Компания «Круд Хеви Индастриз» представила решение для медленного микроподвижного подъема кранов — специальное усовершенствование для прецизионной установки и центрирования
📌 Решение компании «Круд Хеви Индастриз» для медленного микроподвижного подъема кранов
Решение по модернизации системы медленного подъема с частотно-регулируемым приводом и замкнутым контуром управления, разработанное специально для задач прецизионной установки и центрирования. Используются частотно-регулируемые приводы серии MD500 компании Huichuan (векторное управление с замкнутым контуром + обратная связь от энкодера с PG-картой) в сочетании с ПЛК Siemens S7-1200, что обеспечивает плавную бесступенчатую регулировку скорости подъема в диапазоне 0,5–12 м/мин, режим сверхнизкой скорости 0,5–2 м/мин, плавное управление ускорением и замедлением по S-кривой, а также точность позиционирования ±1–3 мм. Решение позволяет сохранить исходный двигатель, редуктор и тормоз, модернизируя только систему регулирования скорости и электрический шкаф управления; срок выполнения работ составляет 3–5 дней. Модернизация уже проведена на 68 кранах в 22 китайских предприятиях, что позволило повысить совокупную производительность примерно на 451–3 т.
Компания «Круд Хеви Индастриз» объявила об официальном выпуске решения для медленного микроподвижного подъема кранов. Данное решение предназначено для таких сфер, как подъем пресс-форм, сборка двигателей, монтаж прецизионного оборудования и работа с ядерным топливом, где предъявляются строгие требования к скорости подъема и точности позиционирования, В нём используется технология медленного микроподвига, основанная на векторном управлении с замкнутым контуром с помощью частотно-регулируемого преобразователя и обратной связи по скорости с датчиком, что позволяет снизить минимальную скорость подъёма обычных мостовых кранов с 1,5–3 м/мин (двухскоростной режим) до 0,5 м/мин, одновременно значительно повышая плавность запуска и остановки, а также точность позиционирования.
Следующие данные взяты из руководства по применению частотно-регулируемых приводов серии MD500 компании Huichuan (№ 19001530-AQ, Rev.10, март 2024 г., стр. 89 — таблица точности векторного управления с замкнутым контуром, стр. 122 — инструкции по подключению PG-модулей), технического руководства по инкрементальному энкодеру Omron E6B2-CWZ6C (CSM_E6B2-CWZ6C_DS_J_3_2, OMRON, 2023 г.), Руководство по функциям управления движением Siemens S7-1200 (A5E04945111-AQ, 2024 г., стр. 56, описание параметров S-кривой), ISO 12480-1:1997 «Крены. Использование. Часть 1: Общие положения» (стр. 14, таблица A.1, предельные значения ускорения) и база данных эксплуатации 22 проектов по модернизации компании Krud Heavy Industry (с января 2022 г. по июнь 2026 г., номера проектов KL-MS-2022-001–022).
Суть технического решения
Суть решения по медленному микропереключению заключается в том, чтобы, сохранив исходный подъемный двигатель крана (как с обмоточным ротором, так и с асинхронным двигателем с «клеточным» ротором) и редуктор, модернизировать систему регулирования скорости с открытым контуром/ступенчатой регулировкой до системы векторного регулирования скорости с замкнутым контуром и обратной связью по скорости с датчиком.
Конфигурация системы: частотно-регулируемый привод серии MD500T компании Huichuan (мощность подбирается в соответствии с номинальной мощностью исходного двигателя: для мощности до 45 кВт — MD500T45GB-NA, для мощности свыше 45 кВт — MD500T75GB-NA, точность регулирования скорости в векторном режиме с замкнутым контуром ±0,051 TP3T, см. таблицу 6-1 на стр. 89 руководства) + инкрементный энкодер (Omron E6B2-CWZ6C, разрешение 1024 P/R, дифференциальный выход по фазам A/B/Z, максимальная частота отклика 100 кГц, см. таблицу технических характеристик на стр. 2 документа Omron CSM_E6B2-CWZ6C_DS_J_3_2) + плата PG (Huichuan MD34PG01, поддержка дифференциального входа ABZ, максимальная частота отклика 500 кГц, см. таблицу 7-2 на стр. 122 руководства по эксплуатации Huichuan MD500) + ПЛК Siemens S7-1200 (осуществляет управление ускорением и замедлением по S-кривой + многоступенчатое регулирование скорости/аналоговое задание скорости + связь по PROFINET). Точность регулирования скорости ±0,051 TP3T от номинальной частоты (векторный режим с замкнутым контуром), диапазон регулирования скорости 1:1000.
Управление ускорением и замедлением по S-кривой
В традиционных подъемных механизмах крана используется ступенчатое задание скорости (прямое задание фиксированной частоты на преобразователе частоты), что приводит к возникновению ударного ускорения (Δa = 0,3–0,5 м/с²) при пуске и остановке, а также к сильным колебаниям груза. Схема медленного микроперемещения реализует S-образное ускорение и замедление в программе ПЛК: ускорение линейно увеличивается от 0 до заданного максимального значения (например, 0,1 м/с²), затем следует участок движения с постоянной скоростью, после чего происходит линейное замедление до 0; коэффициент изменения ускорения Jerk = 0,05–0,2 м/с³ на протяжении всего процесса является регулируемым (см. ISO 12480-1: 1997 «Крены. Использование. Часть 1: Общие положения», таблица A.1, рекомендуемые предельные значения ускорения для контроля раскачивания груза (ускорение при прецизионной подъемной операции ≤ 0,1 м/с², для обычной перегрузки ускорение ≤ 0,3 м/с²), а также руководство по функциям управления движением Siemens S7-1200 (A5E04945111-AQ, 2024, пример на стр. 57: время разгона по S-кривой при Jerk = 0,1 м/с³ составляет примерно 3,5 секунды). Фактическое время разгона по S-кривой составляет примерно 2–3 секунды (стандартный режим) или 4–6 секунд (прецизионный режим), амплитуда колебаний груза при запуске и остановке ≤ ±5 мм (при традиционном ступенчатом заданном значении — примерно ±30–50 мм).
Сферы применения и конфигурации
Решение с медленным микропереключением предлагается в трёх стандартных конфигурациях:
Данные о результатах реконструкции
По данным статистики, полученной в рамках проекта по модернизации 68 единиц оборудования:
Типичные примеры
Два двухбалочных мостовых крана модели QD грузоподъемностью 20 т (номер проекта KL-MS-2025-015) в сборочном цехе одного из предприятий по производству прецизионного оборудования, оснащенные двухскоростными двигателями (8 м/мин и 2 м/мин), предназначенные для подъема и перемещения шпиндельных блоков прецизионных станков (весом 8–12 т). До модернизации: на низкой скорости (2 м/мин) возникали сильные удары при центрировании, что требовало ручной регулировки двумя монтажниками путем толкания и тяги; время, затрачиваемое на одно центрирование, составляло около 8–12 минут; ежемесячно из-за ударов происходило около 1–2 случаев столкновений шпиндельных блоков (стоимость ремонта составляла около 3 000–8 000 юаней за каждый случай). После модернизации (версия для прецизионной сборки — 72 000 юаней/шт. × 2 = 144 000 юаней): плавный запуск по S-кривой на микроскоростной передаче 0,5 м/мин, точность позиционирования ±1 мм, время одной операции позиционирования составляет около 2–3 минут, количество столкновений сократилось до нуля. Ежегодная экономия на ремонте повреждений от ударов составляет около 66 000 юаней + экономия на трудозатратах при сборке около 82 000 юаней = 148 000 юаней, срок окупаемости составляет около 11,7 месяцев.
Таблица сравнения технических характеристик
| Элементы сравнения | До модернизации (двухскоростной / с открытым контуром) | После модификации (частотно-регулируемый режим с замкнутым контуром и медленным микропереключением) |
|---|---|---|
| Минимальная скорость подъема | 1,5–3 м/мин (двухскоростной режим, низкая скорость) | 0,5 м/мин (≤0,1 м/мин — по заказу) |
| Способы регулирования скорости | 2–3-я ступень | Бесступенчатая плавная регулировка в диапазоне 0–12 м/мин |
| Точность регулирования скорости | ±1 Гц (V/F в режиме открытого контура) | ±0,05 Гц (векторное управление с обратной связью + PG) |
| Точность позиционирования | ±10–20 мм | ±1–3 мм |
| Амплитуда колебаний при запуске и остановке | ±30–50 мм | ≤±5 мм (S-кривая) |
| Время однократной центровки | 45–90 секунд | 8–20 секунд |
| Среднемесячное количество ДТП с наездом | 1–2 раза (вследствие операционных ударов) | 0 раз |
| частотно-регулируемый привод | 无 | Векторный привод с замкнутым контуром управления серии MD500 компании Huichuan |
| кодер | 无 | Omron E6B2-CWZ6C 1024P/R |
| Способы управления | Управление кулачком/контактор | ПЛК S7-1200 + S-кривая |
| Количество модернизированных единиц | — | 22 предприятия / 68 единиц |
Дополнительная информация по этой теме:Модернизация системы управления кранами компании «Круд Хеви Индастри» с внедрением интеллектуальных технологий — переход от реле к интегрированной системе на базе ПЛК и частотно-регулируемого привода、Выбор и наладка систем частотного регулирования скорости мостовых кранов: сравнительный анализ проектов G120/ACS880/ATV930
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Подходит ли схема с медленным микропереключением для всех мостовых кранов?
Ответ: Подходит. При условии, что подъемный механизм крана оснащен приводом на основе асинхронного электродвигателя и редуктора, в любом случае можно реализовать медленное микроперемещение путем модификации системы регулирования скорости. Модернизация была проведена на 68 кранах, включая модели LD (5–10 т, 22 крана), LH (10–20 т, 18 кранов) и QD (16–100 т, 28 кранов). Для высокоскоростных кранов с высотой подъема > 30 м или скоростью подъема > 20 м/мин режим медленного хода реализуется в качестве дополнительной функции (без ущерба для характеристик исходного высокоскоростного режима).
Вопрос: Повлияет ли модернизация на исходную скорость подъема?
Ответ: Это не влияет. Система предоставляет возможность переключения между двумя режимами — ”быстрый” и «медленный» — оператор может переключаться между ними одним нажатием кнопки через интерфейс HMI или пульт дистанционного управления. В быстром режиме сохраняется исходная номинальная скорость (например, 8 м/мин), а в медленном режиме включается микроскорость по S-кривой (0,5–2 м/мин). Ограничения по грузоподъёмности и функции безопасности в обоих режимах полностью совпадают.
Вопрос: Где установлен энкодер? Достаточен ли уровень защиты?
Ответ: Инкрементальный энкодер устанавливается с помощью эластичной муфты на неприводном конце вала подъемного двигателя (или на высокоскоростном валу редуктора) и подключается с помощью защитного кожуха из нержавеющей стали (IP65) и авиационного разъема. Сигнальный кабель энкодера представляет собой двухслойный экранированный витой провод (LAPP UNITRONIC LiYCY 4×0,34 мм²), проложенный на расстоянии не менее 300 мм от силового кабеля частотно-регулируемого привода. Показатель отказов энкодеров в уже реализованных проектах составляет менее 0,5 случая в год.
Вопрос: Изменится ли порядок работы после модернизации?
Ответ: Способы управления остаются прежними (пульт ДУ, пульт синхронизации или наземный пульт управления). Добавлен сенсорный экран HMI для переключения между режимами быстрого и медленного хода, настройки параметров S-кривой (ускорение/ускорение ускорения) и просмотра значений обратной связи по скорости. В режиме медленного хода кнопка подъема на пульте дистанционного управления/пульте синхронизации переключается в режим точечной микрорегулировки (одно нажатие обеспечивает подъем примерно на 2–5 мм, в зависимости от заданного значения скорости), что позволяет точно контролировать положение груза. Оператор может освоить эту функцию после 1 часа обучения.
