Запровадження
Екскаватор можна побачити на будь-якому будівництві у місті. Зі звичайним екскаватором справляється один машиніст. Для керування йому не потрібна складна система автоматизації.
Але якщо екскаватор в рази більший за звичний і досягає висоти п'ятиповерхового будинку, в його ківш можна помістити Ленд Крузер, а «начинка» складається з електродвигунів, тросів і шестерень, розміром з автомобіль? І працює він у вугільних та гірських кар'єрах, 24 години на добу/7 днів на тиждень 30-40 років поспіль?
Такий екскаватор – промислова система, обслуговування якої коштує дуже дорого.
Автоматизація технологічних процесів знижує вартість експлуатації промислової системи. Автоматизована система управління технологічним процесом називається АСУ ТП. Екскаватор, подібний до описаного, не виняток.
То що це за екскаватор? Яка АСУ ТП у ньому використовується?
Про які екскаватори мова?
Йдеться про кар'єрні екскаватори. На таких машинах розробляють гірські та вугільні кар'єри.
Розміри: кар'єрні екскаватори сягають висоти п'ятиповерхового будинку.
Переміщення: екскаватор переміщається за допомогою гусеничного ходового візка. Візок складається з:
- гусеничних рам;
- гусениць;
- приводів ходу;
- контуру змащення ходового візка.
Копання: для копання кар'єрних екскаваторів використовують механізм «Пряма лопата». Механізм складається з ковша, рукояті та стріли. Ківш кріпиться на рукояті. Рукоятка призначена для надання ковшу поступального переміщення. Вона розташовується поперечно стрілою. На стрілі встановлено напірний механізм, який і здійснює напірне та зворотне переміщення рукояті з ковшем. Складна система канатів наводить даний механізм у рух.
Пристрій (склад): екскаватор складається з трьох укрупнених вузлів:
- робоче обладнання;
- поворотна платформа із механізмами;
- ходовий візок.
Робоче обладнання було описано вище - це якраз і є механізм "Пряма лопата".
Кар'єрні екскаватори виконують безліч операцій: копання, поворот корпусу машини, пересування тощо. Для кожної операції призначено окремий двигун. На виконання всіх цих операцій потрібна безліч систем. Усі системи та механізми, як і належить, перебувають у «машинному залі».
"Машинний зал" екскаватора - це поворотна платформа. У ній розташовуються механізм підйому ковша, поворотний механізм, електрообладнання екскаватора із системою управління та контролю, допоміжні механізми, пневмосистема, система централізованого автоматичного змащення.
Умови роботи та термін служби: кар'єрні екскаватори працюють у режимі 24/7, а термін служби справді становить 30-40 років.
Живлення / паливо: кар'єрні екскаватори працюють електрикою. Кожна гірська ділянка розрізу одержує електроенергію від підстанції напругою 35/6 кВ.
Яка автоматизація екскаваторів на борту
Кар'яний екскаватор – це промислова система. Завдання експлуатації екскаватора подібні до завдань експлуатації промислового об'єкта:
- контроль параметрів системи пересування;
- моніторинг зношування обладнання;
- захист обладнання від зовнішніх та внутрішніх загроз: перевантаження, короткі замикання тощо;
- енергооблік;
- контроль за положенням екскаватора;
- огляд обладнання під час роботи;
- контроль "сліпих зон";
- моніторинг показників роботи екскаватора;
- ведення журналу подій;
- передача даних централізованого обліку.
З усіма цими завданнями справляється один оператор. Це можливо завдяки автоматизації.
АСУ ТП «на борту» екскаватора включає такі системи:
Для моніторингу параметрів пересування встановлюються контролери. Оператор стежить за такими параметрами: робота систем керування приводів, температура нагріву вузлів системи, тиск у пневмосистемі, густе мастило.
Для обліку спожитої та відданої активної та реактивної електричної енергії встановлюється лічильник електроенергії.
Сліпі зони, робота механічного обладнання та робочий вибій виводяться на екран оператора. Для цього встановлюються відеокамери.
Для обчислення та обліку показників роботи екскаватора використовуються дані з контролерів. Показники обчислюють за певний часовий інтервал: за зміну, за місяць, за бригадами.
Усі події зберігаються в журнал подій та зберігаються необхідний інтервал часу.
Як організовано передачу даних?
Як уже згадувалося вище, екскаватор складається з ходового візка та поворотної платформи.
Поворотна платформа може вільно обертатися на 360 градусів щодо ходового візка. Для передачі між цими двома частинами дуже проблематично використовувати дроти. Вони дуже швидко перетираються.
Дані між частинами екскаватора передаються Wi-Fi. У базі та поворотній платформі встановлюються функціональні модулі Wi-Fi WLAN 5100 від спільно зі спеціальними кабелями та всеспрямованими антенами . Усього для сталого зв'язку на екскаваторі встановлено 3 антени.
Також на екскаваторі встановлюється з широкоспрямованою антеною та пристроєм захисту від імпульсних перенапруг .
Структурна схема інформаційної системи кар'єрного екскаватора
Встановлення антен на екскаваторі ЕКГ-20
Як виглядає кабіна оператора?
Кінцевий результат автоматизації для оператора виглядає так:
Джерело: habr.com