e-hak24.pl - producent zawiesi pasowych, wężowych i łańcuchowych
e-hak24.pl - producent zawiesi pasowych, wężowych i łańcuchowych

Przegląd systemów sterowania maszyn cz. II – ewolucja systemów

Ewolucja maszyn - ogólna charakterystyka

W dziejach ewolucji maszyn miejsce szczególne zajmuje Leonardo da Vinci (1452-1519) – renesansowy artysta włoski, a także architekt, filozof, muzyk, pisarz, odkrywca, matematyk, mechanik, anatom, wynalazca i geolog [1].Człowiek od samego początku swojej historii tworzył koncepcje ułatwiające mu życie – od najprostszych elementów maszyn (m.in. klina, dźwigni, kołowrotu itp.), poprzez zastąpienie wynalazku tarcia posuwistego wynalazkiem tarcia tocznego (koło), a także XIII-wieczne zegary z mechanizmami grawitacyjnymi, XVI-wieczne zegary sprężynowe, aż po  znaczne przyspieszenie rozwoju technicznego, którym niewątpliwie był czas rewolucji przemysłowej, owocujący powstaniem maszyn parowych.
Systemy ewoluują wraz z rozwojem technologii oraz bazujących na nich możliwości technicznych samych maszyn.
 
 

Systemy sterowania mszynami

„... Jako inżynier, Leonardo tworzył projekty wyprzedzające jego czas, opracowując koncepcje helikoptera, czołgu, wykorzystania tektoniki płyt, podwójnego kadłuba łodzi i wielu innych innowacji. Względnie mała liczba jego pomysłów została wcielona w życie za jego czasów. Niektóre z jego pomniejszych pomysłów, takie jak automatyczna nawijarka do szpul czy maszyna do sprawdzania wytrzymałości drutu na rozciąganie, weszły do świata techniki bez większego rozgłosu.” [1].
 
Warto również wspomnieć o wkładzie w rozwój maszyn naszego polskiego naukowca, „architekta polskiego” Stanisława Solskiego (1622-1701), będącego autorem pierwszego polskojęzycznego podręcznika technicznego z dziedziny budowy maszyn (XVII wiek).
 
„… W 1654 roku udał się do Turcji, jako członek poselstwa Bieganowskiego. W poselstwie tym brał udział między innymi Jan Sobieski, przyszły król Polski, z którym Solski prawdopodobnie nawiązał wówczas znajomość. Stanisław pozostał tam do 1661 roku jako kapelan jeńców polskich i ruskich, przebywających w niewoli tureckiej. Nauczył się tureckiego. Już wówczas interesował się naukami ścisłymi, planował skonstruować Perpetuum mobile. Po powrocie do kraju z wykupionymi jeńcami, pełnił przez rok funkcję prokuratora Prowincji Polskiej. Zaraz po powrocie zaprezentował hydrauliczną maszynę, mającą nigdy się nie zatrzymać. Opublikował również dwie prace dotyczące mechaniki: Machina motum perpetuum exhibens i Machina exhibendo motki perpetuo artificiali idonea.” [3].
 
Rozwój przemysłu transportu bliskiego na ziemiach polskich został zapoczątkowany w Hucie Zgoda. To tu powstały pierwsze dźwignice – żuraw parowy z okresu 1895-1849 (rys. 3).
 
Rozwój konstrukcji urządzeń transportu bliskiego oznaczał rozwój ich systemów napędowych – rozpoczynając od urządzeń mechanicznie napędzanych, poprzez maszyny parowe, aż po systemy napędowe elektryczne,  hydrauliczne, pneumatyczne czy hybrydowe (połączenie kilku rodzajów układów napędowych). Znacząca większość urządzeń transportu bliskiego opiera się na napędach elektrycznych, których główny rozwój nastąpił w XX wieku.
 
Do obsługi dźwignic stosowano początkowo pojedyncze napędy elektryczne. W swojej budowie urządzenia te zawierały wówczas często tylko jeden silnik napędowy oraz układy cięgien i sprzęgieł do przełączania poszczególnych mechanizmów. Napęd sterowany był bezpośrednio za pomocą łączników. Wraz z postępem technicznym obniżały się koszty napędów elektrycznych oraz ich eksploatacji, co z kolei umożliwiało zastosowanie niezależnych pojedynczych napędów do każdego z mechanizmów (osobno jazda suwnicą, osobno jazda wózka i osobno mechanizm podnoszenia).
 
Takie rozwiązania konstrukcyjne wymagały z kolei zastosowania systemu połączeń elektrycznych pomiędzy ruchomym wózkiem, a kabiną sterowniczą. Używano do tego systemu trolei umieszczanego na dźwigarze suwnicy, przekazującego zasilanie na napędy ruchomych mechanizmów podnoszenia i jazdy wózka.
 

Silniki indukcyjne pierścieniowe

SIlniki te poprzez zmianę rezystancji w obwodzie wirnika umożliwiały regulację momentu obrotowego silnika, a to oznaczało zmianę prędkości ruchu. Większość tego typu suwnic (do dziś stosowanych w „starych” zakładach produkcyjnych) ma sterowanie tzw. bezpośrednie, poprzez nastawniki w kabinie operatora.  
 
„Większe” dźwignice sterowane były z poziomu suwnicy (kabiny), bądź z poziomu roboczego za pomocą łączników i cięgien (tzw. lejców).
 
W przypadku „mniejszych” dźwignic (o udźwigu poniżej 5,0 t), wyposażonych w niewielkie napędy, spotykano sterowanie stycznikowe, co umożliwiało dodatkowe wyposażenie ich w podwieszane kasety sterownicze z przyciskami.
 
Intensywny rozwój techniki stał się powodem stopniowej rezygnacji z silników pierścieniowych, które zostały zastąpione tańszym rozwiązaniem – silnikiem klatkowym.
 
W „mniejszych” dźwignicach zaczęto stosować silniki z podwójnymi uzwojeniami (napędy 2-biegowe), które są sterowane za pomocą układów stycznikowych.
 

Największe dźwignice

„Większe” dźwignice wyposażono w napęd z silnikami klatkowymi, którymi sterowano przy uzyciu przetwornic częstotliwości. Wprowadzenie tych ostatnich umożliwiło „milowy” postęp w rozwoju układów elektronicznych i procesowych.
 
Pierwsze przetwornice tyrystorowe były ograniczone technicznie, posiadały jednak możliwości regulacji prędkości silnika klatkowego. Oparte na tranzystorach mocy i procesorach nowoczesne przetwornice umożliwiają sterowanie wektorowe, które pozwala (przy odpowiednio dobranych środkach technicznych) utrzymać pełen moment obrotowy silnika nawet przy zatrzymaniu wirnika i zwolnieniu hamulców.
 
Rozwój elektroniki przyczynił się do wprowadzenia na rynek systemów sterowania bezprzewodowego, np. radiowego. Dzięki nowym rozwiązaniom i zdublowaniu zabezpieczeń systemu kodowania transmisji, sterowania te są równie bezpieczne jak system sterowania urządzeniem z pomocą kasety z przewodem czy stanowisk w kabinie.
 
Dzisiejsze tendencje rynkowe wymagają zwiększenia wydajności, a tym samym są źródłem dalszego rozwoju w kierunku automatyzacji i robotyzacji procesów technologicznych. Coraz więcej dźwignic wyposażanych jest w układy antywahaniowe, funkcje pozycjonowania, systemy komunikacji z maszynami linii produkcyjnej lub w tzw. funkcję samodzielnej pracy w wyznaczonym obszarze (przeładunek towaru, automatyczne magazynowanie itp.).
 
Bibliografia:
[1] http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Leonardo_self.jpg
[2] Praca zbiorowa: Wynalazki Leonarda da Vinci, Wydawnictwo DEBIT sp. j. 2013
[3] Aleksy Pietkiewicz, Roman Sobolski: „Dźwignice”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1969.
[4] Bogdan Baranowski, Sebastian Głowala, Rafał Mostowski, Piotr Pohl, Maciej Sydor, Dariusz Torzyński, Grzegorz Wieloch, Marek Zabłocki: „Podstawy konstrukcji napędów maszyn. PKM 2.”, Wydawnictwa Politechniki Poznańskiej, Poznań 2007.
[5] https://lh6.googleusercontent.com/-n_VveSgVlaw/T52kqNUQItI/AAAAAAAABvU/UOrefbiu3fs/s800/%2540DSCF6631.jpg
[6] http://dawnadabrowa.pl/?phrase=suwnica+
[7] Dokumentacja wewnętrzna –  Przedsiębiorstwo HAK Sp. z o.o.
0
Lista
0
Koszyk