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Container im Griff

Sensorik am Rotterdamer Containerterminal
Weit über 10.000 Container können moderne, bis zu 400 m lange Containerschiffe  aufnehmen. Aufwendige Technik sorgt für ein reibungsloses Be- und Entladen.

Über 430 Millionen Tonnen Fracht werden jedes Jahr im größten Hafen Europas umgeschlagen. Eine ausgeklügelte Technik sorgt dafür, dass die Logistik nicht ins Stocken gerät. Sensoren geben dabei die entscheidenden Impulse.

Mehr als 34.000 Seeschiffe und 100.000 Binnenschiffe fahren jedes Jahr den Rotterdamer Hafen an. In Maasvlakte, einem Hafenteil direkt an der Nordsee, liegt das riesige Containerterminal. Allein im Jahr 2010 wurden dort 6,7 Millionen Container bewegt. Doch wer dort Hektik vermutet, der irrt. Menschen sind dort kaum anzutreffen. Wie von Geisterhand gesteuert heben riesige Verladebrücken die Container im Minuten-Takt vom Schiff und stellen sie auf sogenannte AGVs.

Im Minutentakt werden die Container auf selbstfahrende AGVs (Automatic Guided Vehicles) geladen, welche die Container zum jeweiligen Abladeplatz bringen.

Diese „Automatic Guided Vehicles“ (kurz: AGVs) sehen aus wie LKWs ohne Führerhaus. Und tatsächlich: Diese Fahrzeuge kommen ohne Fahrer aus. Stattdessen steuert eine mobiltaugliche SPS mit Hilfe von Sensorik den autonomen Fahrbetrieb.

Die AGVs transportieren die Container von der Verladebrücke zum Stellplatz. Dort heben sogenannte Stacker-Kräne die Container und stapeln diese zu riesigen Containerlagern. Was für den Laien auf den ersten Blick wie ein buntes Durcheinander aussieht, hat System: Der Logistik-Computer weiß ganz genau, wo jeder einzelne Container abgelegt wird. Abhängig von der Verweildauer – oftmals sind es nur wenige Stunden – werden die Container nach einem optimierten Ordnungssystem abgelegt. Nur so ist ein effizienter und reibungsloser Betrieb möglich. Denn: Die Fahrpläne des internationalen Containerumschlags sind eng gesteckt. Jede Minute Verzögerung kostet bares Geld. Deshalb muss die Technik immer funktionieren – bei Eiseskälte, Sommerhitze und auch bei sturmgepeitschtem Nordseeregen.

Abgehoben
Zentrales Werkzeug beim Containerumschlag sind die „Spreader“: Das sind die Hebewerkzeuge, mit denen die Container von oben gefasst werden. Diese Teleskoprahmen lassen sich auf die unterschiedlichen Containerlängen einstellen, deshalb die Bezeichnung „Spreader“ (von „spread“, engl. für „spreizen“). Sie werden sowohl an den Verladebrücken am Schiff als auch an den Stacker-Kränen eingesetzt.

„Spreader“ nennt man das Hebewerkzeug, mit dem die Container von oben gefasst werden. 40 Induktive Sensoren überwachen das vollautomatische Zugreifen.

An den Ecken besitzen die Spreader jeweils einen Bolzen, die in die oberen Eckbeschläge der Container greifen und dann um 90 Grad gedreht werden (auch „Twistlock“ genannt). Damit ist der Container mit dem Hebegestell verriegelt und kann sicher gehoben werden.

Twistlock An den vier Ecken besitzen die Spreader Bolzen, deren unteres Ende um 90 Grad gedreht wird, um den Container sicher mit dem Hebegeschirr zu verbinden.

Für die Automatisierung dieses Vorgangs und zur Überprüfung des „Twistlock“ kommen an jedem Spreader 40 induktive Sensoren der ifm electronic zum Einsatz.

Beim Absetzen des Spreaders auf dem Container sorgen Führungswinkel an den Ecken, sogenannte „Flipper“, für eine zentrierte Positionierung auf dem Container. An verschiedenen Positionen des Spreaders sind Hubbolzen angebracht, die eingeschoben werden, wenn das Containergeschirr plan auf dem Container liegt. Ein Verkanten des Spreaders auf dem Containerdach würde so sicher erkannt werden. Die Abfrage dieser Hubbolzen geschieht mittels induktiver Sensoren. Erst wenn alle Kontrollbolzen zu 100 Prozent eingefahren sind, wird das Signal zur Verriegelung ausgelöst.

Auch hierbei dienen induktive Sensoren der Sicherheit: Sie prüfen die Drehlage der Twistlock-Bolzen. Damit wird sichergestellt, dass der Container auch tatsächlich an allen vier Ecken sicher verriegelt ist, ehe er angehoben wird.

In jeder Ecke des Spreaders: Der linke induktive Sensor überwacht den Hubbolzen, der beim Aufliegen hoch geschoben wird. Die beiden rechten Sensoren überwachen den 90 Grad Dreh der Twist-Lock-Verriegelung.

Sowohl das Verriegeln als auch das Anklappen der Flipper erfolgt hydraulisch. Dabei werden Druck und Temperatur des Hydraulikaggregats mit entsprechenden mobiltauglichen Sensoren von ifm electronic überwacht. Die Verbindung sämtlicher Sensoren auf dem Spreader erfolgt über das Bussystem AS-Interface. Dabei kommen 17 Slaves in Form von E/A-Modulen zum Einsatz. Damit wird eine einfache und strukturierte Verkabelung erreicht.

Sämtliche Sensorsignale laufen im Schaltschrank des Spreaders auf AS-i EA-Modulen zusammen.

Auf Position gebracht
Wie von Geisterhand gesteuert transportieren die AGVs die Container vom Verladekran zum Ablageplatz. Ein zentraler Computer legt Be- und Entladeort sowie die Fahrroute fest und überträgt diese per Funk an die AGVs. Induktionsschleifen im Boden und zahlreiche Sensoren sorgen für eine zentimetergenaue Navigation auf dem Gelände.

Computergesteuert: Dank modernster Steuerungstechnik und Sensorik finden die AGVs selbstständig den Weg zu den Verladekränen.

Herzstück dieser Fahrzeuge sind zwei mobiltaugliche Steuerungen (ecomatmobile R360 Safety Controller) von ifm electronic. Sie sind speziell für raue Umgebungsbedingungen konzipiert. Ihre hohe Schutzklasse sowie der weite Temperatur- und Betriebsspannungsbereich bieten maximale Sicherheit. Per CANbus kommunizieren sie mit den robusten Ganzmetall-E/A-Modulen, an denen die Sensorik angeschlossen ist.

Herzstück der AGVs ist die mobiltaugliche Steuerung ecomatmobile R360 von ifm-electronic. Das Display PDM360 bietet bei Bedarf übersichtliche Status- und Diagnoseinformationen.

Ein PDM-Display ist im Schaltschrank seitlich am Fahrzeug eingebaut. Es liefert bei Bedarf übersichtlich Status- und Diagnosemeldungen.

ifm-Drucksensoren überwachen die Hydrauliksysteme des AGVs. Hydraulik und Schaltschrank werden mittels Temperatursensoren überwacht. Induktive Sensoren an den Bumpern erkennen eine Kollision und stoppen das Fahrzeug unverzüglich. ifm-Drehgeber überwachen die Lenkung.

Eine Reihe mobiltauglicher Sensoren sind außen am AGV montiert. Hier ein ifm-Drucksensor zur Überwachung der Hydraulik.

Sichere Verbindung
Eine aufwendige Elektronik und der Einsatz vieler Sensoren sind für die reibungslose Funktion der Spreader verantwortlich. Zur zuverlässigen Übertragung der Sensorsignale hat die ifm electronic einen M12-Steckverbinder entwickelt, der auch in dieser rauen Umgebung zuverlässig funktioniert. Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, Schmutz, Korrosion, Schock und Vibrationen wirken ständig auf das System ein. Die einzigartigen ecolink M12-Steckverbinder funktionieren zuverlässig in dieser schwierigen Applikation.

Eine Besonderheit ist die robuste Rasterung der Verschraubung. Das asymmetrische Prinzip – „leicht zu und schwer auf“ – sichert eine langzeitstabile Abdichtung. Wichtig für zigtausende von Sensorsignalen jeden Tag.

Fazit
Beim Containerumschlag muss alles schnell, sicher und 100%ig funktionieren, sonst ist der feste Fahrplan der Containercarrier in Gefahr. Gut, wenn sich der Anwender dann auf die sichere Funktion der ifm-Sensoren, Steuerungssysteme und Verbindungstechnik verlassen kann. Nur dann heißt es: Volle Fahrt voraus!