Применение ПЛК, ЧМИ и ПЧ на земснарядах

1. Предисловие

    Земснаряд бурового типа – судно, которое добывает строительные материалы, не относящиеся к рудам. Работает с использованием специального насоса, который откачивает подводный песок или ил. Поднятый материал выгружается в специальное место по отстойной трубе. После первой и второй промывки песка получается готовый материал, который транспортируется конвейерными лентами на судно для песка. Машина применяется для мобильной работы на больших реках в прибрежных портах и при дноуглубительных работах с песком. Грузоподъемность земснаряда для добычи речного песка от десятков тонн до тысяч тонн. Земснаряд на большой реке хорошо автоматизирован и обычно одна машина может быть полноценной производственной единицей. Эта единица поднимает песок, отделяет гравий, просеивает полученный песок и промывает его до готового продукта.

2. Недостатки оригинального метода работы Основываясь на состоянии оборудования и результатах первоначального анализа режима управления, существуют следующие недостатки: 

• Скорость вращения ковшового колеса нужно постоянно регулировать в зависимости от количества песка. Песок на песчаном карьере нестабильный, что увеличивает трудоемкость рабочих, а ручное управление приводит к нестабильности всей системы: иногда двигатель транспортного ковша может застрять из-за чрезмерного количества песка в связи с неточной оценкой подаваемого материала или несвоевременной регулировке подачи.
• Сложная схема запуска устройства не отслеживает аварию в конкретной точке, что приводит к дополнительным проблемам с электросистемой судна.
• Оригинальный метод управления не имеет адаптивной способности к скорости и управлению с замкнутым контуром. Ручная регулировка неизбежно приводит к перерасходу энергии, что увеличивает нагрузку на судовые электрогенераторы и ухудшает эффективность всей системы.

3. Решение по автоматизации

В основной части используется система из программируемого логического контроллера плюс модули аналогового ввода и вывода (14-битный модуль). Это необходимо для сбора данных и анализа сигналов в системе. К ПЛК подключена панель оператора (человеко-машинный интерфейс, ЧМИ), где пользователи могут устанавливать различные рабочие кривые в соответствии с необходимыми технологическими потребностями. В результате чего система самостоятельно настраивает ряд других параметров для корректной работы. Сенсорный экран панели оператора позволяет осуществлять переключение режимов управления, наблюдать и контролировать оборудование во время работы. Приводная часть – это ключевой продукт комплекта: преобразователь частоты, который является одной из моделей приводов среднего напряжения. Вся система может эффективно решать проблемы плавного пуска, управления ковшовым колесом, электрической защиты и т.д.

 4. Преимущества системного решения

• Плавная работа. Система автоматически регулирует скорость добычи песка благодаря управлению с замкнутым контуром. Дополнительно уменьшается шанс отказа, по сравнению с ручным управлением.
• Сокращение числа операторов: на каждом судне имеется в общей сложности восемь колесных ковшей. Ранее требовалось 2 оператора на одно судно, но после автоматизации операторы больше не нужны, что означает экономию труда.
• Очевидный эффект энергосбережения: плавная регулировка в режиме реального времени для уменьшения холостого хода ковшового колеса.
• Адаптивная способность системы к различным нагрузкам. Можно легко регулировать крутящий момент.
• Все устройства управления системой являются промышленными продуктами, разработанными для сложных условий работы. Интеграция аппаратного и программного обеспечения обеспечивает стабильную работу системы, быструю техническую поддержку и послепродажное обслуживание.