DE102009024357A1 - Industrial system for electrical energy supply of e.g. loads, has power supply device designed without using brake unit so that energy is stored for recovery of energy nor interrupted for non-utilization in controlled manner - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Industrieanlage mit einem Regallager, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Industrieanlage sowie ein Regallagersystem für eine Industrieanlage.The The invention relates to an industrial plant with a shelf storage, a Method for operating such an industrial plant and a Shelf storage system for an industrial plant.
Industrieanlagen benötigen elektrische Energie zur elektrischen Energieversorgung von unterschiedlichen elektrischen Verbrauchern, wie Leuchten, Heizungen, Klimaanlagen, Aufzügen, Antriebsmotoren, Kommunikationsgeräten (Telefonen, Fernsehapparaten, Rechnern, etc.), elektrischen Arbeitsmaschinen (wie Bohr-, Fräs-, Schleif-, Drehmaschinen) und dergleichen weiteren elektrischen Vorrichtungen.industrial plants need electrical energy for electrical energy supply of different electrical consumers, such as lights, heaters, Air conditioners, elevators, propulsion motors, communications equipment (Telephones, TVs, computers, etc.), electric machines (such as drilling, milling, grinding, lathes) and the like other electrical devices.
Die anlageninterne Energieversorgung kann durch ein anlageninternes Kraftwerk erfolgen, z. B. auch über einen Notstromgenerator. Industrieanlagen verfügen meistens aber auch über eine Verbindung bzw. Schnittstelle zu einem anlagenexternen Wechselspannungs-Stromnetz, d. h. zu dem öffentlichen, von einem Betreiber zur Verfügung gestellten Stromnetz, welche Schnittstelle in der Regel Transformatorstationen aufweist, um die öffentlich bereitgestellte Hochspannung in anlagenkonforme niedrigere Spannungen zu transformieren.The In-plant energy supply can be provided by an internal system Power plant done, z. B. also via an emergency generator. Industrial plants usually have but also over a connection or interface to a plant-external AC power network, d. H. to the public, available from an operator put power grid, which interface usually transformer stations to the publicly provided high voltage to transform into plant-conform lower voltages.
Nutzer
von Industrieanlagen sind stets bestrebt, den kostenträchtigen
Energieverbrauch ihrer Anlagen gering zu halten. Hierzu ist es aus
dem Stand der Technik, vgl. z. B.
Durch die Erfindung werden eine Industrieanlage, ein Regallagersystem sowie eine Verfahren zum Betreiben einer Industrieanlage geschaffen, womit mit einfachen und daher kostengünstig realisierbaren Mitteln der Energieverbrauch für den Nutzer gesenkt werden kann.By The invention will be an industrial plant, a shelf storage system and a method for operating an industrial plant, what with simple and therefore cost-effective realizable Means the energy consumption for the user to be lowered can.
Dies wird mit einer Industrieanlage gemäß Anspruch 1, mit einem Regallagersystem gemäß Anspruch 5 sowie mit einem Verfahren gemäß Anspruch 8 erreicht. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This is with an industrial plant according to claim 1, with a shelf storage system according to claim 5 and achieved by a method according to claim 8. Preferred developments of the invention are in the dependent Claims described.
Dadurch, dass gemäß der Erfindung die elektrische Energie einfach ungeregelt dem anlagen- oder systeminternen Wechselspannungs-Stromnetz zur Verfügung gestellt wird, d. h. die rückgewonnene elektrische Energie nicht geregelt oder gezielt gesteuert an andere Verbraucher verteilt wird, ist keine aufwändige Steuerungsvorrichtung erforderlich, die andernfalls die Verbraucher hinsichtlich ihrer Stromaufnahme und Stromabgabe in ihrem Betrieb aufeinander abstimmen müsste. Dies hat auch den Vorteil, dass die Verbraucher vollkommen frei nach ihren funktionseigenen Zwecken einsetzbar sind; d. h. z. B., dass Regalbediengeräte im Regallager ausschließlich hinsichtlich einer zeiteffektiven Regallagertätigkeit (Einlagern/Auslagern von Regalwaren, Sortier-, Kommissioniertätigkeit etc.) betrieben werden können, ohne auf die Stromaufnahme/Stromabgabe des jeweiligen Lagerbediengeräts Rücksicht nehmen zu müssen. Das heißt, die Steuerung der Bewegung der Regalbediengeräte kann ausschließlich gemäß dem Warenumschlag erfolgen und damit zum Erreichen maximaler logistischer Effizienz eingerichtet sein. Hierbei ist die Steuereinrichtung des Regallagers bevorzugt derart ausgebildet, dass es die Tätigkeit der Regalbediengeräte, d. h. das Einlagern der Regalwaren in das Regal bzw. das Auslagern der Regalwaren aus dem Regal, zeiteffektiv regelt. Zeiteffektiv bedeutet hierbei, dass Waren schnellstmöglich unverzüglich auf Anforderung aus dem Regal geholt werden und einzulagernde Ware schnellstmöglich unverzüglich in das Regal gebracht werden. Hierzu umfasst die Steuereinrichtung z. B. Sensoren, die erkennen, welches Lagerbediengerät gerade wie tätig bzw. untätig ist (arbeitet/sich bewegt oder stillsteht), und z. B. Sensoren, die erkennen, welches Lagerbediengerät hinsichtlich der Distanz zwischen der Regalposition, die die momentan zu transferierende Regalware im Regal hat, und einer Warenübergabeposition (z. B. einer Warenausgabe) gerade den kürzesten Weg zurückzulegen hat, um aus diesen Informationen jenes Lagergerät auszuwählen, das dann in der kürzesten Zeit den Regalwarentransfer vornehmen kann.Thereby, that according to the invention, the electrical energy simply unregulated the plant or system internal AC power grid for Is made available, d. H. the recovered electrical Energy not regulated or specifically controlled to other consumers is distributed, is not a complex control device that would otherwise be required by consumers Consensate power consumption and current output in their operation would. This also has the advantage that consumers are completely free to use for their own purposes; d. H. z. B., that storage and retrieval equipment in the shelf storage exclusively in terms a time-effective shelf storage activity (storage / retrieval of shelf goods, sorting, picking etc.) can be operated without affecting the current consumption / current output of the respective storage and retrieval device consideration to have to. That is, the control of the movement The stacker cranes can only according to the Goods are handled and thus to achieve maximum logistical Efficiency be set up. Here is the control device of the shelf warehouse Preferably designed such that it is the activity of Stacker cranes, d. H. storing the shelf goods in the shelf or the storage of the shelf goods from the shelf, time-effective regulates. Time effective here means that goods as quickly as possible immediately be taken off the shelf on request and goods to be stored as soon as possible without delay be put on the shelf. For this purpose, the control device comprises z. B. sensors that recognize which storage operator is currently how active or inactive (works / moves or resting), and z. B. sensors that detect which storage operator in terms of the distance between the shelf position, the current to be transferred shelf goods on the shelf, and a goods transfer position (eg a goods issue) just the shortest way to go has to choose from this information that storage device, then make the shelf transfer in the shortest time can.
Bei der Erfindung entfallen ferner gesonderte und bei Bedarf zuschaltbare Bremseinheiten, wie gesonderte Speicher zur Aufnahme von rückgespeister elektrischer Energie oder wie gesonderte Bremswiderstände zur nutzlosen Vernichtung von elektrischer Energie durch bloße Umwandlung in Wärme. Die oben angegebenen üblichen elektrischen (Nutz-)Verbraucher stellen im Sinne der Erfindung keine Bremseinheiten dar. Die üblichen Nutz-Verbraucher unterscheiden sich von einer gezielt für die zur Überschussenergievernichtung vorgesehenen Bremseinheit zum Beispiel dadurch, dass die Nutzverbraucher unabhängig vom Vorliegen von rückgespeister Überschussenergie ihren Nutzzwecken gemäß verwendet werden, wohingegen die gemäß der Erfindung nicht vorgesehene, gesonderte Bremseinheit mit einer Steuerung vorzusehen wäre, die bei Bedarf und damit in geregelter Weise, z. B. bei Energieüberschuss im anlageninternen Stromnetz, die Bremseinheit zur Energievernichtung oder Energiespeicherung zuschaltet. Eine gesonderte Speichereinheit zur Rückgewinnung ist so zu verstehen, dass in ihr die überschüssige elektrische Energie im wesentlich komplett (im Rahmen des erwartenden Bedarfs) gesondert speicherbar ist, um sie dem anlageninternen Stromnetz wieder im wesentlichen komplett zur Verfügung stellen zu können. Darunter fallen also nicht irgendwelche Batterieladestationen bzw. Batterieladegeräte zum Laden von üblichen Gebrauchsbatterien, wie von Taschenlampen, Anlagen-Batteriefahrzeugen (E-Gabelstapler, E-Transportfahrzeuge); letztere stellen übliche Verbraucher dar. Ferner stellen daher auch z. B. zur Spannungs- und Stromnetzstabilisierung ggf. herangezogene Kondensatoren keine derartigen gemäß der Erfindung nicht vorgesehene Bremseinheiten dar, die gezielt überschüssige rückgespeiste Energie vernichten/speichern sollen. Auch Energiespeicher wie Akkumulatoren und Kondensatoren auf/in anlageninternen elektrischen Fahrzeugen und Maschinen (z. B. zum Antrieb derselben) stellen keine solche Bremseinheit dar, weil sie nicht in geregelter Weise zur (gezielten) Aufnahme von Energieüberschüssen im Stromnetz zuschaltbar sind, sondern nur in Abhängigkeit von ihrem eigentlichen Arbeitsbetrieb und damit unabhängig von dem im Stromnetz vorliegenden Energieüberschuss/-mangel an das Stromnetz angeschlossen und von diesem ggf. wieder abgetrennt werden.The invention also eliminates separate and optionally switchable braking units, such as separate memory for receiving recycled electrical energy or as separate braking resistors for useless destruction of electrical energy by mere conversion to heat. The above-mentioned conventional electrical (consumer) consumers are in the context of the invention is not a braking units. The usual Nutz consumers differ from a targeted for the surplus senergievernichtung provided braking unit, for example, by the fact that the Nutzverbraucher be used regardless of the presence of recycled excess energy their purposes, whereas the not provided according to the invention, separate brake unit would be provided with a control that, if necessary and thus in a controlled manner, for. B. in energy surplus in the plant-internal power grid, the brake unit connects to the energy destruction or energy storage. A separate storage unit for recovery is to be understood that in her the excess electrical energy in substantially completely (within the expected demand) can be stored separately in order to provide them to the plant's power grid again essentially completely available. This does not include any battery charging stations or battery chargers for charging conventional batteries, such as flashlights, plant battery vehicles (e-forklifts, electric transport vehicles); the latter are common consumers. B. for voltage and power grid stabilization optionally used capacitors no such according to the invention not provided braking units intended to destroy excess stored energy back / store. Energy storage devices such as accumulators and capacitors on / in internal electrical vehicles and machines (eg to drive the same) are not such a braking unit, because they are not in a controlled manner for (targeted) absorption of energy surpluses in the power supply can be switched on, but only in Dependence on their actual work operation and thus independent of the present in the power grid energy surplus / deficiency connected to the mains and disconnected from this, if necessary.
Damit sind die Anlage bzw. das System hinsichtlich ihrer/seiner funktionellen Effizienz (Effizienz des Regalwarenverkehrs) vorteilhaft; die Anlage bzw. das System können ferner sehr kostengünstig realisiert werden, und trotzdem kann eine erhebliche Reduktion der Stromkosten erzielt werden. Letzteres ist insbesondere wegen der Auswahl der Lagerbediengeräte zur Stromrückgewinnung gegeben.In order to are the plant or the system in terms of its functional Efficiency (efficiency of the shelf goods traffic) advantageous; the attachment or the system can also be very inexpensive be realized, and still can be a significant reduction of Electricity costs are achieved. The latter is particularly because of Selection of storage and retrieval machines for power recovery given.
Lagerbediengeräte haben in der Regel große Bewegungswege mit schweren Lasten zurückzulegen, sodass entsprechend starke Motoren vorzusehen sind, mit denen im Bremsbetrieb beim induktiven Bremsen erhebliche elektrische Energie rückgewinnbar ist. Bevorzugt erfolgt die Rückführung der Energie direkt am Regalbediengerät, indem an diesem bzw. an dessen Elektromotor oder dessen Elektromotoren ein Vier-Quadranten-Steller angeordnet ist, ggf. für jeden E-Motor einen, über den die elektrische Energie ins anlagen- bzw. systeminterne Stromnetz automatisch zurückgespeist wird. Die Lagerbediengeräte bzw. deren elektrische Motoren arbeiten direkt mit Wechselspannungs-Strom, z. B. mit Wechselstrom oder Drehstrom, und sind daher mit bzw. als Wechsel- oder Drehstrommotoren ausgebildet.Storage and retrieval machines usually have large movement paths with heavy loads to cover, so provide correspondingly strong engines with which in braking mode during inductive braking considerable electrical energy is recoverable. Preferably takes place the return of energy directly to the storage and retrieval unit, by at this or at the electric motor or its electric motors a four-quadrant controller is arranged, if necessary for each Electric motor, via which the electrical energy is fed into the system or system-internal power grid automatically fed back becomes. The storage and retrieval machines or their electric motors work directly with AC power, eg. B. with alternating current or three-phase current, and are therefore with or as AC or three-phase motors educated.
Die unterschiedlichen Verbraucher, d. h. die Verbraucher unterschiedlichen Typs, sind z. B. die eingangs angegebenen Verbrauchertypen, wie Leuchten, elektrische Werkzeugmaschinen, Heizungen, E-Fahrzeuge, etc., wobei die Regalbediengeräte hierbei ebenfalls einen Typ dieser Verbraucher bilden. Die Verbrauchertypen können unterscheiden sich durch Leistungsaufnahme (Niedrig, Mittel, Hoch), Strombedarfart (Drehstrom oder üblicher Wechselstrom) usw. unterscheiden.The different consumers, d. H. the consumers different Type, z. B. the types of consumers specified above, such as lights, electric machine tools, heaters, electric vehicles, etc., where The storage and retrieval machines here also a type of this Consumers form. The consumer types can differ by power consumption (Low, Medium, High), power requirement (Three-phase or usual AC) and so on.
Der Erfinder hat erkannt, dass Industrieanlagen oder Regallagersysteme stets, also Tag und Nacht, einen gewissen Minimalstromverbrauch haben, weil immer irgendwelche elektrischen Verbraucher, Anlagenbeleuchtungen bei Nacht und elektrische Arbeitsgeräte am Tag, in Betrieb sind, sodass nach einer Ausführungsform der Erfindung nur genauso viele Lagerbediengeräte zur Energierückgewinnung vorgesehen werden, dass die maximal zu erwartende rückgewonnene Energie unter dem minimal zu erwartenden (Dauer-)Energieverbrauch der Anlage bzw. des Systems liegt. Daher ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass bei einem Regallager mit mehreren elektrischen Regalbediengeräten eine Teilanzahl, z. B. auch nur eines der Regalbediengeräte, zur Energierückgewinnung, d. h. mit einem Bremsgenerator ausgestattet, vorgesehen ist, wohingegen der andere Teil der Regalbediengeräte nicht mit einem Bremsgenerator ausgestattet ist. Bei größeren Anlagen mit höherem Minimalverbrauch können dann mehrere oder auch alle der Regalbediengeräte zur Stromrückgewinnung vorgesehen sein.Of the Inventor has recognized that industrial equipment or shelf storage systems always, ie day and night, a certain minimum power consumption because there are always some electrical consumers, plant lights at night and electrical equipment during the day, in operation are, so according to an embodiment of the invention only just as many storage and retrieval units for energy recovery be provided that the maximum expected recovered Energy below the minimum expected (continuous) energy consumption the system or the system is located. Therefore, it is within the scope of the invention possible that at a rack warehouse with multiple electrical Storage and retrieval units a part number, z. B. only one the stacker cranes, for energy recovery, d. H. equipped with a brake generator is provided, whereas the other part of the stacker cranes not with a brake generator Is provided. For larger systems with higher Minimum consumption can then be several or even all of Storage and retrieval units to be provided for power recovery.
Um maximale Stromrückgewinnung zu erzielen, sind möglichst viele der Regalbediengeräte (am besten alle) als rückspeisende Regalbediengeräte ausgebildet, wobei in diesem Falle bevorzugt eine Rückspeisung der überschüssigen Energie an das anlagenexterne, d. h. das öffentliche Stromnetz, erfolgt. Die Erfindung sieht hier bevorzugt eine automatische Rückspeisung, d. h. eine ungeregelte Rückspeisung, ins externe Stromnetz vor, die automatisch (ungeregelt) bei Energieüberschuss erfolgt. Hierdurch entfallen wiederum Kosten für eine entsprechende Strom-/Spannungsregelung. Der rückgespeiste Strom wird abhängig vom Stromanbieter ggf. sogar vergütet; doch selbst bei unvergüteter Rückspeisung ist diese Variante letztlich kostengünstig, da der Energieüberschuss in jedem Fall kostenfrei ans öffentliche Netz erfolgen kann, sodass keine anlageninternen Bremseinheiten vorgesehen werden müssen.Around maximum power recovery are possible many of the stacker cranes (best of all) as recuperative Storage and retrieval equipment designed, in which case preferred a recovery of the surplus Energy to the external plant, d. H. the public power grid, he follows. The invention preferably provides an automatic feedback, d. H. an unregulated feedback, into the external power grid before that automatically (unregulated) at energy surplus he follows. This in turn eliminates costs for a corresponding Current / voltage control. The recycled power is possibly even remunerated depending on the electricity provider; but even with unmolded feedback is This variant is ultimately inexpensive, as the energy surplus in any case free of charge to the public network can, so no plant-internal brake units must be provided.
Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnung anhand eines
Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung
zeigt
Die
in
Elektrische
Verbraucher der Industrieanlage
Die
Regalwarenschnittstelle
Die
Stromversorgung der elektrischen Antriebe der Lagerbediengeräte
Die
Bewegung der Regalbediengeräte wird durch eine regallagerseitige
Steuereinrichtung
Die
anlageninterne Stromversorgungseinrichtung
Ferner
ist die anlageninterne Stromversorgungseinrichtung
Die
Industrieanlage
Im
vorliegenden Falle weist die elektrische Stromversorgungseinrichtung
Die
Stromversorgungseinrichtung
Das
beschriebene Regallager
Im
Betrieb der Anlage
Falls
keine Rückspeisemöglichkeit an das öffentliche
Netz
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