شركة «كرويد للصناعات الثقيلة» تطلق نظام المغناطيس الكهربائي الذكي — حل تحديث أتمتة رفع الألواح الفولاذية/المقاطع المعدنية
📌 نظام المغناطيس الكهربائي الذكي من شركة «كرويد للصناعات الثقيلة»
نظام المغناطيس الكهربائي الذكي من سلسلة KL-EM الذي يعمل بنظام التحكم PLC S7-1200، بجهد كهربائي مقنن يبلغ 220 فولت تيار مستمر، وسعة رفع تتراوح بين 1 و20 طن (للوحدة الواحدة)، ويدعم التوصيل المتوازي لعدة وحدات. يتميز النظام بثلاثة أوضاع تشغيل هي: المغنطة/إزالة المغنطة/الحفاظ على المغنطة، ويحتوي على مصدر طاقة احتياطي مدمج يعمل بالبطارية (الحفاظ على المغنطة عند انقطاع التيار الكهربائي لمدة ≥20 دقيقة)، بالإضافة إلى التعرف التلقائي على عدد طبقات الألواح الفولاذية باستخدام طريقة مقاومة المغنطة، والمراقبة الفورية لثلاثة معلمات هي: درجة الحرارة والعزل والتيار. يستخدم عزل من الفئة H (مقاوم لدرجة حرارة تصل إلى 180 درجة مئوية)، ودرجة الحماية IP65، وتبلغ المغناطيسية المتبقية بعد إزالة المغناطيسية ≤5 مللي تسلا. وقد تم نشره في 45 رافعة علوية تابعة لـ 13 شركة محلية، وبلغ إجمالي ساعات التشغيل أكثر من 600 ألف ساعة.
أعلنت شركة ”كرويد للصناعات الثقيلة” عن الإطلاق الرسمي لنظام المغناطيس الكهربائي الذكي. صُمم هذا النظام لتلبية احتياجات رفع ونقل الألواح الفولاذية والقضبان الفولاذية وسبائك الفولاذ في صناعات مثل الصلب وبناء السفن والهياكل الفولاذية، حيث أدرجت الشركة أربع تقنيات أساسية على أساس المغناطيس الكهربائي التقليدي، وهي: التحكم الذكي عبر وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، والحفاظ على المغناطيسية عند انقطاع التيار الكهربائي، والتعرف على عدد طبقات الألواح الفولاذية، والمراقبة عبر الإنترنت، مما أدى إلى تحقيق ترقية من مبدأ ”الالتصاق فور توصيل التيار” إلى «التحكم الذكي».
البيانات التالية مستمدة من المعيار JB/T 10733-2017 «المغناطيسات الكهربائية للرفع» (الصادر عن وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات، ودخل حيز التنفيذ في سبتمبر 2017)، GB/T 5226.1-2019 «السلامة الكهربائية الميكانيكية - المعدات الكهربائية الميكانيكية - الجزء 1: الشروط التقنية العامة»، ودليل نظام سيمنز S7-1200 (A5E02486680-AQ، إصدار 2024)، وورقة مواصفات بطارية الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة من باناسونيك LC-R127R2PG (Panasonic، الإصدار 4، 2023)، وقاعدة بيانات تشغيل 13 مشروعًا تم نشرها من قبل شركة كرود للصناعات الثقيلة (من سبتمبر 2023 إلى يونيو 2026، أرقام المشاريع KL-EM-2023-001~013).
مكونات النظام
يتألف نظام المغناطيس الكهربائي الذكي من ثلاثة أجزاء:
التقنية الأساسية — الحفاظ على المغناطيسية عند انقطاع التيار الكهربائي
يُعد الحفاظ على المغناطيسية عند انقطاع التيار الكهربائي أهم وظيفة أمان في المغناطيس الكهربائي. يحتوي النظام على مجموعة بطاريات حمض الرصاص المدمجة التي لا تحتاج إلى صيانة (باناسونيك LC-R127R2PG 12 فولت/7.2 أمبير ساعة × 4 متصلة على التوالي = 48 فولت/28.8 أمبير ساعة، قابلة للتوسيع حتى 40 أمبير ساعة، راجع كتيب مواصفات باناسونيك الصفحة 3، منحنى خصائص السعة - تيار التفريغ، سعة التفريغ بمعدل 10 ساعات 7.2Ah عند 25°C)، وعند انقطاع التيار الكهربائي أو انقطاع الكابل، تقوم وحدة التحكم بالتبديل تلقائيًا إلى التغذية من البطارية في غضون 50 مللي ثانية، للحفاظ على تيار إثارة المغناطيس الكهربائي، وضمان عدم سقوط الحمولة. يمكن لسعة البطارية الحفاظ على القوة المغناطيسية لمدة ≥20 دقيقة (في ظروف التشغيل القياسية، مع حساب وقت التفريغ بناءً على تيار التحفيز 8 أمبير لجهاز KL-EM-5T)، وهو ما يكفي لإنزال الرافعة الحمولة بأمان إلى الأرض.
وفي الوقت نفسه، يقوم نظام إدارة البطارية (BMS) بمراقبة جهد البطارية في الوقت الفعلي (عتبة الإنذار 42 فولت، وفقًا لكتاب مواصفات باناسونيك، الصفحة 5، جهد إنهاء التفريغ 1.75 فولت/خلية × 4 × 6 = 42 فولت)، وتيار الشحن والتفريغ، ودرجة حرارة البيئة، ويبلغ عمر البطارية 3 سنوات على الأقل أو 500 دورة شحن وتفريغ (بالرجوع إلى منحنى عمر الشحن العائم في درجة حرارة 25 درجة مئوية في ورقة مواصفات باناسونيك، الصفحة 8). تستخدم سلسلة KL-EM تصميمًا احتياطيًا ثنائي الملف: عند احتراق الملف الرئيسي، يتم تشغيل الملف الاحتياطي تلقائيًا للحفاظ على القوة المغناطيسية المقدرة لـ 50%، مما يوفر الوقت اللازم للتعامل مع حالات الطوارئ.
التقنية الأساسية — تحديد عدد طبقات الألواح الفولاذية
تتمثل المشكلات الشائعة عند رفع ألواح الصلب في قيام الماصة الكهرومغناطيسية برفع عدة ألواح في المرة الواحدة، مما يؤدي إلى الحمل الزائد أو سقوط الألواح المتراكبة. يستخدم النظام طريقة مقاومة المغناطيسية لتحديد عدد طبقات الألواح الفولاذية: أثناء عملية الشحن المغناطيسي، يقوم جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) بجمع منحنيات الاستجابة العابرة لتيار وجهد المغناطيسية (بتردد أخذ عينات يبلغ 10 كيلوهرتز)، ومن ثم يتم تحديد عدد الطبقات باستخدام خوارزمية KL-EM-LI (القائمة على آلة المتجهات الداعمة SVM، ودالة النواة RBF γ=0.1، معامل العقوبة C=10، وعينات تدريب 3,200 مجموعة × 5 أضعاف التحقق المتقاطع، ودقة التصنيف 98.51 TP3T وفقًا لتقييم GB/T 29859-2013 ”معايير تقييم نماذج التعلم الآلي”) لتحديد عدد الألواح الفولاذية الملتصقة تلقائيًا. بعد أن يقوم المشغل بتعيين عدد الطبقات المستهدف (مثل ”طبقة واحدة” أو «طبقتان») على واجهة HMI، يقوم النظام تلقائيًا بضبط تيار التحريض، ويمنع الرفع ويصدر إنذارًا عند تجاوز عدد الطبقات المستهدف.
في المشاريع التي تم تنفيذها (عينة إحصائية N = 8,600 عملية مغنطة)، بلغت دقة التعرف على عدد طبقات الألواح الفولاذية: 99.21 TP3T للتعرف على طبقة واحدة (نطاق الثقة 951 TP3T ± 0.31 TP3T)، والتحديد المزدوج 97.8% (±0.6%)، والتحديد الثلاثي 95.1% (±1.1%).
التقنية الأساسية — إزالة المغناطيسية الذكية
قد يؤدي عدم إزالة المغناطيسية بشكل كامل في المغناطيسات الكهرومغناطيسية التقليدية إلى التصاق ألواح الفولاذ (حيث قد تصل المغناطيسية المتبقية إلى 50~100 ميللي تسلا)، مما يتسبب في صعوبة تفريغ الحمولة ومخاطر أمنية. تعتمد تقنية إزالة المغناطيسية الذكية KL-EM طريقة إزالة المغناطيسية بالتناوب والتلاشي: يقوم جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) عبر محول IGBT بتوليد تيار جيبي يتناقص تدريجيًا من 50 هرتز إلى 0 هرتز (التيار الأولي يساوي 100% من التيار المقنن للتحريض، ويتناقص بمقدار 5% في كل دورة، على مدار 20 دورة، وتبلغ المدة الإجمالية لإزالة المغناطيسية حوالي 1.5 ثانية). بعد اكتمال إزالة المغناطيسية، تبلغ المغناطيسية المتبقية ≤5mT (القيمة المقاسة بمقياس غاوس)، ويمكن فصل الألواح الفولاذية بسهولة. كما يدعم النظام وضع إزالة المغناطيسية مع مغناطيسية متبقية صفرية للمواد المعدنية غير الحديدية مثل الألومنيوم والنحاس (المغناطيسية المتبقية ≤1mT). التحقق من فعالية إزالة المغناطيسية أثناء التشغيل: يتم فحص المغناطيسية المتبقية على سطح الماصة باستخدام مستشعر هول، وفي حالة عدم مطابقتها للمعايير، يتم تكرار عملية إزالة المغناطيسية تلقائيًا مرة واحدة.
الفوائد الاقتصادية
على سبيل المثال، 8 مجموعات من الماصات الكهرومغناطيسية من طراز KL-EM-5T المرفقة بـ 4 رافعات في خط المعالجة المسبقة للألواح الفولاذية في أحد مصانع بناء السفن:
قبل التحديث: كانت مدة التموضع 45 ثانية لكل عملية، وعدد عمليات الرفع اليومية 280 عملية، وعدد المساعدين شخصان؛ وبعد التحديث: أصبحت مدة التموضع 12 ثانية (↓73%)، وعدد عمليات الرفع اليومية 380 عملية (↑36%)، وعدد المساعدين صفر.
جدول مقارنة المواصفات الفنية
| المواصفات الفنية | المؤشرات |
|---|---|
| طرازات المغناطيسات الكهرومغناطيسية | KL-EM-1T / 3T / 5T / 10T / 20T |
| الجهد المقنن | DC 220 فولت |
| التيار المقنن | 5~50 أمبير (حسب الطراز) |
| سعة الرفع للوحدة الواحدة | 1 طن / 3 أطنان / 5 أطنان / 10 أطنان / 20 طنًا |
| التركيب المتوازي | 2 إلى 8 وحدات (تتحكم فيها لوحة التوسعة) |
| درجة العزل | الفئة H (مقاومة لدرجة حرارة 180 درجة مئوية) |
| درجة الحماية | IP65 |
| مدة الحفاظ على المغناطيسية عند انقطاع التيار الكهربائي | ≥20 دقيقة (البطارية) |
| إزالة المغناطيسية والمغناطيسية المتبقية | ≤5 ميلتيسلا |
| تحديد عدد طبقات الألواح الفولاذية | خوارزمية SVM، 99.21 TP3T لكل ورقة |
| الأسس المعيارية | JB/T 10733-2017 |
| عدد الوحدات التي تم نشرها | 13 شركة / 45 وحدة |
المزيد من المحتوى ذي الصلة:شركة «كرويد للصناعات الثقيلة» تطلق نظام الرافعات الذكي — حل متكامل يجمع بين التوجيه التلقائي ومقاومة الاهتزاز والوزن、شركة «كرويد للصناعات الثقيلة» تطلق نظام التشحيم المركزي الذكي للرافعات — تشحيم موقوت ومحدد الكمية عبر وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) + تشحيم تنبؤي باستخدام الذكاء الاصطناعي (AI)
الأسئلة الشائعة
سؤال: ما هي المواد التي تصلح لرفعها باستخدام المغناطيس الكهربائي؟
الإجابة: يناسب المواد المغناطيسية مثل الفولاذ الكربوني، والفولاذ منخفض السبائك، والفولاذ المقاوم للصدأ (الفيريت/المرتسيت)، وما إلى ذلك، ويشمل ذلك على وجه التحديد الألواح الفولاذية/اللفائف الفولاذية/السبائك الفولاذية/المقاطع الفولاذية/الأنابيب الفولاذية/خردة الفولاذ، وغيرها. لا ينطبق على الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (304/316)، والمعادن غير الحديدية مثل الألومنيوم/النحاس، والمواد غير المعدنية. بالنسبة للكتل الفولاذية الساخنة التي تزيد درجة حرارتها عن 200 درجة مئوية، يجب اختيار النوع المقاوم للحرارة العالية (سلسلة KL-EM-HT، التي تتحمل درجة حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية، مع ملفات خاصة وأقطاب مغناطيسية مقاومة للحرارة العالية).
سؤال: هل يجب استبدال بطاريات الاحتفاظ بالمغناطيسية في حالة انقطاع التيار الكهربائي بشكل دوري؟
الإجابة: نعم. يبلغ العمر الافتراضي للبطارية 3 سنوات أو 500 دورة شحن وتفريغ (أيهما يأتي أولاً)، ويُنصح بفحص سعة البطارية كل سنتين (باستخدام جهاز قياس المقاومة الداخلية للبطارية FLUKE BT510)، واستبدالها عندما تنخفض سعتها إلى أقل من 80% أو 3% من القيمة الأولية. تقوم واجهة المستخدم (HMI) للنظام بتسجيل عدد دورات الشحن والتفريغ للبطارية ونسبة السعة الحالية تلقائيًا، وتظهر نافذة منبثقة عند انتهاء المدة لتذكير المستخدم بضرورة الاستبدال. تبلغ تكلفة استبدال البطارية حوالي 1,800 يوان للمجموعة (بطارية حمض الرصاص 48 فولت/40 أمبير ساعة لا تحتاج إلى صيانة).
سؤال: هل يتطلب تعديل المغناطيس الكهربائي استبدال آلية الرفع في الرافعة الجسرية؟
الإجابة: لا حاجة لذلك. يتم تعليق القاعدة المغناطيسية على خطاف الرافعة الجسرية بواسطة سلسلة رفع أو حامل صلب، وتتم عملية التركيب بنفس طريقة تركيب أدوات الرفع العادية. أما بالنسبة للجزء الكهربائي، فيكفي توصيل مصدر طاقة AC380V من سكة التوصيل الكهربائية للرافعة الجسرية، بالإضافة إلى توصيل كابل إشارة التحكم من خزانة التحكم إلى واجهة HMI أو جهاز التحكم عن بُعد. تستغرق أعمال التعديل حوالي يوم واحد (باستثناء فترة توقف الرافعة الجسرية). إذا لم تكن سكة التوصيل الكهربائية للرافعة الجسرية مزودة بأسلاك احتياطية، فيجب إضافة أسلاك إلى سكة التوصيل أو استخدام جهاز تحكم عن بُعد لاسلكي.
سؤال: كيف يمكن التحكم المتزامن في عدة مغناطيسات كهربائية موصولة بالتوازي؟
الإجابة: عند توصيل عدة وحدات بالتوازي (مثل 4 وحدات لرفع ألواح فولاذية كبيرة)، يتألف النظام من وحدة رئيسية وعدة وحدات تابعة، حيث يقوم جهاز PLC الخاص بالوحدة الرئيسية ببث أوامر التشغيل/إيقاف التشغيل/الحفاظ على المغناطيسية عبر شبكة PROFINET IRT، ويبلغ زمن استجابة الوحدات التابعة ≤1 مللي ثانية. يتم مراقبة التيار بشكل مستقل لكل قاعدة شفط على حدة، وعندما يحدث انحراف غير طبيعي في تيار أي قاعدة شفط (انحراف > ±10%)، يصدر النظام إنذارًا ويوقف عملية الرفع. يبلغ الحد الأقصى لعدد الوحدات المتصلة بالتوازي 8 وحدات، ويمكن أن تصل سعة الرفع الإجمالية إلى 100 طن.
