В 2014 году на Балтийском заводе был выполнен капитальный ремонт мостового крана грузоподъемностью 30/5 тонн, установленного еще в 50-х гг. прошлого века. Ремонт включал полную ревизию двигателей, тормозов, редукторов, замену электрооборудования и кабины. Проект был реализован на решениях компании Schneider Electric и выполнен силами специалистов компании "Промышленный ресурс". В частности, система управления мостового крана была реализована в соответствии с современной концепцией комплекса средств по автоматизации MachineStruxure компании Schneider Electric, объединяющей компоненты оборудования, проверенные структуры, инженерные решения и функциональные алгоритмы.
Балтийский завод входит в состав государственной Объединенной судостроительной корпорации и является флагманом российского судостроения. За свою историю предприятие произвело более 600 гражданских и военных судов, именно здесь создается современный атомный флот страны. Естественно, такое производство стратегического значения нуждается в надежном и эффективном оснащении. В силу длительного срока эксплуатации грузоподъемных механизмов, работающих на предприятии уже несколько десятилетий, возникла необходимость их модернизации.
Schneider Electric и "Промышленный ресурс" — давние партнеры. Ранее на Балтийском заводе компаниями уже было реализовано два проекта по реконструкции мостовых кранов грузоподъемностью 30/5 и 80/20 тонн. В обоих случаях использовались кресло-пульт XJCD от Schneider Electric с джойстиками XKDF на пять скоростей, а также преобразователи частоты Altivar. Однако эти проекты сложно отнести к категории решений по автоматизации, так как сигналы с джойстиков заводились на дискретные входы преобразователей частоты. Впрочем, такие решения имеют и свои плюсы, среди которых простота и высокая ремонтопригодность.
|
|
| Scheme of Crane BZ on MachineStruxure / "Schneider Electric", Ltd |
В ходе капитального ремонта мостового крана, который выполнялся в рамках данного проекта, также использовались многофункциональные преобразователи частоты серии Altivar 71, кресло-пульт XJCD с пятискоростными джойстиками XKDF. Общий объем поставки Schneider Electric включал тормозные сопротивления для подъемно-транспортного оборудования, программируемый логический контроллер (ПЛК) ATV IMC, модули удаленного ввода-вывода Advantys STB, защитно-коммутационное оборудование, светосигнальная аппаратура Harmony и моноблочные шкафы SM. Главным отличием данного проекта от предыдущих стало использование инновационной архитектуры MachineStruxure.
Программный продукт для грузоподъемных механизмов
Платформа MachineStruxure ориентирована на индивидуальные машины и предлагает готовые специализированные решения и алгоритмы для различных применений — грузоподъемное оборудование, насосы, вентиляторы. MachineStruxure объединяет под собой несколько технических компонентов: единое программное обеспечение для автоматизации машин и механизмов — SoMachine, семейство программируемых логических контроллеров (ПЛК) серии Modicon, встроенного контроллера Altivar IMC и готовые, уже протестированные архитектуры систем автоматизации для машин и механизмов. Программирование оборудования линейки MachineStruxure происходит в единой универсальной программной среде SoMachine, то есть программы для ПЛК и для графического экрана пишутся и отлаживаются в одном общем файле-проекте.
Программное обеспечение SoMachine включает библиотеки, специально разработанные для грузоподъемного оборудования. В частности, это блоки, компенсирующие раскачивание груза, отвечающие за адаптивное управление поворотом башенного крана, синхронизацию механизмов, противоперекос при движении мостового крана, автоматизированное управление грейфером и ведение журнала статистики работы механизмов.
Архитектура автоматизированной системы
Ядро автоматизированной системы управления крана — программируемый логический контроллер ATV IMC. Он позволяет построить гибкую систему автоматизации, обладающую широким спектром возможностей. Данный ПЛК разработан и оптимизирован для совместной работы с преобразователями частоты серии Altivar, причем для доступа к параметрам программы может использоваться стандартный графический экран преобразователя частоты.
Применение ПЛК и графического экрана позволяет централизованно производить настройку и корректировку скоростей механизмов и времени разгона с одного экранного меню, причем инженерному персоналу не обязательно проходить обучение и иметь глубокие знания настроек преобразователей частоты Altivar. Такой метод настройки особенно актуален для преобразователей эконом серий без больших графических экранов, а также в тех случаях, когда на один механизм крана установлены несколько преобразователей частоты и несинхронное изменение настроек может привести к некорректной работе.
Контроллер ATV IMC соединен с креслом-пультом с помощью модуля удаленного ввода-вывода Advantis STB одним кабелем по шине CANopen, что заменяет более 30 отдельных проводов. Таким образом, сокращаются расходы на приобретение и монтаж проводов силовых цепей и цепей управления, к тому же остается больше свободных входов и выходов на каждом преобразователе частоты. В схеме исключаются промежуточные реле для задания скоростей от джойстиков. За счет упрощенного подключения кресла-пульта к шкафам исключена возможность ошибок и сокращено время монтажных работ. В итоге решение получается не только более экономичным, но и более надежным.
Преимущества в эксплуатации
Современная система управления на основе платформы MachineStruxure обеспечивает плавную работу мостового крана, исключает ударные нагрузки на редукторы, двигатели, тормоза и металлоконструкции. Снижение нагрузок сокращает износ механизмов и затраты на обслуживание крана. На практике это означает, что ремонтно-механическое подразделение Балтийского завода теперь сможет значительно реже заниматься обслуживанием грузоподъемной техники и забыть про поломки и аварийные остановы.
После капитального ремонта существенно выросла энергоэффективность крана. Внедрение преобразователей частоты обеспечивает экономию не менее 30% электроэнергии по сравнению с прежней контакторной схемой, регулировавшей скорости механизмов включением резисторных сборок в фазные обмотки электродвигателей. Дело в том, что при смене контакторной системы на частотную происходит экономия энергии, рассеиваемой на балластных сопротивлениях в обмотках двигателей с фазным ротором, которые ранее включались для обеспечения пониженных скоростей в оба направления движения привода — и вверх, и вниз. Объединение звена постоянного тока преобразователя частоты позволяет при работе использовать энергию торможения одного механизма другим механизмом крана. Нагрузка на электросеть предприятия происходит с меньшими импульсами.
Новая схема обеспечивает полную предсказуемость выполнения команд оператора, независимо от массы груза, в то время как на контакторных и тиристорных схемах при команде "вниз" до 25-50% усилия может идти на подъем. Симметричность чтения электрической схемы по командам на подъем и спуск упрощает обслуживание, состояние джойстиков удобно диагностировать с помощью светодиодов модуля ввода-вывода STB.
Современная система управления интуитивно понятна и удобна в эксплуатации. Она обеспечивает гибкую настройку времени разгона и торможения, а также скоростей с экранного меню терминала Altivar 71 без углубления в параметры преобразователя частоты. Для эксплуатации также полезен алгоритм адаптивного торможения, который задействуется, когда появляется задание изменить направление движения на противоположное.
Экономическая привлекательность
Schneider Electric был не случайно выбран в качестве поставщика решений для Балтийского завода. Важным конкурентным преимуществом интегратора стала его готовность предложить широкую линейку оборудования с выбором в разных ценовых категориях. Удобство и простота монтажа, дружелюбность настройки и запуска оборудования в эксплуатацию также повлияли на выбор производителя. Реализация проекта в очередной раз доказала, что комплексное решение от единого поставщика обеспечивает наиболее привлекательную стоимость.
Несомненно, проект капитального ремонта мостового крана продемонстрировал только небольшой спектр возможностей, который открывают решения Schneider Electric для промышленности в целом и судостроения в частности. Оснащение технологического оборудования преобразователями частоты неизменно обеспечивает выраженную экономию электроэнергии в самых разных сферах, а системы автоматизации выводят производство на качественно новый уровень. В арсенале Schneider Electric есть еще множество решений для повышения энергетической эффективности и производительности. Об этом свидетельствует масса проектов, реализованных на крупных промышленных предприятиях по всему миру.
