Technische Voraussetzungen

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Voraussetzungen für den Einsatz von „Offenes Lager V3.0“ in einer bestehenden Lagerhalle

für einen erfolgreichen Einsatz der Kranrobotik Lösung „Offenes Lager V3.0“ müssen folgende Kriterien gegeben sein:

  1. Voraussetzungen gesamt Anlage
    1. Die Aufgabe muss robotorisierbar sein
    2. Das „Offene Lager“ übernimmt im Robotbetrieb die Funktionen eines Kranführers, es agiert als Kranführeremulator.
      1. die gesetzlichen Rahmenbedingungen müssen erfüllt sein, d.h. Berufsgenossenschaften, Technischer Überwachungsverein e.V. u.a. Gremien dürfen keine Einwände haben.
      2. Die geplante Anwendung muss technisch beherrschbar sein
      3. Vorzugsweise sind Komponenten einzusetzen, die bereits vom „Offenes Lager V3.0“ unterstüzt werden, vgl. Kompatibilitätsliste. Für nicht gelistete Komponentenhersteller kann unter Mehraufwand zumeist ein Treibermodul erstellt werden. Hierzu ist jedoch die Kooperation des Herstellers erforderlich; die Schnittstellenbeschreibungen müßen offengelegt sein und dürfen nicht als „Betriebsgeheimnis“ seitens des Herstellers bewertet und von uns verwendbar sein.
    3. Zu jedem Funktionsknoten (E-Raum Krananlage, Visualisierung / Leitstand, zusätzliche Bedienstationen, etc.) ist eine Netzwerkverbindung (TCP/IP, Ethernet) erforderlich. Sollte die Kommunikationsbandbreite 10 Mbit/s unterschreiten, ist dieses gesondert zu prüfen.
    4. Kranträger ohne Schleppanlagen werden mittels WLAN (IEEE 803.11b oder besser) angebunden, es ist sicherzustellen, das der WLAN Betrieb in dieser Umgebung möglich ist.
  2. Voraussetzungen Krananlage
    1. Aufbau in Rechteckigem Koordinatensystem
    2. Greifersystem
      1. Einseil Hydraulikgreifer
      2. 2/4 Seilgreifer, Bei Seilgreifersystemen muss die Halteachse vollständig positionierbar sein, die Schliesswerk Achse muss im definierten Zustand, d.h. gemäß der Greiferstellung (Offen/Geschlossen) entsprechend als „Slave“ Achse der Führungsachse folgen. Wir empfehlen aufgrund bester Projekterfahrungen hier das Umrichter Fabrikat Bosch-Rexrodt „Refudrive 500“ mit entsprechender LWL-Kopplung zwischen Halte- und Schliesswerkumrichter.
    3. Umrichter und die meisten anderen elektrotechnischen Komponenten sind nicht direkt in das „Offene Lagersystem“ eingebunden, eine Auswahl kann daher nach Werksnorm und Zuverlässigkeits Aspekten erfolgen.
    4. SPS: Das SPS System muss via Koppelmerkerfeld die Kontrollanweisungen des Systems umsetzen. Es gibt eine Grundfunktionsliste, die umgesetzt weren muss,
      z.B. Auszugsweise: „greifer-oeffnen“, „greifer-schließen“, „auto-senken-bis-schlaffseil“, „auto-heben-aus-schlaffseil“. In Gegenrichtung werden einige Statusbits für den Betrieb benötigt. Zusätzlich zu den essentiellen Status & Betriebsbits kann eine beliebige Anzahl von Meldemerkern definiert werden, die im Kransystem protokolliert werden können und je nach schwere zur Abschaltung oder anderen Aktionen des Kranführer Emulator führen können. Im Falle einer Waage und/oder SPS-Positionierung kommen noch zusäzlich zu den Steuer-, Status- und Störbitfeldern entsprechende Melder hinzu. Desweiteren können noch Sperr- und Verbotsbereiche im „Offenen Lager“ definiert werden, die Datenbausteinen dynamisch aktualisiert werden. Die SPS ist so auszulegen, das eine Handumschaltung jederzeit erfolgen kann und Vorrang hat. Der verwendete Feldbus ist für das „Offenes Lager V3.0“ System unerheblich, das System ist nicht direkt in einen Feldbus eingebunden. Es kann jedes zuverlässige Safty- Bussystem verwendet werden. Die Kopplung zum „Offenes Lager V3.0“ wird mittels zweier Koppelmerkerfelder gestaltet. Genaue Spezifikation erfolgt in Absprache mit dem SPS Ersteller.
    5. Positionierung
      1. Das Positionierungssystem hat Absolut und Positions-formschlüssig (Zahnriemen/Kette mit Ω Rolle) und Stromausfallsicher ausgelegt zu sein.
      2. Die Achsen (1. Kranfahrt(x), 2. Katzfahrt(y), 3. Halte/Hubwerk(z) und Schliesswerk(z') sind in mm Maßeinheiten zu kalibrieren.
      3. Das Koordinatensystem muss sich für die Hubwerkspostion auf Höhe der Kranbahnschienen die XY-Ebene als „0“ definieren.
      4. Die IST-Postion muss jederzeit und korrekt verfügbar sein.
      5. Die Version 3.0 des Offenen Lagersystems positioniert die Kranachsen im Betrieb nach Bedarf mit einer parametrierten konstanten Fahrgeschwindigkeit. Das Positionierungssubsystem muss jeden erreichbaren Punkt unter allen Umständen in der benötigten Genauigkeit (Vorzugsweise ± 100 mm) erreichen können. Positionierfehler (Nicht-Erreichen der Soll Position, Schleppfehler Abweichungen (∆∂), Laufzeitabweichungen (∆t)) sind als Störbit via SPS oder im Datentelegramm mit Abbruchbedingung zu melden.
    6. Die Antriebssteuerung, Motorleistung, Frequenzumrichter werden als inneres Stellglied der Positionierung ausgelegt und müßen als straffes Servosystem arbeiten. Es hat sich in der Praxs gezeigt, daß bei der Ausslegung der Frequenzumrichter erst mit Faktor 2 oder größer die Positionierung hinreichend Durchzugsmomente entwickeln kann um eine betriebsichere Positionsfahrt in bester Qualität zu erreichen. (Positionierungsregelung kleiner als auf Asymptotischen Grenzfall abgeglichen, ohne „Überschwinger“). Bei der Antriebsauslegung wie auch bei der Bremsauslegung ist zu beachten, diese leicht überzudimensionieren, um möglicher Betriebsfaktoren gerecht zu werden.
    7. Sensorik
      1. Waage: Der Kran ist mit einer Kranwaage auszurüsten. Die Waagewerte werden in der Betriebsdatenerfassung des „Offenen Lager“ Systems erfasst. Die Waage ist zudem noch für die Erkennung von „Überlast“ und „Schalffseil“ notwendig. Das Waagesystem muss jederzeit einen korrekten IST Wert in Kilogramm kalibriert über Schnittstelle (RS232) an das „Offenes Lager V3.0“ liefern, zusätzlich sind Überlast und Schlaffseilkontakte drahtbruchsicher und als Meldung in die SPS Kopplung zu liefern.
      2. Höhenmessysteme für Lagergut unter dem Kran: Das „Offene Lager“ erkennt an hand von Schlaffseil Werten und der Position des Greifers Materialfüllstände und verbucht diese in der Krandatenbank. Zur Kontrolle und Erneuerung dieser Fülldatenwerte werden Laserscanner vom Typ Sick und einige Ultraschallsonden vom Fabr. Endress+Hauser unterstüzt. Ein Fächer Laserscanner Fabr. Sick LMS 2xx kann in einem breiten Winkel den gesamten Füllstand unter dem Kranträger erfassen. Das Offene Lager nutzt diese gewonnenen Werte in Zusammenhang mit der Füllstanddatenbank nach einem ausgefeiltem Aktualisierungs- und Plausibilitätstest Schema. Ein Scannsystem ist nicht in jedem Fall zwingend erfordelich, doch sind große Materialbewegungen in der Halle möglich (Einschüttungen, Materialspezifische „Einbrüche“, z.B. in Stapelberreichen) wird angeraten einen Scanner einzusetzen.
    8. Video: Das „Offene Lager“ System ist in der Lage einen Standbild Ringbuffer zu führen. Das Videoprotokoll erfasst Standbilder bei bestimmten Aktionen, z.B. Lastaufnahme, Lastabwurf, Störungen. Es werden alle gebräuchlichen Kameratypen mit Std. FBAS Videosignal unterstüzt. Motorzoom und manuelle Blickwinkelsteuerung werden zur Zeit nicht verwendet.
    9. Kanzel/Steuerstand: Eine vollausgestattete Kanzel ist für die Robotanlage nicht notwendig. Es empfiehlt sich jedoch einen Notsteuerstand in Form von Wetterschutz einzuplanen, die Kontrolle des Kranes erfolgt mittels einer zugelassenen Funkfernsteuerung.
  3. Voraussetzungen für die Halle
    1. Für einen Robotbetrieb einer Krananlage muss die Halle gegen unbemerktes Betreten gesichert sein.
    2. Sämtliche Zutritte sind mit einer Meldesensorik (Endschalter nach BG Maschinensicherheitsrichtlinie auszustatten), um dem Robotsystem den Zustand (Geöffnet/Geschlossen) dieses Zutritts zu melden.
    3. Materialanfuhr Stellen müssen mit einer Sensorik ausgestattet sein, die eine Anfuhr/Anlieferung signalisieren, ggfls. ist zusätzlich der Materialtyp geeignet zu signalisieren.
  4. Brandüberwachungssysteme: Das „Offene Lager“ hat eine Softwareschnittstelle zur Integration des Brandmeldesystems Fabr. Thermo-Temp und kann optional eingesetzt werden.
  5. Voraussetzungen Leitstand
    1. Führungs- und Visualisierungsystem: Es ist via Standard Netzwerk (TCP/IP, Ethernet) ein Platz für einen abgesetzten Kranleitrechner vorzusehen.
  6. Sonstige Voraussetzungen
    1. Abgesetzte Kranleitstände, multiple Kranleitstände, Krankanzeln
      1. Ist eine Anlage mit einer stationären Krankanzel ausgerüstet, ist via Standard Netzwerk (TCP/IP, Ethernet) ein Platz für einen abgesetzten Kranleitrechner vorzusehen. Dieser visualisiert die Betriebszustände und kann Live Videobilder der Krankameras anzeigen.
      2. Im Falle einer möglichen Sichtbeeinträchtigung kann optional die „Offenes Lager3D-Virtuelle Realität eingesetzt werden, um datengestützt dem Kranführer einen manuellen Betrieb der Anlage zu ermöglichen.

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