Преимущества крана, оснащенного поставляемой системой управления

• Плавная работа всех механизмов крана исключает ударные нагрузки на редукторы и металлоконструкцию крана в целом. Как следствие – увеличивается срок службы всего механического оборудования крана
• Отсутствует износ тормозных колодок, т.к. торможение всех механизмов происходит электрически преобразователем частоты. Тормоза накладываются в конце цикла торможения и работают только на удержание
• Возможна индивидуальная настройка времени разгона и торможения всех механизмов крана с учетом технологических операций, в котором участвует кран
• Возможна индивидуальная настройка промежуточных скоростей всех механизмов крана с учетом технологических операций, в котором участвует кран
• Привод контролирует параметры электродвигателей: ток, напряжение, температуру, частоту вращения. Как следствие – на порядок увеличивается срок службы электродвигателей, т.к. они всегда работают в номинальном режиме
• Преобразователи частоты характеризуются высокими энергетическими характеристиками. Отсутствуют многократные пусковые токи электродвигателей.
• Отсутствует возможность работы на контротоках: при резком переводе джойстика из одного крайнего положения в другое – кран плавно остановится за заданное время и также плавно разгонится. Работа на контротоках характеризуется большими пусковыми токами и ударными нагрузками на механизмы крана
• Отсутствует просадка груза при растормаживании, т.к. электродвигатель подъема оснащен датчиком скорости и привод контролирует скорость электродвигателя
• Возможность точно позиционировать груз
• Возможность работать с номинальным грузом на очень малых скоростях
• Безопасная работа механизмов
• Высокая надежность электрооборудования, т.к. применяются комплектующие ведущих зарубежных производителей
• Система управления фактически не требует дополнительного технического обслуживания

1. Система управления на базе схемы с преобразователями частоты и программируемого логического контроллера

Техническое описание

Электропривод

     Электропривод построен на базе преобразователей частоты Altivar 71 фирмы Schneider Electric, который обеспечивает автоматическое управление электродвигателями механизмов крана.

     Altivar 71 обеспечивает следующие виды защит электродвигателя от:

• токовой перегрузки
• перегрева путем непосредственного контроля температуры
• перегрева путем расчетной математической модели
• перенапряжения
• обрыва фазы питания
• короткого замыкания

     Преобразователи снабжены сетевыми дросселями, что позволяет обеспечить лучшую защиту от сетевых перенапряжений, асимметрии напряжения питания и уменьшить гармоники тока, вырабатываемые преобразователем частоты.
Преобразователи оснащены графическими терминалами с русифицированным интерфейсом для настройки преобразователей и отображения информации о работе привода. Меню терминала имеет интуитивно понятный интерфейс, в котором на русском языке описаны назначения соответствующих параметров, т.е. нет необходимости открывать дополнительную техническую документацию.

    Управление электродвигателем подъема осуществляется от индивидуальных преобразователей по алгоритму векторного управления потоком, позволяющего получать оптимальные характеристики вне зависимости от момента нагрузки на валу двигателя в замкнутой системе по скорости (посредством фотоимпульсного датчика) :
• номинальный момент при нулевой скорости
• стабилизация скорости (статическая точность ±0,01% при изменении момента от 0,2Mn до Mn)
• точное поддержание момента
• улучшение динамических характеристик в переходных режимах
• диапазон регулирования не менее 100:1

     В случае выхода из строя фотоимпульсного датчика имеется возможность переключить привод в режим работы без энкодера, при этом переконфигурирование привода на новый режим работы произойдет автоматически.

     Управления двигателями передвижения крана и передвижения тележки осуществляется от индивидуальных преобразователей по алгоритму векторного управления потоком в разомкнутой системе.

     Энергия торможения приводов рассеивается в индивидуальных тормозных резисторах преобразователей частоты.

Архитектура системы управления

     Управление преобразователями частоты осуществляет программируемый контроллер «ATV IMC» фирмы Schneider Electric, выполняющийся ведущим устройством сети CANopen. Преобразователи частоты Altivar 71 имеют встроенный интерфейс CANopen Slave. Управление приводами осуществляется по шине полевого уровня CANopen.

     Возможна одновременная работы всех механизмов крана.

     Логика работы механизмов крана реализована в контроллере с учетом всех требований безопасной работы крана.

     При неисправности любого из преобразователей частоты (силового модуля или платы управления) сеть CANopen остается в рабочем состоянии, т.е. имеется возможность управления работоспособными преобразователями и закончить технологическую операцию краном.

     Шина CANopen имеет следующие преимущества:
• надежная работа в окружении высоких электромагнитных помех
• самая надежная шина для передачи данных в промышленных условиях
• высокая производительность
• изначально разработана для автоматизации механизмов  и промышленных установок
• большие возможности по обнаружению и коррекции ошибок
• оптимальное соотношение цена/качество

Безопасность системы

     Система управления и программное обеспечение контроллера в частности разработаны с учетом жестких требований к объектам повышенной опасности, к которым относятся грузоподъемные механизмы, согласно ПБ-10-382, ПУЭ и иных нормативных документов. 

     Механизмы крана снабжены аварийными конечными выключателями ограничения крайних положений. При наезде механизма на аварийный конечный выключатель происходит останов механизма с наложением механического тормоза. При этом возможно движение в противоположную сторону на максимальной скорости.

     Работа крана возможна при наличии у крановщика индивидуальной ключ-бирки.

     Реализована нулевая блокировка (линейный контактор включится только в случае, если командоконтроллеры находятся в нулевом положении).

     В системе управления реализована повышенная безопасность работы механизма подъема:
• контроллер контролирует наличие оборотов двигателя подъема при отсутствии сигналов задания с джойстика. Данная ситуация возможна при неисправности тормоза подъема (срыв тормозных колодок либо их ослаблении). Программа контроллера способна отследить данную ситуацию и принудительно включить поддержание нулевой скорости без участия механических тормозов, предотвратив тем самым падение груза, с выдачей сообщения крановщику, при этом возможен дальнейший подъем/спуск груза в рабочем режиме
• исключена просадка груза при подъеме или опускании в момент наложения или снятия механического тормоза.
 

Система диагностики

     Предназначается для оперативного диагностирования и устранения неисправности электрооборудования обслуживающим персоналом. Система построена на базе сенсорной панели серии Magelis XBT GT фирмы Schneider Electric. Коммуникация с контроллером осуществляется по шине Ethernet.

     Панель оператора позволяет
• отображать информацию:
• состояние коммутационной аппаратуры (автоматических выключателей, контакторов) и прочего оборудования
• работа механизмов крана
• состояние конечных выключателей
• состояние преобразователей частоты (параметры, ошибки, работу)
• сообщения контроллера
• состояние цифровых входов/выходов иных компонентов автоматизации
• цепь сборки линейного контактора
• и др.
• вести архив событий
• настраивать технологические параметры работы крана (скорости механизмов, время разгона / торможения и др.)

    Применение сети Ethernet позволяет организовать передачу данных с системы управления крана в АСУ цеха (опция).

Микроклимат и защитная оболочка

     Электрооборудование размещается в шкафах управления со степенью защиты не менее IP54. Ввод внешней кабельной продукции осуществляется через герметичные сальниковые вводы.
Охлаждение осуществляется фильтрующими вентиляторами. Нагрев осуществляется нагревательными элементами и автоматически поддерживается заданная температура.

Органы управления

     Управление осуществляется командоаппаратами типа «джойстик». Диаграмма работы джойстиков 4-0-4. Джойстики размещаются на колонках кресло-пульта. Также кресло-пульт оснащен светосигнальной индикацией.

Электродвигатели

     Для работы с преобразователями частоты рекомендуется использовать специально адаптированные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, имеющие усиленную изоляцию обмоток, термодатчики в статоре, устройство независимого охлаждения (для работы на низких скоростях) и энкодер (для двигателя механизма подъема).
     С целью экономии возможно на механизмах передвижения крана и тележки оставить существующие электродвигатели с фазным ротором, при этом закоротив обмотки ротора. Однако эффективность работы данных двигателей и крана в целом будет ниже, по сравнению со специальными электродвигателями. На механизм подъема обязательно потребуется замена двигателя.

Отличительные характеристики

     Поставляемая система на базе преобразователей частоты имеет следующие преимущества по отношению к аналогичным поставляемым системам
• сотни реализованных и работающих систем
• наличие системы точного позиционирования крана позволяет крану мгновенно реагировать на команду оператора и осуществлять небольшие перемещения и позиционировать груз
• наличие системы предотвращения падения груза
• наличие системы диагностики работы электрооборудования
• наличие системы автоматической компенсации раскачки груза

Фото поставляемой системы управления