المخطط الكهربائي للرافعة العلوية: دوائر التحكم والسلامة
يجب أن يتوافق تصميم المخطط الكهربائي للرافعة العلوية مع معيار IEC 60204-32 ومعيار ISO 4301 / FEM 1.001، ويتضمن ثلاثة أنظمة فرعية رئيسية: دائرة القدرة الرئيسية (قاطع الدائرة + الملامس + محول التردد + المحرك)، ودائرة التحكم (PLC + DI/DO + AI/AO + HMI)، ودائرة السلامة (الإيقاف الطارئ + الحدود + مرحل السلامة + STO). تم دمج خزانة توزيع الكهرباء بحماية IP54، مع فصل تام بين دوائر القدرة ودوائر التحكم داخل الخزانة.
يُعد النظام الكهربائي للرافعة العلوية جوهر التحكم في الآلة بأكملها، ويشمل ثلاثة أنظمة فرعية رئيسية: دائرة القدرة الرئيسية، وتصميم دائرة تحكم PLC، ودائرة الحماية للسلامة. تلتزم كيلود للصناعات الثقيلة بالمعايير الوطنية بدقة في تصميم المخطط الكهربائي وتكامل الخزائن. فيما يلي تحليل شامل لكامل العملية بدءًا من معايير التصميم، واختيار المكونات، وتخطيط الخزانة، وصولاً إلى الاختبارات الميدانية.
ترتبط موثوقية النظام الكهربائي بشكل مباشر بسلامة تشغيل الرافعة وتكاليف صيانتها. لمزيد من المعلومات حول اختيار نظام التحكم في السرعة بتغيير التردد للرافعة، يمكنك الرجوع إلى اختيار وضبط نظام التحكم في سرعة الرافعة العلوية بالتردد المتغير.
تصميم دائرة القدرة الرئيسية واختيار المكونات
| المكونات | الوظيفة | اختيار النوعالمعيار | 5tرافعة علويةمثال تطبيقي | 20tرافعة علويةمثال تطبيقي |
|---|---|---|---|---|
| قاطع الدائرة الرئيسيQF | مدخل مصدر الطاقةالحماية | التيار المقنن×1.25مضاعف | 63A/3P | 160A/3P |
| ملامسKM | محركالتحكم في التوصيل والفصل | AC-3فئة الاستخدام | LC1D40A | LC1D80A |
| مرحل حراريFR | حماية من الحمل الزائد | الضبطالتيار×1.05مضاعف | 7.5~11A | 18~25A |
| محول تردد | التحكم في السرعةالتحكم في التوصيل والفصل | قوة المحرك×1.2~1.5 | G120 11kW | G120 37kW |
| مقاومة فرملة | استهلاك الطاقةالكبح | قيمة المقاومة حسبالكبحعزم الدورانالحساب | 100Ω/600W | 47Ω/3000W |
| مشفر | سرعةالتغذية الراجعة | الترميز التزايدي/الترميز المطلق | TTL 1024P | HTL 2048P |
معايير تجميع خزانة توزيع الكهرباء
اختيار هيكل الخزانة. بدرجة حماية IP54، مصنوع من لوح فولاذي مدلفن على البارد بسمك 2.0 مم، مع معالجة الجلفنة للوحة التركيب الداخلية. تُحسب أبعاد الخزانة بناءً على عدد المكونات: الخزانة القياسية لرافعة علوية بسعة 5 أطنان هي 600×600×300 مم، ولرافعة بسعة 20 طنًا هي 800×800×400 مم. يُثبَّت على باب الخزانة واجهة الإنسان والآلة بشاشة لمس ولوحة أزرار التشغيل.
الفصل بين دوائر القدرة ودوائر التحكم. يُرتب في الجانب الأيسر من الخزانة الدائرة الرئيسية (قاطع الدائرة، الملامس، المرحل الحراري، الأطراف الرئيسية لمحول التردد)، وفي الجانب الأيمن دائرة التحكم (PLC، وحدات DI/DO، مزود طاقة تبديلي 24 فولت، المرحلات الوسيطة). يجب ألا تقل المسافة الفاصلة بين دوائر القدرة ودوائر التحكم عن 100 مم، وتتقاطع كابلات الإشارة مع خطوط القدرة بزوايا قائمة. كما تُفصل مناطق توزيع مصدر الطاقة بتيار مستمر 24 فولت عن مناطق التيار المتردد 380 فولت داخل الخزانة.
التأريض والتوافق الكهرومغناطيسي (EMC). تُزوَّد الخزانة بقضيب نحاسي مستقل للتأريض، بحيث تكون مقاومة التأريض للواقي الأرضي (PE) أقل من 4 أوم. يُركَّب مرشح كهرومغناطيسي (EMC) على مدخل ومخرج محول التردد، وتُستخدم كابلات محمية رباعية النواة ومتناظرة لكابل المحرك (مع التأريض عند كلا الطرفين)، ويُمدد كابل المشفر في أنبوب معدني مستقل. يوصي كيلود للصناعات الثقيلة بنظام تأريض نجمي داخل خزانة التحكم (حيث يُؤرَّض كل جهاز بشكل منفصل إلى القضيب النحاسي)، وذلك لتجنب الحلقات الأرضية التي قد تسبب تداخلًا كهرومغناطيسيًا.
| الدائرة الرئيسية قاطع الدائرة+ملامس+محول تردد+مقاومة فرملة+محرك | دائرة التحكم PLC+DI/DO+AI/AO+مشفر+بوابة الاتصالات+واجهة الإنسان والآلة | دائرة الأمان الإيقاف الطارئ+محددات الحدود+مرحل السلامة+الحمل الزائد+STO+الشبكة الضوئية |
| خزانة توزيع الكهرباءالتكامل فصل التيار القوي والضعيف+IP54+مستقلتأريض+EMCالترشيح | إجراءات التشغيل التجريبي تهيئة العتاد، برمجة مخطط السلم، والمحاكاة والتشغيل المشتركقبول | PLCاختيار النوع S7-1200(5tأقل من)/S7-1500(10tأكثر من) |
يتم تصميم وتنفيذ النظام الكهربائي وفقًا للمواصفة IEC 60204-1 والمعيار ISO 4301. تخضع خزائن التحكم الكهربائية التي تنتجها كيلود للصناعات الثقيلة لاختبار تحمل جهد 2000V واختبار تقادم بحمل كامل لمدة 48 ساعة قبل مغادرة المصنع، مما يضمن نجاح التشغيل الميداني من المحاولة الأولى.
الأسئلة الشائعة حول النظام الكهربائي للرافعة العلوية
س: ما هو التصميم الأمثل لتوزيع المكونات داخل خزانة توزيع الكهرباء للرافعة؟
ج: وفقًا لمعايير التصميم في كيلود للصناعات الثقيلة: يتم الاعتماد على تخطيط رأسي من الأعلى إلى الأسفل يبدأ بمدخل مصدر الطاقة، يليه قاطع الدائرة الرئيسي، ثم الملامسات، فمحولات التردد، وأخيرًا كتل الأطراف الطرفية. تُوضع المكونات عالية الحرارة (مقاومات الفرملة ومحولات التردد) بالقرب من فتحات التهوية العلوية للخزانة. كما يجب أن تكون أجهزة التحكم الدقيقة مثل PLC على بُعد لا يقل عن 200 مم من محول التردد. يُشترط ألا يتجاوز معدل امتلاء قنوات الكابلات داخل الخزانة 60%، مع تخصيص مساحة إضافية للتوسع المستقبلي بنسبة 30%.
س: ما هي متطلبات التأريض للنظام الكهربائي للرافعة العلوية؟
ج: يجب أن تكون مقاومة التأريض الرئيسي PE أقل من 4Ω، مع توصيل موثوق بين هيكل خزانة التحكم والتأريض الرئيسي. يتم تأريض الدرع الواقي لكابل المحرك الخاص بمحول التردد من كلا الطرفين (عند محول التردد وعند المحرك)، بينما يُؤرَّض درع كابل المشفر من طرف واحد فقط (عند طرف PLC). أما درع كابل الإشارة فيُوصَل بـ PE داخل الخزانة، ويُمنع منعًا باتًا تأريضه من كلا الطرفين لتجنب تشكل حلقات أرضية.
س: ما هي خطوات ضبط برنامج PLC؟
ج: تعتمد منهجية الضبط على ست خطوات رئيسية: ① إعداد هيكل العتاد الصلب وتوزيع عناوين IP، ② البرمجة بلغة Ladder أو SCL (تشمل وحدات منطق الرفع وجسر الرافعة والعربة والسلامة)، ③ إجراء محاكاة برمجية على الكمبيوتر للتحقق من صحة المنطق، ④ الضبط غير المتصل (اختبار مدخلات DI ومخرجات DO عبر إشارات محاكاة)، ⑤ الضبط المتصل بدون حمل (اختبار كل آلية على حدة مع التجهيزات الفعلية)، ⑥ اختبار القبول تحت الحمل (تشغيل كامل الدورة بالحمولة المقدرة).
س: كيف يتم تشخيص الأعطال الشائعة في النظام الكهربائي للرافعة العلوية؟
ج: يُنصح باتباع تسلسل منطقي في الفحص: أولًا التحقق من مصدر الطاقة (هل قاطع الدائرة الرئيسي مغلق؟ هل جهود الأطوار الثلاثة متوازنة؟)، ثم فحص دائرة التحكم (حالة مؤشرات PLC وإشارات الإدخال لوحدات DI)، وأخيرًا فحص عناصر التنفيذ (هل ملف الملامس يجذب؟ ما هو رمز الخطأ الظاهر على محول التردد؟). ويُوصى بتجهيز خزانة توزيع الكهرباء بلوحة مؤشرات أعطال مستقلة لكل دائرة لتسهيل التشخيص السريع.
