Автоматизацiя козлового крана

Автоматизація козлового крана

Стаття з електронного видання «Automation World» (США). Англ.
За участю фірм: Safety, Machine, PLCs / PACs, Industrial PCs

Металурги використовують датчики лазерного наведення для управління на базі ПК і надійну систему запобігання зіткнень, щоб укладати 20-тонні рулони металу практично повністю за допомогою автоматизації.

Автор: Грант Герке, співробітник редакції Automation World

На цьому металургійному заводі виробнича операція з семи хвилинним циклом - кран переміщає металеві котушки вагою від 1 до 20 тонн. Для управління рухом крана використано бездротовий зв'язок ПЛК - Програмний Лінійний Контролер - через мережі Profinet.
Підлогові козлові крани є робочими конячками всередині заводів важкої промисловості по всьому світу, піднімають масивні вантажі - сировина або відходи виробництва. Наприклад, козловий кран на виробничому майданчику засинає руду в печі або перевантажує 60-тонні рулони на технологічних стійках.
Міст козлового крана може бути як шестиповерховий будинок і охоплювати 100 футів або більше. Враховуючи розміри і обсяг операцій, зіткнення - це реальна проблема. Самі розміри козлових кранів і їх масивні навантаження практично гарантують, що нещасні випадки ніколи не бувають незначними.
Шарлотта, Н.С. - Фахівець з системним базам фірми Tru Tegra, яка спеціалізується на управлінні кранами і талями каже, що вони абсолютно не знайомим з цими проблемами в металургійній промисловості. Через своїх клієнтів, Tru Tegra дізналася, які існують питання безпеки, а також значність витрат на обслуговування і час простою, коли стійки випадково врізаються в різні об'єкти, що рухаються вздовж шляху роботи крана.
У типового козлового крана є візок, розташований на мосту, який біжить по рейках і має масивну систему підйому вантажу. Багато клієнтів Tru Tegra, металурги, використовують ручні мостові крани з обертаний стрілою, лебідки для підйому величезних рулонів металу.
Коли одному клієнту потрібна нова система для нового заводу, на підставі завдання, в Tru Tegra створили патент на лазерне наведення, систему обходу перешкод (OAS) для переміщення та укладання 20-тонних рулонів. Систему операцій козловим краном автоматизували до такої міри, що виробник повідомив, 98 відсотків штабелювання котушок тепер робиться автоматично.
В основі цієї системи лежить ПЛК Siemens S7-300 і промисловий ПК Siemens Simatic. Технологія управління на базі ПК, поєднується з програмним забезпеченням для топографії та лазерного наведення, а датчики дозволяють визначити, коли робити 90-градусний поворот в 12 футовий прохід 10-тонного рулону металу, який рухається зі швидкістю 3 метри в секунду.

Топографія виробництва

Проект починали з нового заводу, за допомогою AutoCAD розробка зайняла чотири дні. Електронне креслення потім було перетворено в базу даних за допомогою системи обходу перешкод імпорту даних у вигляді DXF-файлу. Він зберігається в процесорному блоці, розташованому на рамі моста.
Система також включає в себе зіставлення розміру, форми і швидкості крана, і вантажу в режимі реального часу.
- Промисловий комп'ютер ідеально підходить для застосування в заводських цехах. Він потужний, не має рухомих частин, без вентилятора і кріпиться на DIN-рейку, - говорить Пауль Фогт, віце-президент R & D Tru Tegra.
Tru Tegra використовує поєднання лазера Сіка з підтримкою відстані в метрах, енкодери та інші засоби для моніторингу положення і швидкості крана в режимі реального часу. Для цієї установки, відстань визначено в два метри від крана, бездротовий зв'язок через мережу Profinet, ПЛК в крані для управління крановими руху. За допомогою лазерних входів промисловий ПК-сервер робить розрахунки для прогнозування майбутніх зіткнень; він уповільнює кран, якщо біжучим променем виявляється перешкода, з якою може відбутися зіткнення.
Наприклад, одна комбінація змінних може почати уповільнення крана на відстані 20 метрів, в той час як інший набір може почати втручання на половині цієї відстані.
- Якщо оператор крана і захоче за півтора метра від перешкоди підштовхнути кран трохи ближче, система знає, що кран рухається дуже повільно і є можливість зупинитися, - говорить Фогт.
Геометрія стає ще більш складною і динамічною для промислового ПК на обертовому крані при перевезенні вантажу або без нього.
- Сервер програмного забезпечення, що працює на промисловому ПК несе два набори даних, поряд з напрямком і швидкістю крана », - говорить Фогт. - Система постійно оцінює всі ці параметри, щоб визначити, чи слід застосовувати гальма і в який конкретно осі.

Система безпеки

З бездротовими даними рух йде так швидко, тому що використовується промисловий ПЛК Siemens, що забезпечує негайне їх перевизначення.
- Коли «e-stop» працює без дротів, ми відключаємо сигнал safe torque off (STO) - «безпечний рух» - на вхід крана, щоб зупинити рух. Це може статися, коли бездротовий пульт оператора видалений, відсутній, - говорить Фогт.
Промисловий ПК також має спеціальний драйвер спілкування з ПЛК крана і, якщо з'єднання втрачено, кран зупиняється. Фогт додає, що це не проблема на заводі.
Металурги також записують всі події в цехових базах даних, і це дозволяє компанії побачити хронологію з допомогою «перегляду». Інтерфейс відтворює хронологічні дані, як в реальному часі. При перегляді архіву, користувач бачить відео-реєстратор з елементами управління (вперед, назад, перемотування вперед, перемотування назад).
- Та ж програма перегляду використовується для спостереження за діяльністю крана, та/або архівних хронологічних даних з можливістю приєднати одночасно кілька глядачів. Клієнт/Серверна програма поставляється у вигляді «доважку клієнту», написано в Windows Presentation Foundation (WPF), і може бути встановлено на будь яку MS Windows, комп'ютер або ноутбук, що підтримують .Net Framework 4.5, - домовляє Фогт.