Urządzenia sterujące - sterowanie ze stanowiska w kabinie operatora

Dobór systemu sterowania urządzeniami jest na ogół ściśle powiązany z zastosowaniem konkretnego urządzenia sterowniczego, służącego do komunikacji pomiędzy osobą obsługującą i obsługiwaną maszyną. Na rynku stosuje się kilka standardowych rozwiązań – ich rodzaj ma niebagatelny wpływ na bezpieczeństwo, ergonomię oraz wydajność pracy.

Dobór systemu sterowania, a tym samym również urządzenia pozwalającego na sterowanie, jest szczególnie istotny w przypadku rozwiązań z zakresu transportu bliskiego. Stosowane w transporcie bliskim urządzenia realizują transport wszelkiego typu ładunków na nieduże odległości na terenie zakładów oraz manipulowanie nimi w procesach produkcyjnych, warsztatowych czy magazynowych. Należą do nich m.in. żurawie i suwnice, a także inne urządzenia transportowe, np. wózki, platformy i przenośniki. Każde z nich wymaga zastosowania odpowiednio dobranych rozwiązań z zakresu interfejsu użytkownika. Precyzyjny dobór urządzeń sterowniczych zależny jest od wielu czynników, m.in.:

- charakteru wykonywanych prac i procesów,
- czasu trwania prac i procesów,
- warunków środowiskowych,
- możliwości technicznych obiektu,
- aspektów bezpieczeństwa obsługi,
- czynników ekonomicznych,
- prędkości zastosowanych mechanizmów.

Stanowiska sterownicze w kabinie operatora

Rys. 1. Suwnica bramowa chwytakowa z kabiną sterowniczą

Rys. 2. Suwnica procesowa natorowa z kabiną sterowniczą

Kabina sterownicza wyposażona w stanowisko dla operatora to rozwiązanie stosowane w przypadku największych i najbardziej wymagających urządzeń dźwignicowych, takich jak duże suwnice oraz żurawie. Operator obsługuje urządzenie z góry, z poziomu dźwigarów suwnicy bądź wysięgnika żurawia, co daje mu szerokie pole widzenia pola pracy urządzenia, co jest niezbędne w przypadku transportu bardzo dużych ładunków. Takie rozwiązanie jest niezbędne również w wykonywaniu specjalistycznych prac wymagających widoczności oraz precyzji (np. suwnice przeładunkowe z czerpakiem, suwnice z elektromagnesami).

Rys. 3. Stanowisko sterownicze operatora w kabinie suwnicy

Rys. 4. Kabina sterownicza do suwnicy przed montażem

Stanowiska sterownicze umieszczone w kabinie wyposażone są w fotel oraz dwa boczne pulpity z manipulatorami i przyciskami do obsługi urządzenia. Inne wyposażenie, takie jak ruchomość stanowiska (stałe bądź obrotowe), wyświetlacze, inne panele operatorskie, zależą już od konkretnej aplikacji oraz wymaganej funkcjonalności.

Rozwiązanie posiada swoje zalety oraz wady. Do niewątpliwych zalet należy dobra widoczność obszaru pracy oraz wygoda operatora. Wadą jest konieczność przygotowania w hali odpowiednich punktów dostępu do suwnic z klatką schodową (wejście do kabiny), a także konieczność zaangażowania w pracę innych osób z odpowiednimi kwalifikacjami. Należy do nich np. „hakowy”, odpowiadający za prawidłowe zaczepienie i odczepienie ładunku na haku dźwignicy.

Sterowanie z kasety przewodowej

W przypadku urządzeń transportu bliskiego o mniejszych gabarytach – suwnic, żurawików, wciągarek bramowych, a także urządzeń transportu poziomego takich jak platformy transportowe – stosuje się najczęściej sterowanie z poziomu roboczego. Najpopularniejszym aktualnie sposobem na jego realizację jest sterowanie za pośrednictwem kasety sterowniczej pracującej w systemie przewodowym.

Rozwiązanie tego typu również ma swoje wady i zalety. Zaletą jest możliwość jednoczesnego obsługiwania suwnicy oraz samodzielnego zaczepienia i manipulowania ładunkiem przez operatora, a także przejście do innych zadań produkcyjnych. Taka opcja okazuje się najporęczniejszą w miejscach, w których suwnica pracuje jedynie dorywczo jako pomoc w innych procesach.

Rys. 1. Suwnica podwieszana sterowana z kasety przewodowej.	Rys. 2. Suwnica natorowa sterowana z kasety przewodowej.
Rys. 3. Kaseta sterownicza o uniwersalnym zastosowaniu.

Kaseta sterownicza ma jednak również wadę – jest „przywiązana” do przewodem do urządzenia. W przypadku suwnic możliwe jest zastosowanie przewodu prostego, spiralnego, a także szyny ze ścieżką przewodzącą. Nie stanowi to problemu w przypadku mniejszych urządzeń jak żurawik czy wciągarka bramowa. W przypadku suwnicy wymaga jednak odpowiedniego przygotowania dróg transportowych, a także ograniczenie prędkości mechanizmów jazdy. Zastosowanie tego typu rozwiązań możliwe jest więc wówczas, gdy wykluczona jest możliwość zerwania bądź uszkodzenia przewodów przez jakiekolwiek maszyny albo pojazdy działające bądź mogące się pojawić w bezpośrednim otoczeniu pracy suwnicy.

Sterowanie z poziomu operatora za pośrednictwem systemu radiowego

Wad przewodowej kasety sterowniczej pozwala uniknąć zastosowanie systemu radiowego. Dzięki eliminacji bezpośredniego, kablowego połączenia kasety z suwnicą rozwiązanie to cieszy się coraz większą popularnością i wypiera kasety kablowe. Wpływa na tę sytuację również malejąca cena komponentów elektronicznych.

Sterowanie radiowe spotykane jest w dwóch wariantach nadajników:
- przyciskowe – proste aplikacje z dwustopniową regulacją prędkości,
- manipulatorowe – wielostopniowa bądź bezstopniowa regulacja prędkości, możliwość zainstalowania większej ilości funkcji pod różnymi przyciskami.

Wraz z rozwojem elektroniki i komunikacji bezprzewodowej systemy radiowe podlegają ciągłym unowocześnieniom. Komunikacja dwustronna powoli staje się standardem, umożliwiającym przekazanie informacji zwrotnych do nadajnika (np. wyposażonego w wyświetlacz), np. takich jak sygnały o awariach oraz wyniki pomiarowe w rodzaju wagi zawieszonego ładunku bądź jego przypisanie do konkretnej suwnicy.

Kolejną innowacją stosowaną w komunikacji radiowej jest zastępowanie sygnałów weryfikacji za pomocą podczerwieni na weryfikację za pomocą systemu RFID. Do tej pory nadajniki posiadały funkcję weryfikacji za pomocą wiązki podczerwieni. Wymagało to podejścia operatora z nadajnikiem do suwnicy, na której był zainstalowany czujnik – dopiero w tym kroku następowało nawiązanie łączności pomiędzy urządzeniem sterującym i maszyną, a tym samym możliwość załączenia suwnicy. W nowoczesnych systemach stosuje się rozwiązania z czujnikami radiowej identyfikacji RFID. Może być zrealizowany poprzez umieszczenie czujnika montowany przy łączniku głównym suwnicy – weryfikacja polega wówczas na przyłożeniu nadajnika do czujnika, co umożliwia jego aktywowanie.

Rys. 4. Suwnica natorowa sterowana radiowo.	Rys. 5. Żuraw kolejowy sterowany radiowo.
Rys. 6. Układ sterowania radiowego do urządzeń dźwignicowych.	Rys. 7. Szafy sterownicze.

Technologia RIFD daje również więcej możliwości, np. umożliwia rejestrowanie użytkowników i zdarzeń. Każdy operator posiada własny czujnik RFID w postaci małego breloka, co umożliwia załączenie wybranego nadajnika i zarejestrowanie tego faktu wraz z numerem czujnika. System daje również możliwość późniejszego odczytu oraz identyfikacji operatora. Umożliwia również zastosowanie różnych ustawień i poziomów dostępu dla różnych pracowników – np. różnych wielkości udźwigów w zależności od posiadanych uprawnień.

Inną zaletą systemów radiowych jest możliwość ich pracy w układach TANDEM oraz MASTER-SLAVE. Umożliwia to równoległe sterowanie suwnicami przy pomocy jednego nadajnika, co jest bardzo przydatne przy transporcie długich elementów.

W przypadku zastosowania radiowych systemów sterowania warto zwrócić uwagę na wymagania prawne odnoszące się do systemów sterowania stosowanych w UTB, dotyczące bezpieczeństwa. Użyte rozwiązanie powinno spełniać wymagania odpowiednich dyrektyw z tego zakresu.

Sterowanie ze zdalnych pulpitów sterowniczych

W zestawieniu urządzeń sterujących dźwignicami nie może zabraknąć rozwiązania, które w dobie optymalizacji procesów technologicznych coraz bardziej zyskuje na popularności – sterowania ze zdalnych pulpitów sterowniczych. Stosowane jest w przypadku urządzeń dźwignicowych pracujących w trybie automatycznym lub półautomatycznym, które na wielu etapach swojej pracy nie wymagają stałej obecności operatora. Pulpity operatorskie służą w takich przypadkach głównie do zadawania urządzeniu parametrów pracy, a także – sterowania awaryjnego.

Rys. 8. Suwnica procesowa sterowana z pulpitu sterowniczego.

Rys. 9. Pulpit sterowniczy.

Sterowanie za pośrednictwem paneli dotykowych

Łatwiejszy dostęp do nowoczesnych technologii prowadzi do coraz większej popularności najbardziej zaawansowanych rozwiązań z zakresu urządzeń sterujących, jakimi są panele dotykowe, tzw. „touch panel”. Umożliwiają wprowadzanie parametrów szybsze i łatwiejsze niż w przypadku typowej klawiatury i myszy.

W przypadku urządzeń pracujących w sposób automatyczny bądź półautomatyczny panele dotykowe są jedyną efektywną możliwością skomunikowania się z urządzeniem oraz przeprowadzania kontroli parametrów jego pracy. Są również rozwiązaniem niezbędnym wówczas, gdy istnieje potrzeba dokładnej regulacji parametrów urządzenia w szerokim ich zakresie. Pozwalają również na stałe monitorowanie pracy maszyny oraz jej bieżącej wydajności.

Niewątpliwą zaletą stosowania sterowania za pośrednictwem paneli dotykowych jest ich funkcjonalność niezależna od rodzaju urządzenia, dostosowująca się do funkcjonalności oprogramowania realnie zarządzającego maszyną. Dzięki takiej właściwości panele dotykowe są uniwersalnym i elastycznym urządzeniem.

Wadą tego rodzaju sterowania jest specyfika urządzenia sterującego, które do prawidłowego działania wymaga odpowiednich warunków zewnętrznych. Z tych względów nie stosuje się tego typu sterowania np. w bardzo niskiej bądź bardzo wysokiej temperaturze, obsługa panelu jest bowiem niemożliwa bez ściągania rękawic. W takich sytuacjach urządzenie z panelem dotykowym jest np. montowane poza miejscem pracy, np. na zewnątrz hali produkcyjnej bądź w osobnym, wydzielonym pomieszczeniu.