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Sensori per il terminal container di Rotterdam
Le moderne navi portacontainer, lunghe fino a 400 m, possono trasportare oltre10.000 container. Una sofisticata tecnologia permette di caricarle e scaricarle senza problemi.
Nel porto più grande d’Europa vengono gestite, ogni anno, oltre 430 milioni di tonnellate di merci. Una raffinata tecnologia assicura una logistica senza intoppi. In questo contesto, sono i sensori a fornire gli impulsi decisivi.
Oltre 34.000 navi marittime e 100.000 imbarcazioni fluviali arrivano ogni anno al porto di Rotterdam. Il gigantesco terminal container si trova a Maasvlakte, un’area del porto direttamente sul Mare del Nord, dove nel 2010 sono stati movimentati 6,7 milioni di container. Ma chi pensa che sia un luogo frenetico si sbaglia. È difficile vederci delle persone. Come per incanto, gigantesche gru a ponte sollevano al ritmo di minuti i container dalla nave e li posizionano su cosiddetti AGV.
Al ritmo di minuti i container vengono caricati su AGV (Automatic Guided Vehicles) semoventi e trasportati al rispettivo scalo merci.
Questi “Automatic Guided Vehicles” (in breve: AGV) sembrano camion senza cabina guida. E in effetti, si muovono senza conducente. Al suo posto, un PLC per macchine mobili gestisce la marcia in autonomia tramite sensori.
Gli AGV trasportano i container dalla gru a ponte all’area di impilamento, dove vengono sollevati da trasloelevatori e impilati formando giganteschi depositi di container. Ciò che a prima vista può sembrare caotico per un non addetto ai lavori, ha invece un sistema: il computer della logistica sa esattamente dove posizionare ogni singolo container. A seconda del tempo di stoccaggio, spesso solo poche ore, i container vengono impilati secondo uno schema ottimizzato per garantire un funzionamento efficiente e senza problemi. Questo è necessario perché i tempi di movimentazione dei container internazionali sono molto stretti. Ogni minuto di ritardo è una perdita di denaro. È per questo che la tecnologia deve funzionare sempre: in condizioni di freddo polare, calore estivo e tempo burrascoso e piovoso tipico del Mare del Nord.
Controllo del twistlock degli spreader
Gli “spreader” hanno un ruolo importante nella movimentazione dei container. Si tratta di dispositivi di sollevamento che afferrano i container dall’alto. Questi telai telescopici possono essere impostati in base alle diverse lunghezze dei container; da qui deriva il nome “spreader” (dall’inglese “spread”, che significa “estendersi”). Vengono utilizzati sulle gru a ponte della nave, ma anche sui trasloelevatori.
“Spreader” è il nome che viene dato ai dispositivi di sollevamento che afferrano i container dall’alto. 40 sensori induttivi controllano la presa completamente automatica.
Su ogni angolo dello spreader si trova un perno che si innesta nei sistemi di ancoraggio superiori del container e che viene poi ruotato di 90 gradi (chiamato anche “twistlock”). In questo modo, il container viene bloccato al telaio di sollevamento e può essere sollevato in sicurezza.
Twistlock: nei quattro angoli gli spreader sono dotati di un perno la cui estremità inferiore viene ruotata di 90 gradi per garantire un aggancio del container in sicurezza.
Per automatizzare questo processo e monitorare il twistlock vengono utilizzati 40 sensori induttivi di ifm electronic per ogni spreader.
Quando lo spreader viene posizionato sul container, le staffe di guida agli angoli, i cosiddetti “flipper”, provvedono al posizionamento centrato sul container. Su varie posizioni dello spreader sono collocati perni di sollevamento che vengono innestati nel momento in cui lo spreader poggia in piano sul container. In questo modo, verrebbe sicuramente rilevata un’eventuale posizione inclinata dello spreader sul tetto del container. Questi perni di sollevamento vengono rilevati tramite sensori induttivi. Soltanto nel momento in cui tutti i perni sono retratti al 100 per cento scatta il segnale di blocco.
Anche qui, i sensori induttivi vengono utilizzati per la sicurezza poiché controllano la posizione di rotazione dei perni del twistlock. Ciò serve a garantire che il container, prima di essere sollevato, sia effettivamente agganciato in sicurezza in tutti e quattro gli angoli.
In ogni angolo dello spreader: il sensore induttivo di sinistra controlla il perno che viene sollevato quando lo spreader viene appoggiato sul container. I due sensori di destra controllano la rotazione di 90 gradi del twistlock.
Sia il bloccaggio sia la chiusura dei flipper sono operazioni idrauliche. La pressione e la temperatura del gruppo idraulico vengono monitorate da appropriati sensori per macchine mobili di ifm electronic. Tutti i sensori vengono collegati allo spreader tramite il sistema bus AS-i. Come moduli I/O vengono utilizzati 17 slave, garantendo così un cablaggio semplice e strutturato.
Tutti i segnali dei sensori vengono collegati ai moduli I/O AS-i nel quadro elettrico dello spreader.
Logistica dei container con AGV
Come per magia, gli AGV trasportano i container dalla gru di carico all’area di impilamento. Un computer centralizzato definisce il luogo di carico e scarico e i percorsi trasmettendoli agli AGV via radio. Spire di induzione sul suolo e numerosi sensori consentono una navigazione precisa al centimetro sull’area.
Computerizzato: grazie ad una tecnologia di controllo e a sensori all’avanguardia, gli AGV trovano autonomamente la strada per arrivare alle gru di carico.
Il cuore di questi veicoli è costituito da due sistemi di controllo per macchine mobili (ecomatmobile R360 Safety Controller) di ifm electronic, progettati appositamente per condizioni ambientali difficili. La loro elevata classe di protezione e l’ampio range di temperatura e tensione di esercizio offrono la massima sicurezza. Comunicano tramite CAN-bus con i robusti moduli I/O completamente in metallo ai quali sono collegati i sensori.
Il cuore degli AGV è il sistema di controllo per macchine mobili ecomatmobile R360 di ifm electronic. Se necessario, il display PDM360 offre chiare informazioni di stato e diagnostica.
Un display PDM è montato nel quadro elettrico a lato del veicolo e fornisce chiari messaggi di stato e diagnostica.
I sensori di pressione di ifm controllano i sistemi idraulici dell’AGV. Sistema idraulico e quadro elettrico sono monitorati da sensori di temperatura. Sensori induttivi sui paraurti rilevano un’eventuale collisione e fermano immediatamente il veicolo. Gli encoder di ifm monitorano la guida.
Una serie di sensori per macchine mobili è montata esternamente sull’AVG. Qui troviamo un sensore di pressione di ifm per il monitoraggio del sistema idraulico.
Trasmissione sicura dei dati con qualsiasi condizione atmosferica
Un'elettronica complessa e l’utilizzo di molti sensori assicurano il corretto funzionamento degli spreader. Per una trasmissione affidabile dei segnali dei sensori, ifm electronic ha realizzato un connettore M12 che funziona in modo affidabile anche in queste condizioni difficili. Il sistema è permanentemente esposto a variazioni di temperatura, umidità, sporco, corrosione, urti e vibrazioni. I connettori ecolink M12, unici nel loro genere, funzionano in modo affidabile in questa difficile applicazione.
Una peculiarità è il robusto bloccaggio del collegamento filettato. Il principio asimmetrico, "facile da avvitare e difficile da svitare", garantisce una tenuta duratura. Importante per le decine di migliaia di segnali dei sensori ogni giorno.
Conclusioni
Durante la movimentazione dei container deve funzionare tutto in modo rapido e sicuro, altrimenti non è possibile rispettare i tempi stretti delle navi portacontainer. È un bene che l’operatore possa contare sul funzionamento affidabile dei sensori, dei sistemi di controllo e della tecnica di collegamento di ifm. Dunque, avanti tutta!