Desarrollo de una librería neuronal en control builder 5.1 para controlar el torque de los motores de traslación de un Tripper Car

Abstract

El desarrollo de la tecnología sin duda ha traído consigo grandes beneficios en diferentes ámbitos de nuestra vida, como por ejemplo cuando conducimos un vehículo por una autopista y de pronto tenemos que dar un frenado inadvertido para evitar una colisión o algún accidente, es ahí cuando en la mayoría de los vehículos se accionan mecanismos internos del mismo para evitar que demos vueltas en campana. A estos sistemas de seguridad se les llama ABS (Anti-lock Brake System) el cual es uno de algunos sistemas de seguridad desarrollados con el fin de brindar mayor seguridad a los ocupantes del vehículo.

Si realizamos un análisis de porque un vehículo pierde estabilidad ya sea por una mala maniobra de conducción al dar un giro, frenado inadvertido o superficies resbalosas, nos daremos cuenta que la mayoría de estos eventos incrementa el riesgo de volcadura al perder fricción de alguna rueda con la superficie de contacto. En resumen, podemos decir que estos sistemas de seguridad parten desde el análisis del rozamiento dinámico y estático de una rueda en contacto con superficies, es por ello que la teoría de estas tecnologías ya implementadas nos servirá como referencia para analizar nuestro problema de desbalance de carga por perdida de fricción en un sistema de llenado de tovas de un proceso minero. A este sistema de llenado de tolvas se le conoce como Tripper-Car, el cual está montado sobre cuatro ruedas metálicas y carriles rectos.

La evidencia de deslizamiento o bloqueo de alguna de las ruedas del sistema de traslación del Tripper-Car se observa en los históricos de torque y corriente por cada motor. Para resolver este problema de desbalance de carga por deslizamiento o bloqueo de alguna rueda se implementará una librería neuronal para el control de torque en cada motor a través de variadores de frecuencia de baja tensión.

El sistema de control neuronal fue desarrollado en la plataforma Control Builder 5.1 del System800xA, sistema de control distribuido propietario de la empresa ABB S.A., Las señales de par-motor se integran al sistema de control a través del protocolo Profibus DP, estas señales son calculadas por los variadores de frecuencia ACS800 debido a una configuración tipo DTC (Direct Torque Control) en los mismos. Con esta configuración el variador de frecuencia calcula el par instantáneo de motor y permite un control más preciso del par motor. Por otro lado, para la implementación de la librería neuronal se utilizó un algoritmo de aprendizaje supervisado a fin de entrenar la red neuronal.

The development of technology has undoubtedly brought great benefits in different areas of our lives, such as when we drive a vehicle on a highway and suddenly we have to inadvertently braking to avoid a collision or an accident, that's when in Most of the vehicles are activated internal mechanisms of the same to avoid that we give turns in bell. These security systems are called ABS (Anti-lock Brake System) which is one of some security systems developed in order to provide greater security to vehicle occupants. If we carry out an analysis of why a vehicle loses stability either due to a bad driving maneuver when turning, inadvertent braking or slippery surfaces, we will realize that most of these events increase the risk of rollover when losing friction from a wheel with the contact surface. In summary, we can say that these safety systems start from the analysis of the dynamic and static friction of a wheel in contact with surfaces, which is why the theory of these technologies already implemented will serve as a reference to analyze our load unbalance problem. due to friction loss in a mining process bucket filling system. This hopper filling system is known as Tripper-Car, which is mounted on four metal wheels and straight rails. Evidence of slippage or blocking of any of the wheels of the Tripper-Car travel system is observed in the historical torque and current for each motor. To solve this problem of load unbalance due to sliding or blocking of a wheel, a neural library will be implemented to control torque in each motor through low voltage frequency inverters. The neural control system was developed on the Control Builder 5.1 platform of the System800xA, a distributed control system owned by the company ABB SA, The torque-motor signals are integrated into the control system through the Profibus DP protocol, these signals are calculated by ACS800 frequency inverters due to a DTC (Direct Torque Control) type configuration in them. With this configuration, the frequency inverter calculates the instantaneous motor torque and allows a more precise control of the motor torque. On the other hand, for the implementation of the neural library, a supervised learning algorithm was used in order to train the neural network.