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Die
Erfindung betrifft eine Lasttransportvorrichtung, insbesondere einen
gummibereiften Portalkran.
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In
Containerhäfen
werden gummibereifte Portalkräne
(RTG: Rubber-tired Gantry Crane) verwendet, die ihre Position im
Hafen frei wechseln können.
Zur erleichterten Bedienung wird dabei eine automatische Bahnführung (Autosteering)
verwendet.
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In
jedem Containerhafen stapeln unzählige RTGs
die Container von Lastkraftwagen auf den Lagerplatz und umgekehrt.
In den großen
Häfen sind Hunderte
von Geräten
damit beschäftigt,
täglich
Tausende von Containern einem von Hunderten gleichförmiger Stapel
zuzuordnen. Automatisch übermittelt der
Aufträger
einer Lagerverwaltungssystem (z.B. NAVIS) mit Lagerplatznummer und
Containernummer müssen
vom Operator manuell fehlerfrei und schnell abgearbeitet werden.
Der fünfstellig
codierte Lagerplatz (Section, Row, Bay, Stack, Slot: 01 A 23 B 4)
muss manuell angefahren und die zehnstellige Containernummer (ABCD123456)
verglichen werden. Bei diesen Tätigkeiten
kommt es im Laufe einer Schicht oft zu Fehlern, die viel Zeit und
damit Geld kosten. Extrem belastend ist insbesondere auch die manuelle
Bahnführung
des RTG. Der Fahrer muss das RTG durch ständige Korrektureingriffe bei
voller Geschwindigkeit innerhalb einer schmalen Fahrspur halten
und er muss dazu in einer ungünstigen
körperlichen
Stellung, um die Fahrbahnmarkierungen überhaupt einsehen zu können.
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Einzelkomponenten
für die
verschiedenen Steuerungs- und Leittechnikaufgaben sind von verschiedenen
Herstellern im Angebot. Ein System aus einem Guss ist aber nicht
lieferbar.
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US
2005/0033514 A1 offenbart eine Lasttransportvorrichtung, bei dem
mittels GPS gewonnene Positionssignale einem Haupt prozessor als
Steuereinrichtung zugeführt
werden. Dieser bearbeitet daraufhin Steuersignale, die einer speicherprogrammierbaren
Steuerung als Steuervorrichtung zugeführt werden.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei Lasttransportvorrichtung
zu schaffen, das sich modular aufbauen und mit weiteren Komponenten
verbinden lässt.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Erfindungen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.
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Dementsprechend
verfügt
eine Lasttransportvorrichtung über
eine Steuereinrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern
der Lasttransportvorrichtung, zur Positionsbestimmung und gegebenenfalls
Containerpositionierung. Zur Positionsbestimmung werden von Positionsbestimmungsmitteln
erzeugte Positionssignale der Steuereinrichtung über eine Verbindung zugeführt, die
insbesondere die Position und/oder eine Veränderung der Position der Lasttransportvorrichtung
repräsentieren. Die
Steuereinrichtung ist als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
ausgebildet.
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Durch
die Ausbildung der Steuereinrichtung als speicherprogrammierbare
Steuerung lässt
sich die Gesamtsteuerung der Lasttransportvorrichtung modular mit
Komponenten aus dem Automatisierungsumfeld aufbauen. Dadurch lässt sich
auf eine große
Anzahl von zuverlässigen
Komponenten zurückgreifen.
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Vorteilhaft
ist die Lasttransportvorrichtung fahrbar, frei beweglich, d.h. z.B.
nicht schienengebunden, gummibereift, ein Kran und insbesondere ein
Portalkran. Die Positionsbestimmungsmittel bestimmen die Position
insbesondere mittels GPS.
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Vorteilhaft
weist die Lasttransportvorrichtung zusätzlich zur Steuereinrichtung
eine Steuervorrichtung auf, die die Antriebe (Umrichter, Motoren)
der Lasttransportvorrichtung unter Berücksichtigung der Steuersignale
der Steuereinrichtung steuert. Auch diese Steuervorrichtung ist
vorteilhaft als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet.
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Über die
Positionsbestimmungsmittel hinaus weist die Lasttransportvorrichtung
insbesondere zusätzliche
Positionsbestimmungsmittel zur Feinpositionsbestimmung und/oder
Positionskorrektur auf, die zusätzliche
Positionssignale erzeugen, die der Steuereinrichtung zugeführt werden.
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Die
zusätzlichen
Positionierungsmittel arbeiten insbesondere mittels Odometrie und
weisen dazu beispielsweise Transponder auf.
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Die
Steuereinrichtung ist vorzugsweise für eine automatische Bahnführung/Autosteering
der Lasttransportvorrichtung unter Berücksichtigung der Positionssignale
und/oder der zusätzlichen
Positionssignale eingerichtet. Dadurch wird insbesondere das Geradeausfahren
für den
Operator erleichtert.
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Die
Last der Lasttransportvorrichtung ist beispielsweise ein Container
oder eine Mehrzahl von Containern. Die Lasttransportvorrichtung
kann Mittel zum Identifizieren bzw. Individualisieren der Last aufweisen,
die beispielsweise als Mittel zum Erkennen der Containernummer und
zum Zuführen
der Containernummer zur Steuereinrichtung ausgebildet sind.
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Im
Zuge des modularen Aufbaus kann die Lasttransportvorrichtung Mittel
zum Empfangen von Auftragsdaten von einem Lagerplatzverwaltungssystem
und zum Zuführen
der Auftragsdaten zur Steuereinrichtung aufweisen.
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Insbesondere
wenn die Lasttransportvorrichtung auf Bahnen bewegbar ist, kann
die Steuereinrichtung mit einer Speichereinrichtung, beispielsweise
in Form einer Speicherkarte, verbunden sein, auf der eine Mehrzahl
von Bahnen gespeichert ist. Dies kann notwendig sein, weil einige
speicherprogrammierbare Steuerungen keinen ausreichenden Speicher
aufweisen, um eine Vielzahl von Bahnen zu speichern. Die Speicherkarte
kann je nach Hafen bzw. Lager ausgetauscht werden. Für die Verwendung
mehrerer Lasttransportvorrichtungen auf dem gleichen Hafen bzw.
Lager können
Speicherkarten mit gleichem Inhalt verwendet werden.
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Besonders
einfach lässt
sich die Lasttransportvorrichtung modular aufbauen, indem die Speichereinrichtung über eine
Schnittstelle mit den Positionsbestimmungsmitteln verbunden ist,
wobei die Schnittstelle hinsichtlich ihres Aufbaus und/oder Busses
genormt ist. Analog kann durch Einrichtung von Schnittstellen auch
bezüglich
der zusätzlichen
Positionsbestimmungsmittel der Lastidentifizierungsmittel und der
Mittel zum Empfangen von Auftragsdaten vorgegangen werden.
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Bei
einem Verfahren zum Steuern der Lasttransportvorrichtung wird als
Steuereinrichtung, der Positionssignale von Positionsbestimmungsmitteln zugeführt werden,
eine speicherprogrammierbare Steuerung verwendet. Vorteile und Ausgestaltungen des
Verfahrens ergeben sich analog zu denen der Vorrichtung und umgekehrt.
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Weitere
beispielhafte Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
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1 den
Aufbau eines Steuerungssystems für
eine Lasttransportvorrichtung in einem Blockschaltbild;
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2 ein
alternatives Steuerungssystem für eine
Lasttransportvorrichtung in ihrem Umfeld in einem Lager bzw. Hafen.
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Die
Position der Lasttransportvorrichtung und damit des Containers wird über GPS
bestimmt. Datenverarbeitung und Autosteering sind in eine speicherprogrammierbare
Steuerung integriert.
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Daher
sind folgende Komponenten in das Steuerungssystem der Lasttransportvorrichtung
integriert:
- – Positionserfassung über DGPS
(Differential Global Positioning System),
- – Autosteering über GPS-Position
und Odometrie mit internem Istwert,
- – Containerpositionierung/-tracking,
- – Container(nummer)erkennung über OCR,
- – Automatisierte
Auftragsverarbeitung: Ausgabe/Vergleich/Eingabe
- – Yard-
und Containerpositionierung,
- – Performance
Indikatoren und Auftragsbearbeitung Yard.
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Die
Komponenten bauen aufeinander auf. Die inneren und äußeren Schnittstellen
sind so gestaltet, dass einzelne Bausteine durch Fremdprodukte ersetzt
werden können.
So können
bei einem Umbau vorhandene DGPS-Systeme oder andere Autosteering-Komponenten wie beispielsweise
Transponder an das System angebunden werden. Auch die Anbindung
verschiedener Lagerplatzverwaltungen wie etwa NAVIS ist damit problemlos
möglich.
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Das
Steuerungssystem zeichnet sich insbesondere durch integrierte Datenhaltung
und Verarbeitung aus. Für
verschiedene Module benötigte
Daten können
innerhalb der speicherprogrammierbaren Steuerung bereitgestellt
und ausgetauscht werden. Dies kann also auf einfachem Weg geschehen,
sogar durch den Kunden selbst. Regelung und Filter laufen taktsynchron
in derselben CPU.
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Teure
Ersatzteilhaltung entfällt,
zusätzliche Schulung
der Servicetechniker ebenfalls, da das System auf der normalen,
dem Kunden bekannten Steuerungsplattform abläuft.
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Die
Lösung
zeichnet sich weiterhin durch Flexibilität aus. Aufgrund der Modularität können vom Kunden
bevorzugte Hardwarekomponenten oder Programmteile schnell integriert
bzw. ersetzt werden. Dies geht beispielsweise hinsichtlich der Komponenten
unterschiedlicher GPS-Hersteller. Das erspart wiederum Geld- und
Zeitaufwand.
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In 1 erkennt
man ein Steuerungssystem 1 einer Lasttransportvorrichtung.
Das Steuerungssystem 1 weist eine Steuereinrichtung 2 auf,
die als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet ist. Die Steuereinrichtung 2 ist über eine
Schnittstelle 3 mit Positionsbestimmungsmitteln 4 zum
Erzeugen von Positionssignalen verbunden, die der Steuereinrichtung 2 zuführbar sind.
Die Steuereinrichtung 2 ist weiterhin über eine Schnittstelle 5 mit
einer Steuervorrichtung 6 verbunden, die Motoren der Lasttransportvorrichtung
unter Berücksichtigung
von von der Steuereinrichtung 2 erzeugten Steuersignalen
steuert. Auch die Steuervorrichtung 6 ist als speicherprogrammierbare
Steuerung ausgebildet. So kann beispielsweise als Steuereinrichtung 2 eine
Siemens SIMATIC S7-300
eingesetzt werden, während
als Steuervorrichtung 6 eine Siemens SIMATIC S7-400 eingesetzt
wird. Eine Integration der Funktionalität der S7-300 in die S7-400
ist ggf. auch möglich.
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Zusätzlich zu
den GPS-Positionsbestimmungsmitteln 4 weist die Lasttransportvorrichtung über eine
Schnittstelle 7 mit der Steuereinrichtung 2 verbundene
zusätzliche
Positionsbestimmungsmittel 8 auf, die zur Feinpositionsbestimmung
und/oder Positionskorrektur zusätzliche
Positionssignale erzeugen, die der Steuereinrichtung 2 über die
Schnittstelle 7 zugeführt
werden.
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Weiterhin
weist das Steuerungssystem 1 ein über eine Schnittstelle 9 mit
der Steuereinrichtung 2 verbundenes Containerpositionierungsmodul 10 auf, das über eine
Schnittstelle 11 mit Mitteln 12 zum Erkennen einer
Containernummer verbunden ist. Die Mittel 12 zum Erkennen
einer Containernummer sind beispielsweise als eine Kamera mit OCR
ausgebildet. Weiterhin weist das Steuerungssystem noch Mittel 13 zum
Empfangen von Auftragsdaten in Form eines Radio Data Terminals auf.
Die Auftragsdaten werden über
eine Luftschnittstelle von einem Lagerplatzverwaltungssystem 14 empfangen.
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Die
Mittel 13 zum Empfangen von Auftragsdaten sind über eine
Schnittstelle 15 mit einem Positionsdetektionssystem 16 verbunden,
das mit der Steuereinrichtung 2 verbunden ist. Ebenso sind
die Positionsbestimmungsmittel 4 über ihre Schnittstelle 3 mit
dem Positionsdetektionssystem verbunden.
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In 2 erkennt
man ein alternatives Steuerungssystem 1 der Lasttransportvorrichtung
in seinem Umfeld im Hafen bzw. Lager. Das Steuerungssystem 1 enthält in seinem
in der Figur oben umstrichelt dargestellten Positionsbestimmungs-
und Containerpositionierungsteil eine Steuereinrichtung 2,
die über
eine serielle Verbindung mit Positionsbestimmungsmitteln 4 verbunden
ist. Die Positionsbestimmungsmittel 4 empfangen Signale
von GPS-Satelliten 17, 18 und über Funkmodem oder WLAN von
einer auf dem Lagerplatz aufgestellten Referenz-GPS-Station 19.
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Weiterhin
ist die Steuereinrichtung 2 über eine serielle Verbindung
mit Mitteln 13 zum Empfangen von Auftragsdaten verbunden.
Diese empfangen über
ein Funkmodem Auftragsdaten von einem Lagerplatzverwaltungssystem 14.
Die Steuereinrichtung 2 ist mit einer in dem in der Figur
unten umstrichelt dargestellten konventionellen Teil angeordneten
Steuervorrichtung 6 über
einen Bus oder DI/DO, AI/AO verbunden. Die Steuervorrichtung 6 steuert über eine
Profibus-Verbindung Antriebe 20 mit Umrichtern und Motoren
und empfängt
Signale von zusätzlichen
Positionsbestimmungsmitteln 8 in Form von Odometrie-Radsensoren/Encodern
sowie Trolley- und Hoist- Positionsbzw. Gewichtssensoren 21.