Компания «Круд Хеви Индастриз» представила интеллектуальную систему электромагнитных присосок — решение для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ с металлическими листами и профилями
📌 Система интеллектуальных электромагнитных присосок «Круд Хеви Индастри»
Интеллектуальная система электромагнитных присосок серии KL-EM на базе ПЛК S7-1200, номинальное напряжение 220 В постоянного тока, грузоподъемность 1–20 т (одна единица), поддерживает параллельное соединение нескольких единиц. Система обладает тремя режимами работы: намагничивание, размагничивание и сохранение магнитного поля, а также оснащена встроенным аккумуляторным источником аварийного питания (сохранение магнитного поля при отключении питания ≥20 минут), функцией автоматического определения количества слоев стального листа по методу сопротивления возбуждения и онлайн-мониторингом трех параметров: температуры, изоляции и тока. Используется изоляция класса H (температурная стойкость 180 °C), степень защиты IP65, остаточный магнетизм после размагничивания ≤ 5 мТл. Система уже установлена на 45 мостовых кранах в 13 китайских предприятиях, совокупное время работы превышает 600 000 часов.
Компания ”Круд Хеви Индастриз” объявила об официальном выпуске интеллектуальной системы электромагнитных присосок. Данная система, разработанная с учетом потребностей в подъеме и транспортировке стальных листов, профилей и слитков в таких отраслях, как металлургия, судостроение и производство металлоконструкций, на основе традиционных электромагнитных присосок внедряет четыре ключевые технологии: интеллектуальное управление с помощью ПЛК, сохранение магнитного поля при отключении питания, распознавание количества слоев стальных листов и онлайн-мониторинг, что позволило осуществить переход от принципа ”присоса при подаче напряжения” к «интеллектуальному управлению».
Следующие данные взяты из стандарта JB/T 10733-2017 «Подъемные электромагниты» (опубликован Министерством промышленности и информационных технологий, вступил в силу в сентябре 2017 года), GB/T 5226.1-2019 «Электробезопасность машин. Электрооборудование машин. Часть 1: Общие технические условия», руководство по системе Siemens S7-1200 (A5E02486680-AQ, версия 2024), технического описания необслуживаемого свинцово-кислотного аккумулятора Panasonic LC-R127R2PG (Panasonic, Rev.4, 2023) и базы данных эксплуатации 13 реализованных проектов компании Krude Heavy Industry (с сентября 2023 г. по июнь 2026 г., номера проектов KL-EM-2023-001–013).
Состав системы
Система интеллектуального электромагнитного присоса состоит из трёх частей:
Ключевая технология — сохранение магнитного поля при отключении питания
Сохранение магнитного поля при отключении питания — важнейшая функция безопасности электромагнитного присоса. Система оснащена встроенной не требующей обслуживания батареей свинцово-кислотных аккумуляторов (Panasonic LC-R127R2PG 12 В/7,2 А·ч × 4 в последовательном соединении = 48 В/28,8 А·ч, с возможностью расширения до 40 А·ч; см. кривую «Емкость — ток разряда» в техническом паспорте Panasonic, стр. 3, емкость при 10-часовом коэффициенте разряда составляет 7,2 А·ч при 25 °C). В случае отключения электроэнергии или обрыва кабеля контроллер в течение 50 мс автоматически переключается на питание от аккумуляторной батареи, поддерживая ток возбуждения электромагнитного притяжителя и обеспечивая предотвращение падения груза. Емкости аккумуляторной батареи достаточно для поддержания магнитного поля в течение ≥20 минут (в стандартных условиях эксплуатации, время разряда рассчитано исходя из тока возбуждения KL-EM-5T, равного 8 А), что позволяет крану безопасно опустить груз на землю.
Одновременно система управления аккумуляторной батареей (BMS) в режиме реального времени контролирует напряжение аккумулятора (пороговое значение сигнализации — 42 В; см. техническое руководство Panasonic, стр. 5: напряжение прекращения разряда — 1,75 В/элемент × 4 × 6 = 42 В), ток заряда и разряда, а также температуру окружающей среды, срок службы аккумулятора составляет ≥3 года или 500 циклов заряда-разряда (см. кривую срока службы при плавающем заряде при 25 °C в техническом паспорте Panasonic, стр. 8). Серия KL-EM использует резервированную конструкцию с двумя катушками: при выходе из строя основной катушки автоматически включается резервная, поддерживая номинальное магнитное поле 50%, что дает время для принятия аварийных мер.
Ключевая технология — определение количества слоев стальных листов
Частая проблема при подъёме стальных листов заключается в том, что электромагнитный захват поднимает сразу несколько листов, что приводит к перегрузке или выпадению слоев. В системе для определения количества слоев стальных листов используется метод измерения импеданса возбуждения: в процессе намагничивания ПЛК регистрирует кривые переходных процессов тока и напряжения возбуждения (частота дискретизации 10 кГц), а затем с помощью алгоритма распознавания KL-EM-LI (на основе метода опорных векторов SVM, ядро RBF с γ = 0,1, коэффициент наказания C = 10, 3 200 наборов обучающих данных × 5-кратное перекрестное тестирование, точность классификации 98,51 % (оценка TP3T в соответствии со стандартом GB/T 29859-2013 ”Спецификация оценки моделей машинного обучения”) автоматически определяет количество примагниченных стальных листов. После того как оператор задает на интерфейсе HMI целевое количество слоев (например, ”один лист” или «два листа»), система автоматически регулирует ток возбуждения; при превышении целевого количества слоев подъем блокируется и подается сигнал тревоги.
В уже внедренных проектах (статистическая выборка N = 8 600 операций намагничивания) точность распознавания количества слоёв стальных пластин составила: при распознавании одного листа — 99,21 TP3T (доверительный интервал 951 TP3T ± 0,31 TP3T), распознавание двух листов — 97,81 TP3T (±0,61 TP3T), распознавание трёх листов — 95,11 TP3T (±1,11 TP3T).
Ключевая технология — интеллектуальное размагничивание
Неполное размагничивание традиционных электромагнитных присосок приводит к слипанию стальных листов (остаточный магнетизм может достигать 50–100 мТл), что затрудняет разгрузку и создает угрозу безопасности. Интеллектуальная система размагничивания KL-EM использует метод размагничивания с переменным затуханием: ПЛК через инвертор IGBT генерирует синусоидальный ток, частота которого постепенно снижается от 50 Гц до 0 Гц (начальный ток составляет 100% от номинального тока возбуждения, снижение на 5% за каждый цикл, всего 20 циклов, общее время размагничивания составляет около 1,5 секунды). По завершении размагничивания остаточный магнитный поток составляет ≤5 мТл (значение, измеренное гауссметром), и стальная пластина легко отрывается. Система также поддерживает режим размагничивания с нулевым остаточным магнетизмом для цветных металлов, таких как алюминий и медь (остаточный магнетизм ≤ 1 мТл). Проверка эффективности размагничивания в режиме реального времени: с помощью датчика Холла измеряется остаточный магнетизм на поверхности присоски; в случае несоответствия требованиям размагничивание автоматически повторяется один раз.
Экономическая эффективность
На примере 8 комплектов электромагнитных присосок KL-EM-5T, используемых на 4 кранах линии предварительной обработки стальных листов на одном из судостроительных заводов:
До модернизации: время позиционирования за один цикл — 45 секунд, количество подъёмов в день — 280, количество вспомогательного персонала — 2 человека; после модернизации: время позиционирования — 12 секунд (↓73%), количество подъёмов в день — 380 (↑36%), количество вспомогательного персонала — 0 человек.
Таблица сравнения технических характеристик
| Технические характеристики | Показатели |
|---|---|
| Модели электромагнитных присосок | KL-EM-1T / 3T / 5T / 10T / 20T |
| Номинальное напряжение | 220 В постоянного тока |
| Номинальный ток | 5–50 А (в зависимости от модели) |
| Грузоподъёмность одного крана | 1 т / 3 т / 5 т / 10 т / 20 т |
| Параллельное соединение | 2–8 единиц (управление с помощью платы расширения) |
| Степень изоляции | Класс H (термостойкость до 180 °C) |
| Степень защиты | IP65 |
| Время сохранения магнитного состояния при отключении питания | ≥20 минут (аккумулятор) |
| Размагничивание, остаточный магнетизм | ≤5 мТл |
| Определение количества слоев стальных листов | Алгоритм SVM, 99,21 TP3T за один лист |
| Нормативная база | JB/T 10733-2017 |
| Количество установленных устройств | 13 предприятий / 45 единиц |
Дополнительная информация по этой теме:Компания «Круд Хеви Индастриз» представила интеллектуальную систему подъемных приспособлений — комплексное решение, объединяющее функции автоматической центровки, защиты от раскачивания и взвешивания、Компания «Круд Хеви Индастриз» представила интеллектуальную систему централизованной смазки для кранов — с программируемым контроллером (PLC) для периодической и дозированной смазки + прогнозируемая смазка на основе искусственного интеллекта (AI)
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Для подъема каких материалов подходят электромагнитные присоски?
Ответ: Подходит для магнитных материалов, таких как углеродистая сталь, низколегированная сталь, нержавеющая сталь (ферритовая/мартенситная) и т. д., в частности для стальных листов, рулонов, слитков, профилей, стальных труб, металлолома и т. п. Не подходит для аустеритной нержавеющей стали (304/316), цветных металлов (алюминия, меди) и неметаллических материалов. Для горячих стальных заготовок с температурой >200 °C необходимо выбирать высокотемпературную версию (серия KL-EM-HT, термостойкость до 600 °C, специальная обмотка + высокотемпературные магнитные полюса).
Вопрос: Нужно ли периодически заменять аккумуляторы, обеспечивающие сохранность магнитных данных при отключении питания?
Ответ: Да. Расчетный срок службы аккумулятора составляет ≥3 года или 500 циклов заряда-разряда (в зависимости от того, что наступит раньше). Рекомендуется проверять емкость аккумулятора раз в 2 года (с помощью тестера внутреннего сопротивления аккумуляторов FLUKE BT510) и заменять его, когда емкость снизится ниже 80–100 % от первоначального значения. Система HMI автоматически регистрирует количество циклов заряда-разряда аккумулятора и текущий процент емкости, а по истечении срока службы выводит всплывающее окно с напоминанием о замене. Стоимость замены аккумулятора составляет около 1 800 юаней за комплект (48 В/40 А·ч, необслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор).
Вопрос: Требуется ли при модернизации электромагнитного притяжного устройства замена подъемного механизма крана?
Ответ: Нет, не требуется. Электромагнитный захват подвешивается к крюку крана с помощью цепи или жесткого подвеса; способ монтажа такой же, как у обычных подъемных приспособлений. Для электрооборудования достаточно подключить питание 380 В переменного тока от контактного рельса крана и проложить линию управления от шкафа управления к интерфейсу HMI или пульту дистанционного управления. Время выполнения работ по модернизации составляет примерно 1 день (без учета времени простоя крана). Если в контактном рельсе крана изначально отсутствуют резервные жилы, необходимо добавить дополнительные жилы в контактное рельсо или использовать беспроводное дистанционное управление.
Вопрос: Как обеспечить синхронное управление несколькими электромагнитными присосками, включенными параллельно?
Ответ: При параллельном подключении нескольких устройств (например, при подъеме 4 больших стальных листов) в системе предусмотрен один ведущий блок и несколько ведомых блоков. ПЛК ведущего блока рассылает по PROFINET IRT команды на возбуждение/размагничивание/сохранение магнитного поля, время отклика ведомых блоков составляет ≤1 мс. Ток каждого присоса контролируется независимо; при появлении аномалий в токе любого присоса (отклонение > ±10%) система подает сигнал тревоги и останавливает подъем. Максимальное количество устройств в параллельном режиме — 8, общая грузоподъемность может достигать 100 т.
