اختيار نوع نظام التحكم في السرعة بتردد متغير للرافعات الجسرية وتجريبه: مقارنة بين مشاريع G120/ACS880/ATV930
📌 يؤثر اختيار نظام التحكم في السرعة بتردد متغير للرافعة الجسرية بشكل مباشر على أداء التشغيل للمكونات الثلاثة: الرفع، والعربة الرئيسية، والعربة الفرعية. يتميز جهاز Siemens G120 بدمج بروتوكول PROFINET والتحكم المتجه، بينما يتناسب جهاز ABB ACS880 مع ظروف العمل ذات الأحمال الثقيلة بفضل التحكم المباشر في العزم (DTC)، أما جهاز Schneider ATV930 فيُعد مناسبًا لعمليات تحديث الأنظمة القديمة بفضل مزايا توفير الطاقة وشبكات Modbus. ويجب أن يأخذ اختيار النموذج في الاعتبار بشكل شامل طرق التحكم وبروتوكولات الاتصال ووظائف الأمان وتكاليف التشغيل والتصليح والصيانة.
يُعد التحكم في السرعة عبر محول التردد التقنية الأساسية لنظام التحكم الكهربائي في الرافعات الجسرية، حيث يؤثر بشكل مباشر على أداء التشغيل واستهلاك الطاقة والسلامة في آليات الرفع والرافعة الرئيسية والرافعة الفرعية. اكتسبت شركة كرود للصناعات الثقيلة خبرة واسعة في اختيار وتجريب المحولات الترددية الرئيسية الثلاثة، وهي سيمنز G120 وABB ACS880 وشنايدر ATV930، خلال عمليات تحديث المحولات الترددية للرافعات الجسرية. وفيما يلي مقارنة هندسية من أربعة أبعاد هي: طريقة التحكم، وبروتوكول الاتصال، ووظائف السلامة، وعملية التجريب.
يُعد الاختيار الصحيح لنوع محول التردد شرطاً أساسياً لضمان التشغيل السلس للرافعة الجسرية وتوفير الطاقة وخفض الاستهلاك. فيما يتعلق بمخطط تصميم نظام التحكم PLC للرافعة الجسرية، يمكن الرجوع إلىحل متعمق للبنية ثلاثية الطبقات لنظام التحكم PLC للرافعة الجسرية。
مقارنة بين ثلاث تقنيات رئيسية لمحولات التردد
| أبعاد المقارنة | سيمنز G120 | ABB ACS880 | شنايدر ATV930 |
|---|---|---|---|
| طريقة التحكم | التحكم المتجه (SLVC/VC) | التحكم المباشر في عزم الدوران (DTC) | التحكم التكيفي في متجه الجهد |
| بروتوكول الاتصال | PROFINET/PROFIBUS | EtherNet/IP/PROFINET | EtherNet/IP/Modbus TCP |
| ميزات الأمان | تكامل STO SIL3 | STO SIL3 ثنائي القنوات | وحدة الأمان SIL3 اختيارية |
| نطاق القدرة | 0.37~250 كيلوواط | 0.55~280 كيلوواط | 0.75~315 كيلوواط |
| واجهة المشفر | TTL/HTL/SinCos | TTL/HTL/EnDat | TTL/HTL/Resolver |
| وحدة الكبح | خيار مدمج + خارجي | خيار مدمج + خارجي | خارجي |
| أدوات التصحيح | StarterDrive/بوابة TIA | DriveWindow/DriveComposer | SoMove/EcoStruxure |
| حالات الاستخدام | تكامل الأنظمة/التركيب الجديد | إعادة التحميل/تجديد المباني القديمة | التحديثات الرامية إلى توفير الطاقة |
العملية الكاملة لتشغيل وتجريب المحولات الترددية
الخطوة الأولى: تهيئة الأجهزة والإعدادات الأولية للمعلمات.أدخل الجهد المقنن والتيار المقنن والتردد المقنن وسرعة الدوران المقننة وفقًا للوحة بيانات المحرك. اضبط مصدر التحكم في محول التردد على PROFINET أو التحكم عبر أطراف التوصيل، واضبط مصدر الإشارة المرجعية للتردد على إشارة تناظرية أو رسالة اتصال.
الخطوة الثانية: التعرف على المحرك والضبط التلقائي.يقيس «التعرف في حالة السكون» (Standstill Identification) مقاومة وحث الجزء الثابت للمحرك، بينما يقيس «التعرف أثناء الدوران» (Rotating Identification) العزم والجهود المضادة. يتطلب نظام DTC في ACS880 إجراء التعرف طوال العملية، بينما يمكن لنظام SLVC في G120 الاكتفاء بالتعرف في حالة السكون فقط.
الخطوة الثالثة: ضبط معلمات حلقة التحكم في السرعة (PI).تتطلب آلية الرفع في الرافعة الجسرية عزم دوران كبيرًا بتردد منخفض، وعادةً ما يتم ضبط كسب النسبة في حلقة السرعة على 10~30، ووقت التكامل على 50~200 مللي ثانية. تستخدم العربة الكبيرة/الصغيرة منحنى S للتسارع والتباطؤ، حيث تتراوح مدة التسارع بين 3 و8 ثوانٍ، ومدة التباطؤ بين 3 و6 ثوانٍ، ومدة التسوية في منحنى S بين 0.5 و2 ثانية. تستخدم شركة كرود للصناعات الثقيلة طريقة الاقتراب التدريجي أثناء عملية الضبط: تبدأ بـ P ثم I، ويتم التحكم في مقدار التجاوز في استجابة الدرجة السلمية في النطاق 5%~10%.
الخطوة الرابعة: التحقق من حدود عزم الدوران ووظائف السلامة.حدود عزم الدوران المحددة للرفع هي 150%~180%، وللعربات الكبيرة والصغيرة هي 120%~150%. تم التحقق من أن زمن استجابة نظام إيقاف التشغيل الآمن عند تجاوز عزم الدوران (STO) أقل من 100 مللي ثانية. فيما يتعلق بمخطط SIL3 لنظام المراقبة الآمنة للرافعات الجسرية، يمكن الرجوع إلىحل نظام مراقبة السلامة للرافعات الجوية من فئة SIL3。
|
مزايا G120 يتميز PROFINET بدرجة عالية من التكامل، ويتم تكوينه بشكل موحد عبر TIA Portal، مما يضمن أعلى كفاءة في عملية التشغيل والتحقق |
مزايا ACS880 تتميز DTC بقدرة تحميل عالية وعزم دوران كبير عند الترفع بتردد منخفض، مما يجعلها مناسبة للتشغيل والإيقاف المتكرر |
مزايا ATV930 خوارزميات تحسين كفاءة الطاقة، وتوافق جيد مع بروتوكول Modbus، وحلول ناضجة لتحديث الأنظمة القديمة |
|
توصيات حول التصحيح أولوية الرفع ACS880 أو G120، وتدعم جميع الأنواع الثلاثة من الرافعات الكبيرة والصغيرة |
مبادئ اختيار النموذج اختر G120 للتركيبات الجديدة، وACS880 للأحمال الثقيلة، وATV930 لتجديد الأنظمة القديمة وتوفير الطاقة |
المشكلات المشتركة يجب الالتزام الصارم بمتطلبات التأريض والتوافق الكهرومغناطيسي (EMC)، كما يجب مد كابلات المشفّر بشكل مستقل |
يتم تصميم نظام التحكم في السرعة باستخدام محولات التردد وتجريبه وفقًا للمعيارين GB/T 12668 و GB/T 30844. وتقوم شركة كرود للصناعات الثقيلة بإجراء الاختبارات المتكاملة لمحولات التردد قبل الشحن من المصنع وفقًا لمتطلبات المعايير الوطنية بدقة تامة، لضمان التشغيل السلس للمحركات الثلاثة لكل رافعة جسرية، وهي: الرفع، والعربة الرئيسية، والعربة الفرعية.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
سؤال: كيف يتم مطابقة القدرة عند اختيار محول التردد للرافعة الجسرية؟
الإجابة: على سبيل المثال، في منتجات شركة «كرويد للصناعات الثقيلة»، يتم اختيار محول التردد لمحرك الرفع وفقًا لـ 1.2 إلى 1.5 ضعف القدرة المقدرة، بينما يتم اختياره للعربات الكبيرة والصغيرة وفقًا لـ 1.1 إلى 1.3 ضعف القدرة المقدرة. يتم تزويد محرك الرفع لرافعة سقفية سعة 5 أطنان بقوة 7.5 كيلوواط بمحول تردد G120 بقوة 11 كيلوواط، بينما يتم تزويد محركات العربة الكبيرة 2 × 1.5 كيلوواط بمحول تردد G120 بقوة 2.2 كيلوواط.
سؤال: ما الفرق بين G120 وACS880 في التحكم في الرفع؟
الإجابة: يتطلب التحكم المتجه G120 تغذية راجعة من جهاز التشفير لضمان دقة عزم الدوران في نطاق السرعة الكامل، بينما يمكن لنظام DTC في ACS880 إخراج العزم المقنن 200% (عند 0.5 هرتز) في وضع عدم وجود جهاز تشفير، كما أن أداء الرفع في ACS880 يكون أفضل في ظروف الحمل الثقيل.
سؤال: ما مدى فعالية توفير الطاقة بعد إجراء تحديث نظام التحكم في السرعة باستخدام المحركات ذات التردد المتغير؟
الإجابة: بعد تحديث نظام التردد المتغير للرافعة الجسرية، يتم استهلاك الطاقة المتجددة لآلية الرفع أو إعادتها إلى شبكة الكهرباء عبر مقاومات الكبح أو وحدة إعادة التغذية، مما يؤدي إلى توفير إجمالي في الطاقة يتراوح بين 15% و30%. كما أن تحويل سرعة الرافعة الرئيسية والرافعة الفرعية إلى نظام التردد المتغير يقلل من صدمات التشغيل والإيقاف، ويحد من التآكل الميكانيكي، ويطيل فترة الصيانة.
سؤال: ما هي الأعطال الشائعة التي تحدث أثناء ضبط محول التردد الخاص بالرافعة الجسرية؟
الإجابة: تشمل الأعطال الشائعة ما يلي: فشل التعرف على المحرك (خطأ في لوحة المعلمات)، وإنذار التيار الزائد (قصر مدة التسارع والتباطؤ أو عدم كفاية حدود العزم)، وعطل المشفر (سوء عزل الأسلاك)، وانقطاع الاتصال (عدم اتساق تكوين شبكة PROFINET). يُنصح بإجراء فحص تفصيلي لكل بند وفقًا لدليل الضبط والتشغيل.
