego pr\u0119dko\u015b\u0107 os\u0142abienia pola powinna zosta\u0107 przywr\u00f3cona do pr\u0119dko\u015bci znamionowej. Pr\u0119dko\u015b\u0107 odniesienia powinna zosta\u0107 zaktualizowana dopiero po ponownym obliczeniu prawid\u0142owej pr\u0119dko\u015bci os\u0142abienia pola.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"siemens-implementation-and-retrofit-notes\">Notatki dotycz\u0105ce wdro\u017cenia i modernizacji firmy Siemens<\/h2>\n\n\n\n<p>Wczesne systemy Siemensa wykorzystywa\u0142y p\u0142ytki technologiczne, takie jak T300, kt\u00f3re integrowa\u0142y funkcj\u0119 sterowania pr\u0119dko\u015bci\u0105 przy os\u0142abianiu pola. U\u017cytkownicy potrzebowali jedynie prostego opracowania aplikacji i starannego uruchomienia na miejscu przed u\u017cyciem. P\u0142ytka T300 by\u0142a instalowana obok p\u0142ytki CUVC w obudowie elektronicznej Masterdrive 6SE70, a do p\u0142ytki T300 w\u0142o\u017cono pami\u0119\u0107 EPROM, dzi\u0119ki czemu program by\u0142 zapisywany w pami\u0119ci EPROM.<\/p>\n\n\n\n<p>Wraz z nowszym systemem nap\u0119dowym SINAMICS, Siemens opracowa\u0142 pakiet oprogramowania do sterowania d\u017awigami SIMOCRANE na platformie SIMOTION. Zawiera\u0142 on programy technologiczne dla d\u017awig\u00f3w, takie jak sterowanie pr\u0119dko\u015bci\u0105 w warunkach os\u0142abienia pola. Wraz z wycofywaniem SIMOTION, SIMOCRANE zosta\u0142 przeniesiony na platform\u0119 sprz\u0119tow\u0105 CU320 i nadal obs\u0142uguje sterowanie pr\u0119dko\u015bci\u0105 w warunkach os\u0142abienia pola.<\/p>\n\n\n\n<p>Projekty modernizacji wymagaj\u0105 szczeg\u00f3lnej uwagi. T300 nie mo\u017ce by\u0107 u\u017cywany w systemie SINAMICS, dlatego jego funkcje musz\u0105 zosta\u0107 przeniesione na sterownik PLC, CU320 lub inn\u0105 platform\u0119. W przeciwnym razie suwnica z funkcj\u0105 os\u0142abiania pola mo\u017ce zosta\u0107 zmodyfikowana w suwnic\u0119 o tylko dw\u00f3ch pr\u0119dko\u015bciach: wysokiej i niskiej.<\/p>\n\n\n\n<p>Po zrozumieniu zasady dzia\u0142ania funkcji i metody implementacji, zesp\u00f3\u0142 projektowy mo\u017ce zdecydowa\u0107, czy opracowa\u0107 funkcj\u0119 samodzielnie, czy zakupi\u0107 gotowy pakiet oprogramowania. W przypadku zastosowa\u0144 in\u017cynieryjnych wa\u017cne jest nie tylko poznanie funkcji, ale tak\u017ce zrozumienie jej dzia\u0142ania.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Sterowanie pr\u0119dko\u015bci\u0105 os\u0142abiania pola nap\u0119dowego w mechanizmach d\u017awigowych jest cz\u0119sto stosowane w celu poprawy wydajno\u015bci operacyjnej. Zasada dzia\u0142ania jest prosta: silnik pracuje z najwy\u017csz\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 bez obci\u0105\u017cenia, z pr\u0119dko\u015bci\u0105 znamionow\u0105 pod du\u017cym obci\u0105\u017ceniem i wykorzystuje obliczon\u0105 krzyw\u0105 os\u0142abiania pola do okre\u015blenia w\u0142a\u015bciwej pr\u0119dko\u015bci dla obci\u0105\u017ce\u0144 mi\u0119dzy obci\u0105\u017ceniem ci\u0119\u017ckim a [\u2026]","protected":false},"featured_media":16297,"parent":0,"menu_order":0,"template":"single-SEO-Table.php","posts_category":[197],"posts_tag":[795],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/xmxposts\/16285"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/xmxposts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/posts"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/xmxposts\/16285\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":16300,"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/xmxposts\/16285\/revisions\/16300"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/16297"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=16285"}],"wp:term":[{"taxonomy":"posts_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts_category?post=16285"},{"taxonomy":"posts_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts_tag?post=16285"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}