Система управления мостовым грейферным двухбалочным краном КМГ16/10

Требования к системе автоматизации
Требовалось разработать проект системы управления мостовым грейферным двухбалочным краном КМГ16/10, произвести монтаж и пуско-наладку крана. Грузоподъемность крана 16 т – главный грейферный подъем и 10 т – вспомогательный крюковой подъем установленных на отдельные тележки. Электродвигатели крана асинхронные с короткозамкнутым ротором следующей мощности: главный грейферный подъем - 75 кВт, замыкание грейфера - 75 кВт, вспомогательный подъем - 45 кВт, привод передвижения грейферной тележки - 15 кВт, привод передвижения крюковой тележки - 4 кВт, привод передвижения моста крана - два двигателя по 22 кВт. Управление электроприводами крана должны осуществлять частотные преобразователи.
Решение и характеристики системы автоматизации
На рисунке ниже, изображена однолинейная схемы системы управления. Все электроприводы реализованы на частотных преобразователях фирмы Siemens: подъем и замыкание грейфера на частотных преобразователях Simovert мощностью по 75 кВт каждый, подъем крюка на преобразователе Simovert мощностью 45 кВт, привод передвижения моста крана на преобразователе MicroMaster 440 мощностью 45 кВт (оба двигателя подключены к одному преобразователю через тепловые реле), приводы передвижения грейферной и крюковой тележек на преобразователях MicroMaster 440 мощностью 15 кВт и 4 кВт соответственно.
Однолинейная схема приводов мостового крана КМГ16-10
Все преобразователи объединены в общую коммуникационную сеть Profibus DP, мастером которой выступает контроллер фирмы Siemens – Simatic S7 315-2DP. Также компонентом этой сети является сенсорная панель ТР270 с диагональю 10 дюймов, предназначенная для отображения и архивирования информации в графическом и текстовом виде (состояние приводов, аварийные сообщения, состояние коммутационной аппаратуры, сигналы с устройства ограничения нагрузки и др.). Архив сохраняется на CF Flash карту памяти в табличном формате Microsoft Excel и может быть прочитан на любом ПК.
Организация сети передачи данных мостового крана КМГ16-10В данном проекте системы управления краном предусмотрен аварийный режим работы крана без контроллера и сети Profibus. Для реализации этого режима были применены резистивные аналоговые джойстики, сигналы с которых поступают на соответствующий преобразователь. Данный режим предназначен для завершения работы и отвода крана в тупик при отказе контроллера, сети Profibus или других неполадках.
Для синхронной работы приводов подъема и замыкания грейфера преобразователи Simovert соединены в оптическую сеть Simolink (Siemens Motion Link). Simolink обеспечивает реализацию высокодинамичного и точного синхронизма преобразователей Masterdrives благодаря своей сверхбыстрой передаче данных и строго одновременной передачи в строго определенное время SYNC-телеграммы в каждом цикле опроса. Замыкание грейфера производится одним приводом, при подъеме грейфера вначале ослабленный трос выбирается также одним приводом, по мере натяжении троса и соответственно росте тока привода задание подъема по сети Simolink начинает передаваться в привод замыкания грейфера и далее нагрузка распределяется между двумя приводами.
Тормоз и обдув двигателей управляется от соответствующего частотного преобразователя, сигналы обратной связи с энкодера и датчика температуры двигателя поступают в соответствующий преобразователь. Контроллер, помимо функций мастера сети, реализует алгоритмы блокировок системы управления.
Программируемый логический контроллер, платы управления преобразователей частоты и сенсорная панель оператора питаются от источника бесперебойного питания, что позволяет произвести диагностику электрооборудования крана и архивацию важных событий при сбое в питающей сети.
Вдоль балки крана установлены индуктивные датчики положения, что позволяет автоматически позиционировать грейферную тележку над выбранным технологическим оборудованием в цехе. Данная функция позволяет минимизировать ошибки оператора крана при разгрузке грейфера.Преобразователи частоты с устройствами защиты и коммутации, программируемый контроллер, система бесперебойного питания и система распределения электропитания смонтированы на монтажных стойках фирмы Rittal, которые, в свою очередь, устанавливаются в электропомещении на мосту крана. Электропомещение оборудовано системой поддержания микроклимата, состоящей из кондиционера и тепловентиляторов, что позволяет эксплуатировать кран при температурах окружающей среды от -40 до +55 градусов по Цельсию.
Фотография шкафа системы управления крана КМГ16-10
Данный проект системы управления мостовым грейферным краном относительно недорог и, благодаря применению аварийной системы управления, обладает повышенной надежностью (хотя, надо отметить и так очень высокую отказоустойчивость контроллеров Siemens и сети Profibus).