Sterowanie rozproszone na bazie magistrali CANbus w oczyszczarce tłucznia OT84

Wzrost zapotrzebowania na transport oraz coraz wyższe wymagania dotyczące prędkości i komfortu podróży powodują konieczność zapewnienia lepszej jakości torów kolejowych. Do tego celu wymagane jest budowanie maszyn, które będą w stanie sprawnie, przy zachowaniu wysokich rygorów jakościowych, wypełnić powyższe zadania. Przykładem takiej maszyny jest oczyszczarka tłucznia  OT84 zbudowana przez firmę ZPS Sp. z o. o. ze Stargardu Szczecińskiego we współpracy z Bosch Rexroth  Sp. z o. o.

Oczyszczarka tłucznia jest wyspecjalizowanym pojazdem (maszyną kolejową) wyposażonym w napędy hydrauliczne, które realizują złożoną operację wydobycia, oczyszczenia i wstępnego rozsypania tłucznia znajdującego się pod maszyną. Część pomiarowa daje możliwość przygotowania odpowiedniego pochylenia toru.

Do realizacji powyższych zadań służą zespoły: podnoszenia toru, łańcucha wydobywającego tłuczeń, systemu oczyszczania oraz podajniki transportujące i rozściełające, a także napęd jazdy.

W trybie pracy mechanizm podnosząco-nasuwający unosi w środkowej części tor z podkładami. Pod torem zapina się łańcuch, który wybiera tłuczeń i transportuje go na przesiewacz oczyszczający. Po oczyszczeniu tłuczeń, za pomocą przenośników, kierowany jest z powrotem pod tor, a nieczystości transportowane są na specjalne wagony za maszyną.

Aby wykonywanie tych złożonych operacji było możliwe, zastosowano sterowanie rozproszone systemu BODAS. Każdy z opisanych powyżej podzespołów posiada odrębny sterownik obsługujący elementy sterowania (czujniki, zadajniki i elektrozawory hydrauliczne). W maszynie zastosowano cztery sterowniki typu RC8-8/22 (dla zespołów jazdy, przenośników, łańcucha oraz przesiewacza) oraz jeden RC36-20/30 będący najbardziej rozbudowaną wersją sterownika w typoszeregu RC. Wszystkie komunikują się ze sobą za pomocą magistrali CANbus, wymieniając najistotniejsze informacje dotyczące wartości zmiennych procesowych, sterujących, jak i informacje o zakłóceniach i błędach. Sterownik RC36-20/30 pełni funkcję nadrzędną monitorującą i zarządzającą pracą pozostałych sterowników oraz wypełnia zadania związane z obsługą interfejsów komunikacyjnych (wyświetlaczy, joysticków, zadajników, sterowników radiowych). Ponadto steruje on także pomocniczymi funkcjami hydraulicznymi, jak: klimatyzacja, sygnalizacja świetlana oraz inne. Pomimo funkcjonowania sterowania jako całości składającej się z pięciu sterowników, każdy pozostały sterownik został skonstruowany tak, aby móc pełnić daną funkcję autonomicznie, nawet w innej maszynie.

Układ sterowania kontroluje pracę ma­szy­ny i wyręcza operatora z wielu czynności. Dzięki automatyzacji zadań może się on skupić na poprawności procesu wydobycia i rozściełania tłucznia. Obsługa przenośników taśmowych i przesiewacza oraz jazdy roboczej została częściowo zautomatyzowana. Przenośniki i przesiewacz są uruchamiane automatycznie, a ich prędkość regulowana. W przesiewaczu automatycznie regulowane jest również przechylenie tak, aby jego praca była optymalna. Napęd jazdy roboczej natomiast dostosowuje swoją prędkość do obciążenia stawianego przez łańcuch wydobywający tłuczeń, aby uniknąć uszkodzeń i poślizgów. W każdej chwili operator ma możliwość, w szczególnych przypadkach, pracy w trybie ręcznym. Elektroniczny system sterowania umożliwia monitorowanie pracy układu napędu i sterowania oraz reagowanie na zakłócenia. Zapewnia to optymalne warunki pracy oraz bezpieczeństwo i trwałość maszyny.

Istotnym elementem w układzie sterowania są magistrale CANbus, które  umożliwiają przesyłanie informacji w postaci cyfrowej pomiędzy sterownikami jak i urządzeniami peryferyjnymi. W oczyszczarce tłucznia zastosowano aż 69 urządzeń z magistralą CAN w tym, obok sterowników, aż 58 modułów wejść/wyjść oraz 5 wyświetlaczy. Zastosowanie ma­gi­strali CANbus wy­­nikało z konieczności spełnienia wymagań producenta. Najistotniejszym z wymagań było zmniejszenie ilości połączeń kablowych z dużą liczbą elementów pomiarowych i wykonawczych. Umożliwiło to wykonanie bardziej kompaktowego układ sterowania. Kolejnym wymaganiem było zagwarantowanie pewności sterowania poprzez wyeliminowanie zakłóceń na długich połączeniach elektrycznych.

Magistrala komunikacyjna typu CANbus ułatwia rozbudowę systemu o dodatkowe elementy (czujniki, zadajniki, moduły komunikacyjne, GSM/GPS) oraz umożliwia sterowanie rozproszone (autonomiczność i bliskość do elementów mierzonych i sterowanych). W celu obsługi wszystkich elementów utworzono 7 odrębnych magistrali komunikacyjnych podzielonych w taki sposób, aby uszkodzenie jednej nie powodowało unieruchomienia całej maszyny.

Zastosowanie sterowania Rexroth znacząco uprościło i przyspieszyło sterowanie pojazdem (poprawiając również jego przebieg) oraz zapewniło większe bezpieczeństwo i zmniejszenie przestrzeni potrzebnej do napędów i sterowania.

Więcej informacji TUTAJ