- Automatizarea porturilor
- Regulatoarele mobile transformă macaralele portuare în utilaje inteligente
Regulatorul mobil transformă macaralele în utilaje inteligente
Fig.1: Indusign construiește anual 10 până la 14 macarale de transbordare. Acestea sunt comercializate la nivel mondial sub denumirea E-Crane.
Încărcarea și descărcarea mai rapidă a navelor devin tot mai importante ca urmare a creșterii cererii și a numărului de cargo-uri pentru marfă la vrac. Acest lucru înseamnă că sunt necesare macarale de transbordare mai mari pentru procesarea mărfurilor la vrac. Totuși, încărcătoarele întâmpină dificultăți în găsirea unor operatori de macara experimentați. Acesta este motivul pentru care industria caută macarale mai puternice, care sunt cât mai ușor de operat posibil.
În ultimii ani, aceste tendințe au cauzat o evoluție în cadrul Indusign, un producător belgian de macarale de transbordare cu sediul în Adegem. Compania a fost înființată în anul 1990 ca un birou de inginerie, însă după câțiva ani și la solicitarea mai multor clienți s-a orientat spre producție. În prezent, compania construiește anual 10 până la 14 macarale, care sunt utilizate la nivel mondial sub denumirea E-Crane.
Câteva cifre impresionante: cea mai mare macara are o înălțime de 25 m, o rază de acțiune de 45 m, poate deplasa 45 de tone pe ciclu și este echipată cu un motor de acționare de 600 kW. Utilizarea acestor giganți a devenit comună acum mult timp. Doar acum 10 ani, macaraua de transbordare avea o capacitate medie de 5 până la 10 tone; în prezent, aceasta este de 10 până la 30 de tone. Aceasta este unica posibilitate de accelerare a proceselor logistice din porturi. Aceste macarale nu pot fi comparate cu macaralele de ridicare. Macaralele de ridicare sunt concepute efectiv pentru un număr limitat de mișcări pe zi, însă macaralele de transbordare pot fi folosite permanent. Suplimentar, aceste utilaje sunt preconizate a fi în special flexibile deoarece macaralele trebuie să fie capabile să deplaseze containerele, să ridice un încărcător frontal mic la bord, etc.
Pentru E-Crane, Indusign a integrat în ultimii ani o comandă electronică a macaralelor. Primul motiv a fost înlocuirea manșelor de comandă inițiale cu supape hidraulice dintr-o versiune electronică, dat fiind faptul că versiunea electronică este folosită tot mai puțin. Un regulator asigură conversia comenzii electronice într-o comandă a supapelor hidraulice instalate pe macara. După montarea regulatorului au fost adăugate tot mai multe funcții astfel încât, în prezent, acesta este un utilaj inteligent cu posibilități de comandă, vizualizare și diagnoză moderne.
Un proiect echilibrat
Litera E din E-Crane semnifică echilibru și se referă la conceptul de echilibru specific macaralei. Grinda (brațul principal) este un paralelogram. Al doilea braț reprezintă o tijă de conectare care leagă brațul frontal și contragreutatea macaralei. Mișcarea brațului frontal este realizată prin oscilarea contragreutății cu ajutorul unui cilindru hidraulic, care este transferată brațului frontal de tija de conectare. Rezultatul: contragreutatea oscilează înapoi atunci când brațul frontal se deplasează înainte astfel încât să rămână pe poziție centrul gravitațional al întregii structuri.
Mulțumită acesteia, energia de echilibru poate fi economisită datorită faptului că puterea motorului este folosită numai pentru ridicarea sarcinii efective și, bineînțeles, pentru deplasarea macaralei, însă nu pentru compensarea unui dezechilibru. În contrast cu macaralele cu cablu, această construcție oferă alt avantaj: încărcătura nu balansează, astfel încât este posibil lucrul mai rapid și mai independent față de experiența operatorului macaralei. Macaralele sunt operate cu ajutorul a două manșe de comandă. Suplimentar față de mișcarea grinzii și a brațului frontal, acestea oferă posibilitatea pivotării macaralei și a deschiderii, închiderii sau rotirii cupei. Toate aceste mișcări sunt acționate hidraulic și, de aceea, macaraua are un motor electric și o pompă hidraulică la bord.
Comutarea pe o comandă electronică este cauzată de faptul că nu mai sunt disponibile manșele de comandă folosite anterior cu supape hidraulice. Acestea trebuiau înlocuite cu manșe de comandă electronică și un nou regulator pentru conversia semnalelor electrice de intrare pentru controlul supapelor hidraulice. În curând a devenit evident faptul că sistemul de comandă electronic a oferit numeroase posibilități adiționale, cum ar fi controlul accelerării și decelerării la capătul zonei de lucru. Comportamentul macaralei este mai puțin brusc și are astfel un efect pozitiv asupra siguranței și a durabilității.
Simultan a fost posibilă conectarea multor tipuri de senzori la unitatea de comandă pentru adaptarea vitezei la masa sarcinii și pentru integrarea protecției contra supraîncărcării unității de comandă.
O altă dezvoltare logică este faptul că operatorul macaralei dispune acum de o interfață grafică cu un afișaj numeric al stării macaralei. Încărcătura macaralei este cel mai important parametru pentru operator, însă numeroase alte mesaje de eroare sunt afișate grafic pe interfață. Printre altele, interfața dispune de un număr ridicat de ecrane de diagnoză, care permit accesul la o serie de date privind starea macaralei. Un card compact de memorie flash în interfața grafică memorează în fiecare secundă valorile pentru aproximativ 60 de variabile.
Toate acestea au modificat considerabil metodele de lucru ale operatorului și ale personalului de întreținere al furnizorului. În trecut, spre exemplu, cablul de conectare al senzorului dinamometric (celula de sarcină) al brațului macaralei se deteriora și cauza imobilizarea macaralei din motive de siguranță, iar sistemul de siguranță era șuntat în tabloul de control cu relee.
În prezent, aceasta este realizată la nivelul software, ceea ce înseamnă că puteți decide împreună cu furnizorul pentru șuntarea temporară a sistemului de siguranță. Această procedură este înregistrată, poate declanșa o alarmă etc., iar astfel permite reducerea temporară a vitezei și programarea unei intervenții de întreținere. Această implementare ameliorează eficiența, fiabilitatea și durata de funcționare a utilajului.
Un regulator mobil pentru condiții extreme
După o analiză atentă, pentru această aplicație au fost alese regulatoarele mobile din seria R360 de la ifm electronic. Un avantaj tipic al PLC-urilor "mobile" față de regulatoarele "industriale" este robustețea crescută a acestora. În acest caz, regulatoarele dispun de o rezistență la șoc cu certificatul 1; acestea funcționează într-un interval de temperatură cuprins între -40 și +60 °C, au protecția IP 67 și sunt foarte rezistente la interferența electromagnetică. Un alt aspect interesant al acestei aplicații este tensiunea joasă de alimentare, care permite alimentarea de la baterie. Macaraua poate funcționa independent în felul acesta.
Un alt criteriu important al constructorului macaralei a fost caracterul deschis al sistemului. Indusign dispune de un know-how ingineresc și își dorește să dezvolte și să stăpânească tehnologia utilajelor sale. PLC-urile de la ifm sunt programate via CodeSys, un standard deschis pentru care există o bibliotecă întreagă cu module software pentru diferitele componente ale instalației. În felul acesta, compania nu depinde de un unic furnizor de sisteme, referindu-ne la senzori, supape și alte componente. În ceea ce privește acest know-how, au aplicat o metodă destul de spontană, dar eficientă, de a implica toți angajații în trecerea la o comandă electronică. În cantină a fost realizată o instalație de test cu PLC, interfață om-utilaj și o simulare a tuturor intrărilor / ieșirilor aplicabile. Fiecare operator a avut posibilitatea să exerseze în timpul său liber. Suplimentar, departamentul de inginerie dispune de o instalație similară pentru scopuri de testare și implementarea cerințelor clienților.
Automatizarea macaralei se bazează pe o magistrală CAN pentru care PLC mobil are o interfață standard. Există cinci insule de intrare/ieșire de pe magistrală: două în "unitatea de alimentare" cu motorul și pompa hidraulică, două în cabina șoferului și ultima pe șasiul macaralei, în apropierea supapelor. Chiar și display-ul, dezvoltat de asemenea de ifm, este conectat la magistrala CAN și oferă acces la toți parametrii sistemului. La nivelul interfeței sunt memorate periodic toate variabilele pe un card de memorie. Acest istoric este util atunci când este necesară diagnoza și întreținerea pentru care au fost programate din nou interfețe specifice la nivelul display-ului.
Diagnosticarea de la distanță
Automatizarea macaralelor a adus cu sine o altă posibilitate: diagnosticarea de la distanță. În acest scop, un modem GSM special a fost integrat în sistem pe magistrala CAN. Acest modem permite apelarea oricărei macarale de la întreprinderea din Adegem, oriunde se află în lume. Acesta este un modem cu trei benzi care se adaptează la rețeaua din locația sa. Conectarea de la distanță este simplu de realizat din punct de vedere tehnic. Întreprinderea are acces la variabilele din magistrală și la display-ul de pe macara. Prin utilizarea unui software similar este astfel posibilă vizualizarea în timp real a acelorași macarale ca și operatorul macaralelor. Exemplul anterior cu un cablu de senzor defect poate fi soluționat de modem împreună cu utilizatorul și furnizorul. Nivelurile diferite ale utilizatorilor determină cine poate executa un anumit tip de intervenție. Și datele recepționate prin modem pot fi transmise departamentului de inginerie pentru testarea instalației.
O problemă care rezultă dintr-un asemenea concept cu CAN bus este că PLC-ul va juca un rol central și crucial pentru funcționarea macaralei. Personalul de întreținere experimentat obișnuia să realizeze numeroase ajustări individuale, iar în prezent toate modificările sunt inițiate cu software-ul. Pentru acești giganți este o situație stranie deoarece acest PLC mobil pare, la prima vedere, a fi un element neglijabil al întregului sistem, având în vedere dimensiunile sau investițiile. Indusign aplică aceeași abordare deschisă față de această problemă ca și pentru alegerea regulatorului. Cu alte cuvinte, fiecare client care dorește să realizeze adaptări unității de comandă primește codul sursă de la furnizor. În practică, încă nu a fost făcută o asemenea solicitare. Macarale fac parte dintr-o piață cunoscută detaliat de producător și în care toate funcțiile sistemului sunt dezvoltate pentru îndeplinirea cerințelor din domeniu. O ultimă deschidere: din cabina macaralei poate fi implementată o interfață cu alte sisteme software ale utilizatorului.
