Визначення інтелектуальних мостових кранів та ключові технології

Багато мостових кранів зараз оснащені частотно-регульованими приводами, дистанційним керуванням, платформами моніторингу або функціями запобігання коливанню. Однак просте поєднання цих функцій не робить кран справді інтелектуальним. Технології інтелектуальних мостових кранів повинні дозволяти крану ідентифікувати вантаж, визначати своє власне положення та робоче середовище, планувати свій шлях переміщення, контролювати коливання вантажу та приймати рішення щодо технічного обслуговування на основі стану обладнання.

Іншими словами, інтелект — це не просто переміщення крана. Йдеться про те, щоб надати крану здатність відчувати, аналізувати, приймати рішення, виконувати дії та отримувати зворотний зв'язок. У цій статті розглядаються ключові технології, необхідні для автономної роботи крана, включаючи ідентифікацію вантажу, просторове позиціонування, інтелектуальне вантажопідйомне обладнання, планування маршруту, моніторинг стану та інтегроване управління обладнанням.

1. Що таке інтелектуальний мостовий кран?

Порівняно зі звичайним краном, інтелектуальний мостовий кран виконує більше, ніж просто замінює ручну фізичну роботу. Він також може замінити або допомогти оператору в частині когнітивної роботи. Датчики, інтелектуальне програмне забезпечення для прийняття рішень та кран інтегровані для забезпечення сенсорного контролю, аналізу, міркування, прийняття рішень та контролю. Це забезпечує взаємодію та координацію між людьми, машинами та матеріалами.

Інтелектуальна система керування може виконувати частину завдань оператора, пов'язаних із сенсором, оцінкою та виконанням. Вона дозволяє крану адаптуватися до змін у робочому середовищі та виконувати ідентифікацію вантажу, усвідомлення стану, автоматичну роботу та управління операціями. Основний робочий процес залишається подібним до звичайного крана, але інтелектуальні функції додають можливості сенсора, прийняття рішень та виконання для більш автономної роботи.

2. Ключові технології інтелектуальних мостових кранів

Щоб замінити або допомогти оператору в сенсорному сприйнятті, прийнятті рішень та виконанні операцій, кран повинен мати можливість визначати положення вантажу, ідентифікувати та перевіряти вантаж, автоматично піднімати та розміщувати вантажі, вибирати та оптимізувати шляхи руху, пригнічувати коливання в гнучкій підйомній системі, точно зупинятися в цільовому місці та контролювати власний робочий стан. Він також повинен мати можливість діагностувати несправності та подавати сигнали тривоги під час автоматичної роботи.

2.1 Ідентифікація навантаження, перевірка, зворотний зв'язок та зберігання даних

Залежно від форми, упаковки та способу зберігання або транспортування, вантажі можуть включати рулони, такі як сталеві, паперові та плівкові; коробки, такі як контейнери, бункери для матеріалів та передавальні коробки; блоки, такі як сталеві плити, заготовки та компоненти для проходки тунелів; зв'язки, такі як сталеві труби, арматура, рейки та профілі; котушки, такі як котушки кабелю та дротяного стрижня; окремі елементи, такі як відра та ковші; та довгомірні деталі, такі як рейки, двотаврові балки, двотаврові балки та несучі балки.

Автоматична ідентифікація, перевірка та зворотний зв'язок інформації про вантажі в різних станах є основою для стандартизованого кодування, збору, ідентифікації, управління та передачі даних. Відповідні технології включають розпізнавання штрих-кодів, RFID, розпізнавання мовлення, оптичне розпізнавання символів, магнітну ідентифікацію, розпізнавання зображень, розпізнавання образів та біометричне розпізнавання. Інформація про вантаж, що зберігається після ідентифікації та перевірки, повинна бути широко застосовною, стабільною та важкою для дублювання.

2.2 Просторове позиціонування

Деякі високоякісні крани використовують тривимірне позиціонування, але точність позиціонування все ще може бути обмежена накопиченими помилками в усій системі машини. Загальні методи позиціонування можна розділити на дві категорії:

• Відносна адресація: зазвичай з використанням обертових енкодерів, лазерного або радіолокаційного вимірювання довжини та візуального розпізнавання.
• Абсолютна адресація: зазвичай з використанням кінцевих вимикачів положення, кодованих кабелів, таких як шини Грея, лінійних енкодерів, штрих-кодів BPS, систем «зірочка-ланцюг» та абсолютної адресації в реальному часі через радіо, інфрачервоний зв'язок, бездротовий радіочастотний зв'язок, GPS або подібні системи.

З розвитком бездротового зв'язку точність позиціонування через стільникові мережі та технології позиціонування в приміщенні, такі як Wi-Fi, Bluetooth, інфрачервоний зв'язок, надширокосмугова RFID-технологія та ультразвук, продовжує покращуватися. Ці технології поступово застосовуються для позиціонування механічного обладнання.

Позиціонування крана включає в себе більше, ніж просто моніторинг форми вантажу, виявлення порожніх місць для зберігання та визначення одно-, дво- або тривимірного положення вантажу для зберігання. Воно також включає одно-, дво- та тривимірне позиціонування вантажозахоплювальних пристроїв, таких як гаки, вила, всмоктувальні пристрої, грейфери та ковші.

Оскільки крани працюють на великих площах, один метод позиціонування часто не може забезпечити необхідну точність у складних середовищах. Тому застосування на великих площах та у складних умовах зазвичай поєднує «адресацію з відносним підходом + абсолютне позиціонування». Порівняно з використанням лише відносної або абсолютної адресації, цей комбінований метод може забезпечити кращу точність, стабільність та економічну ефективність, водночас ставить нижчі вимоги до якості будівництва.

2.3 Інтелектуальні підйомні пристрої

Традиційні крани в основному використовують гаки як вантажопідйомні пристрої. Вони зазвичай вимагають ручного кріплення та від'єднання і підходять для обмеженого діапазону типів вантажів, що обмежує рівень автоматизації обладнання для обробки матеріалів.

Для різних вантажів, таких як сипучі матеріали, коробки, пляшки та котушки, інтелектуальний мостовий кран може потребувати автоматичних підйомних пристроїв або інтелектуальних підйомних пристроїв. Вони можуть включати автоматичне розблокування. гачки, С-подібні гачки, електромагнітні підйомники, вакуумні підйомники, вила, затискачі, кріплення, підйомні балки, розкидачі контейнерів, ковші, відра для захопленнята захоплювальні пристрої. Розробка автоматичного кріплення або інтелектуального підйомного пристрою, що підходить для умов навантаження, є ключовим кроком у забезпеченні автоматичного зберігання та вилучення.

2.4 Планування шляху та електронний контроль за розгойдуванням для гнучких підйомних систем

Планування шляху руху та контроль положення для запобігання коливанням гнучких підйомних систем є важливими для автоматичної роботи крана. Прискорення та уповільнення мосту та візка, разом із підйомом вантажу, можуть призвести до коливань вантажу. Це знижує ефективність роботи та може збільшити ризик нещасних випадків.

Для планування траєкторії та контролю за розгойдуванням зазвичай використовуються методи керування з розімкнутим та замкнутим циклом. Методи з розімкнутим циклом в основному включають позиціонування та керування за розгойдуванням на основі формування вхідних даних, а також позиціонування та керування за розгойдуванням на основі планування траєкторії. Методи з замкнутим циклом включають лінеаризацію зі зворотним зв'язком, керування з розкладом підсилення, керування ковзним режимом, прогнозне керування, нечітке керування, керування нейронними мережами та керування на основі пасивності.

Статичного планування шляху, як правило, достатньо, коли перешкоди залишаються у фіксованих, відомих положеннях. Коли положення перешкод неможливо визначити заздалегідь, або коли кілька кранів працюють в одній зоні, необхідне динамічне планування шляху для створення безпечного шляху в режимі онлайн. Відповідні алгоритми планування включають метод штучного потенційного поля, метод ймовірнісної дорожньої карти, метод швидко досліджуваних випадкових дерев, генетичні алгоритми та алгоритми мурашиної колонії.

З розвитком бездротового мобільного зв'язку, встановлення гіроскопів, датчиків прискорення, датчиків курсу та подібних пристроїв на вантажопідйомних пристроях може додатково підтримувати тривимірне позиціонування вантажу, планування шляху та контроль за розгойдуванням.

2.5 Моніторинг стану та автоматична діагностика несправностей

Моніторинг стану використовує визначені методи для розуміння та відстеження робочого стану обладнання. Діагностика несправностей аналізує інформацію моніторингу стану разом з принципами роботи обладнання, структурними характеристиками, робочими параметрами та історичними даними. Вона може прогнозувати потенційні несправності та оцінювати несправності, що виникли або розвиваються, включаючи їх характер, категорію, серйозність, місцезнаходження та тенденцію.

Загальні параметри моніторингу для підйомних машин включають вантажопідйомність, вантажний момент, висоту підйому або глибину опускання, відстань ходу, виліт, перекіс мосту, горизонтальність, швидкість вітру, кут повороту, безпечну відстань між механізмами на одних і тих самих або різних рейках, вертикальність аутригерів, час роботи, сумарний час роботи та кожен робочий цикл.

До поширених контрольованих умов належать стан двигунів, гальм, частотно-регульованих приводів, пристроїв захисту від вітру та протиковзких пристроїв, блокувань, кінцевих вимикачів дверей, блокувань між механізмами, налаштувань робочих умов, котушок силових кабелів та наскрізних або перехідних секцій. Моніторинг також може охоплювати відеосистеми та самоперевірку жорсткості та міцності мосту в режимі реального часу.

2.6 Онлайн-моніторинг у режимі реального часу та дистанційна діагностика

Системи моніторингу в реальному часі та дистанційної діагностики зазвичай поєднують моніторинг датчиків, бездротову передачу в реальному часі, управління даними, інформаційні запити, аналіз першопричин, аналіз тенденцій, експертну діагностику, прогнозування стану та дистанційний моніторинг на основі Інтернету речей.

Встановлення шлюзу моніторингу на існуючому обладнанні та передача даних про роботу та несправності через мережі Wi-Fi або стільниковий зв'язок може забезпечити дистанційний моніторинг та візуалізоване керування. Для нового обладнання систему дистанційного керування можна інтегрувати в єдину платформу управління обладнанням та підключити до системи управління технічним обслуговуванням активів, щоб підвищити ефективність технічного обслуговування та продуктивність обладнання.

Після бездротового збору даних про стан обладнання в режимі реального часу, система може автоматично генерувати плани технічного обслуговування та перевірки, а також поступово впроваджувати прогнозне технічне обслуговування на основі стану за допомогою аналізу даних.

Прогнозне технічне обслуговування використовує моніторинг стану та діагностику несправностей як основу, а планування технічного обслуговування базується на фактичному стані обладнання та виробничих потребах. Його цілі включають виявлення ранніх ознак несправності, визначення типу несправності, її серйозності, місця розташування та тенденції розвитку, а також уникнення або зменшення серйозних інцидентів. Коли виникає несправність, система також може зафіксувати весь процес усунення несправності для підтримки аналізу першопричини та майбутніх удосконалень.

2.7 Інтегрований моніторинг та управління обладнанням

Для різних схем зберігання та вимог, що стосуються сипучих матеріалів, коробок, рулонів та інших вантажів, інтелектуальна система моніторингу та управління мостовим краном може поєднувати ідентифікацію вантажу, просторове позиціонування, автоматичне зберігання та вилучення, а також моніторинг стану. Система може включати підсистему інтерфейсу, підсистему управління місцезнаходженням та запасами, підсистему ідентифікації вантажу, підсистему диспетчеризації та роботи крана, а також підсистему просторового позиціонування. Разом ці функції підтримують ефективну, безпечну та інтелектуальну роботу мостового крана.

3. Висновок

Попит на інтелектуальні мостові крани зростає в інтелектуальному виробництві, інтелектуальній логістиці та інтелектуальному обслуговуванні. Описані вище технології можна інтегрувати за допомогою програмного забезпечення, продуктів та технологій керування в інтелектуальні рішення для мостових кранів та комплексні системи обладнання. Застосування включають переміщення робочих станцій у металургії, паперовому виробництві та автомобілебудуванні, а також зберігання та обробку матеріалів у логістиці.

Суть інтелектуального мостового крана полягає не лише в додаванні частотно-регульованого приводу, дистанційного керування чи платформи моніторингу. Це здатність формувати повний цикл, що охоплює ідентифікацію вантажу, просторове позиціонування, автоматичне керування, планування шляху, контроль коливань, моніторинг стану, діагностику несправностей та управління обладнанням. Завдяки автоматичному виконанню технологічних операцій, запису робочого стану в режимі реального часу та підтримці прогнозного обслуговування, інтелектуальні мостові крани можуть підвищити ефективність роботи, зменшити експлуатаційні витрати та витрати на технічне обслуговування, а також надавати дані для кращого проектування, технічного обслуговування та забезпечення власної безпеки обладнання.

Сінді

WhatsApp: +86 191 3738 6654

Електронна пошта: cindywang@hndfcrane.com

Мене звати Сінді, я маю 10-річний досвід роботи в крановій промисловості та накопичив багаті професійні знання. Я вибрав задовільні крани для 500+ клієнтів. Якщо у вас є якісь потреби або запитання щодо кранів, будь ласка, не соромтеся зв’язатися зі мною, я використаю свої знання та практичний досвід, щоб допомогти вам вирішити проблему!