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Les conteneurs sous contrôle

Des capteurs au terminal des conteneurs de Rotterdam
Les navires porte-conteneurs modernes, mesurant jusqu’à 400 m de long, peuvent transporter largement plus de 10 000 conteneurs. Une technologie complexe en assure le chargement et le déchargement sans heurts.

Plus de 430 millions de tonnes de fret sont transbordées chaque année dans le plus grand port d’Europe. Grâce à une technologie sophistiquée, la logistique ne souffre aucun ralentissement. Pour cela, des capteurs fournissent les impulsions déterminantes.

Plus de 34 000 navires de mer et 100 000 péniches passent chaque année par le port de Rotterdam. Maasvlakte, une partie du port directement sur la mer du Nord, accueille l’immense terminal des conteneurs. Rien qu’en 2010, 6,7 millions de conteneurs y ont été traités. Mais ce serait une erreur de s’attendre à y trouver une activité frénétique. On n’y croise quasiment personne. Comme par magie, les énormes portiques de chargement soulèvent chaque minute les conteneurs des navires pour les déposer sur des « AGV ».

Chaque minute, les conteneurs sont déposés sur des AGV autoguidés (Automatic Guided Vehicles) qui les transportent jusqu’à leur lieu de déchargement respectif.

Ces « Automatic Guided Vehicles » (en abrégé : AGV) ont l’aspect de camions sans cabine de conducteur. Et effectivement, ces véhicules se passent de chauffeur. Au lieu de cela, un API embarqué gère la circulation autonome à l’aide de capteurs.

Les AGV transportent les conteneurs entre les portiques de chargement et leur emplacement de stationnement. À cet endroit des empileurs de conteneurs soulèvent les conteneurs et les empilent pour former d’immenses dépôts de conteneurs. Pour un profane, tout cela ressemble à première vue à un enchevêtrement bigarré, mais il y a un système : l’ordinateur de logistique sait très précisément où est déposé chaque conteneur individuel. En fonction de leur durée de séjour – souvent de quelques heures seulement – les conteneurs sont stockés selon un système d’organisation optimisé. Autrement, un fonctionnement efficient et sans heurts ne serait pas possible. En effet, les horaires du transbordement international de conteneurs sont très serrés. Chaque minute de retard se paie en argent comptant. C’est pourquoi la technologie doit toujours fonctionner – en temps de grand froid, de canicule, mais aussi sous la pluie battante de la mer du Nord.

Soulevés
Les principaux outils du transbordement de conteneurs sont les palonniers appelés « spreaders » : Ce sont des outils de levage qui saisissent les conteneurs par le haut. Ces cadres télescopiques peuvent s’adapter à différentes longueurs de conteneur, d’où leur nom de « spreader » (de « spread », qui signifie « écarter » en anglais). Ils sont utilisés tant sur les portiques de chargement des bateaux que sur les empileurs de conteneurs.

« Spreader » désigne l’outil de levage qui saisit les conteneurs par le haut. 40 détecteurs inductifs surveillent la saisie entièrement automatique.

Les coins des spreaders sont dotés de verrous tournants qui saisissent le conteneur dans ses pièces de coin supérieures, puis sont tournés de 90 degrés (ces verrous sont également appelés « twistlock »). Le conteneur est ainsi verrouillé au cadre de levage et peut être soulevé en toute sécurité.

Twistlock - Les coins des spreaders sont dotés de verrous dont l’extrémité inférieure tourne de 90 degrés pour fixer de manière sûre le conteneur à l’agrippeur.

Pour l’automatisation de cette opération et pour la vérification du « Twistlock », 40 détecteurs inductifs d’ifm electronic sont mis en œuvre sur chaque spreader.

Lorsque le spreader se pose sur le conteneur, les angles de guidage sur les coins, dénommées « flippers », assurent le centrage du positionnement sur le conteneur. Des boulons de levage sont placés à différents endroits du spreader et sont insérés une fois que le dispositif de levage est à plat sur le conteneur. Toute inclinaison du spreader par rapport au toit du conteneur est ainsi détectée avec fiabilité. La détection de ces boulons de levage est réalisée au moyen de capteurs inductifs. Ce n’est qu’une fois que tous les boulons de contrôle sont à 100 % insérés que le signal est envoyé au verrouillage.

Ici aussi, la sécurité est assurée par des détecteurs inductifs : ils vérifient l’orientation des boulons du Twistlock. Cela garantit que les quatre coins du conteneur sont effectivement verrouillés avec fiabilité avant le levage.

À chaque coin du spreader : le capteur inductif de gauche surveille le boulon de levage qui sera inséré au moment de la pose sur le conteneur. Les deux capteurs de droite surveillent l’orientation à 90 degrés du verrouillage du Twistlock.

Le verrouillage et le rabattage du flipper sont réalisés hydrauliquement. La pression et la température du groupe hydraulique sont surveillés par les capteurs embarqués correspondants d’ifm electronic. La connexion de l’ensemble des capteurs au spreader est réalisée via le système bus AS-Interface. À cette fin 17 esclaves sont utilisés sous forme de modules E/S. Cela permet de réaliser un câblage simple et structuré.

Tous les signaux des capteurs convergent sur les modules AS-i ES dans l’armoire électrique du spreader.

Mis en position
Comme par magie, les AGV transportent les conteneurs de la grue de déchargement à leur emplacement de dépôt. Un ordinateur central détermine les points de chargement et de déchargement ainsi que l’itinéraire puis les transmet par radio aux AGV. Des boucles d’induction dans le sol ainsi que de nombreux capteurs assurent une navigation au centimètre près sur le site.

Commandés par ordinateur : grâce à la technologie de commande et de capteurs la plus moderne, les AGV trouvent de manière autonome leur chemin vers les grues de chargement.

L’élément central de ces véhicules est constitué de deux systèmes de commande embarqués (ecomatmobile R360 Safety Controller) d’ifm electronic. Ils sont conçus spécialement pour des conditions d’utilisation sévères. Leur classe de protection élevée et leur large plage de températures et de tensions d’alimentation offrent une sécurité maximale. Ils communiquent via CANbus avec les robustes modules E/S entièrement métalliques auxquels sont connectés les capteurs.

L’élément central des AGV est la commande embarquée ecomatmobile R360 d’ifm-electronic. L’afficheur PDM360 présente selon les besoins des informations claires de statut et de diagnostic.

Un afficheur PDM est intégré dans l’armoire électrique latérale du véhicule. Il fournit en fonction des besoins des messages de statut et de diagnostic.

Des capteurs de pression ifm surveillent le système hydraulique de l’AGV. L’hydraulique et l’armoire électrique sont surveillées au moyen de capteurs de température. Des détecteurs inductifs sur les pare-chocs détectent les situations de collision et stoppent immédiatement le véhicule. Des codeurs ifm surveillent le guidage.

Une série de capteurs embarqués est installée à l’extérieur de l’AGV. Ici, un capteur de pression ifm pour la surveillance de l’hydraulique.

Une connexion fiable
Un matériel électronique complexe et l’utilisation de nombreux capteurs permettent le fonctionnement sans heurts du spreader. Pour la transmission fiable des signaux des capteurs, ifm electronic a développé un connecteur M12 qui fonctionne de manière fiable même dans cet environnement sévère. Les variations de température, l’humidité, la saleté, la corrosion, les chocs et les vibrations agissent en permanence sur le système. Les connecteurs ecolink M12, uniques en leur genre, fonctionnent de manière fiable dans ces applications difficiles.

Une particularité est le système anti-desserrage robuste de la connexion. Le principe asymétrique – « facile à fermer et difficile à ouvrir » – garantit une étanchéité durable. C’est important pour les milliers de signaux quotidiens des capteurs.

Conclusion
Lors du transbordement de conteneurs, tout doit être rapide et sûr et fonctionner à 100 %, sous peine de mettre en péril les horaires du porte-conteneurs. Pour l’utilisateur, il est important de pouvoir se reposer sur le fonctionnement fiable des capteurs, des systèmes de commande et de la connectique d’ifm. Ce n’est que comme cela que l’on peut dire : en avant toute !