KR101837906B1 - 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템 - Google Patents

스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템은, 원료 야드의 관리 및 운용을 위해 3D 야드 맵 생성 프로그램이 설치되고, 야드 관리를 위한 정보를 수집하고 계산하는 HMI PC; 상기 HMI PC에서 계산된 데이터를 이용하여 스태커 및 리클라이머(stacker and reclaimer)를 자동으로 운전하도록 제어하는 마스터 PLC; 상기 스태커 및 리클라이버를 이용하여 파일(pile) 간의 실질 거리에 대한 정보를 수집하고, 레이저 거리 센서를 이용하여 보정치를 수집하는 이동기기 PLC; 및 상기 수집된 정보를 바탕으로 야드의 형상을 계산한 데이터를 바탕으로, 조업 일정을 스케줄에 등록하고, 조업자에 의해 입력된 정보를 바탕으로 생성된 데이터를 상기 마스터 PLC에 전송하는 서버를 포함할 수 있다.

Description

스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템{YARD MANAGMENTING SYSTEM FOR AUTO OPERATING OF STACKER AND RECLAIMER APPARATUS}
본 발명은 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료(광물)의 적재 및 반출이 진행되는 원료 야드의 각 사이드 레일에 배치되어 작업을 진행하는 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템에 관한 것이다.
야드 관리를 위해 사용자가 눈으로 직접 야드의 조업 상황을 확인하고, 수작업으로 야드 맵을 작성하여 원료 야드의 적재 파일을 관리하였다. 이때, 직사각형 방식으로 야드의 점유 장소 및 야드 재고를 관리하여 인출중인 파일과 인출 전의 초기 파일이 구분되지 않았다. 그에 따라 야드에 데드 스페이스가 존재하여 자동인출을 개시하더라도 파일의 위치를 일일이 수동으로 세팅해야하는 등의 야드 관리 및 운용되는 과정에 원료 수송 선박의 정박료와 인건비 등과 같이, 추가적으로 불필요하게 낭비되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0989069호(2010.10.14)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스태커 및 리클라이머 장비에 관리된 데이터를 전송하여 조업자의 세팅 작업을 자동으로 세팅하여 자동 운전이 이루어질 수 있는 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템은, 원료 야드의 관리 및 운용을 위해 3D 야드 맵 생성 프로그램이 설치되고, 야드 관리를 위한 정보를 수집하고 계산하는 HMI PC; 상기 HMI PC에서 계산된 데이터를 이용하여 스태커 및 리클라이머(stacker and reclaimer)를 자동으로 운전하도록 제어하는 마스터 PLC; 상기 스태커 및 리클라이버를 이용하여 파일(pile) 간의 실질 거리에 대한 정보를 수집하고, 레이저 거리 센서를 이용하여 보정치를 수집하는 이동기기 PLC; 및 상기 수집된 정보를 바탕으로 야드의 형상을 계산한 데이터를 바탕으로, 조업 일정을 스케줄에 등록하고, 조업자에 의해 입력된 정보를 바탕으로 생성된 데이터를 상기 마스터 PLC에 전송하는 서버를 포함할 수 있다.
이때, 상기 서버는 상기 마스터 PLC에 저장된 데이터를 수집하고, 상기 원료 야드의 적재물인 파일(pile)의 각 단 높이와 너비 및 길이를 실시간으로 계산한 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템은, 원료 야드의 관리 및 운용을 위해 HMI PC에서 야드 관리를 위한 정보를 수집하는 제1 단계; 상기 HMI PC에서 수집된 야드에 대한 데이터를 이용하여 빈공간을 효율적으로 관리하기 위해 3D 야드 맵 생성 프로그램을 이용하여 계산하는 제2 단계; 상기 HMI PC에서 계산된 데이터를 마스터 PLC로 전송하여, 마스터 PLC에서 스태커 및 리클라이머(stacker and reclaimer)가 자동으로 운전되도록 제어하는 제3 단계; 상기 마스터 PLC에서 상기 스태커 및 리클라이머가 트래블링(traveling), 슬루잉(slewing) 및 러핑(luffing) 동작이 이루어지도록 지령을 내리는 제4 단계; 이동기기 PLC에서 상기 스태터 및 리클라이머의 실질 거리에 대한 정보를 수집하고, 레이저 거리 센서에 의해 보정치를 수집하는 제5 단계; 및 상기 스태커 및 리클라이머가 자동으로 스태킹(stacking) 및 리클라이밍(reclaiming)이 수행되는 제6 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 단계에서 계산된 데이터는, 적재된 파일(pile)의 각 단 높이와 너비 및 길이를 실시간으로 계산하여, 각 파일(pile)의 높이에 따른 빈 공간을 계산할 수 있다.
그리고 상기 파일(pile)의 높이가 14m 이상이면, 조업 가능한 빈 공간은 인접한 파일(pile) 간의 거리가 50m 이상일 수 있다.
본 발명에 의하면, 야드의 공간을 관리할 때 실제 형상으로 관리함으로써, 야드의 파일(pile)의 형상과 양을 기초로 하여 각 공간에 데드 스페이스를 자동을 관리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스태커 및 리클라이머를 무인으로 해당 지점까지 이동 및 조업할 수 있게 함으로써, 조업에 대한 시간적인 부분과 조업자의 실수로 인한 오작동 등을 방지하여 시간과 인건비를 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 야그 관리 시스템의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 야드 관리 시스템을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 야드 관리 시스템에서 공간 관리를 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 야그 관리 시스템의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 야드 관리 시스템을 도시한 개략도이다.
본 발명에 대해 도 1에 도시된 흐름도를 따라 설명하면서, 도 2에 도시된 개략도의 구성을 이용하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 야드 관리 시스템은 HMI PC(10), 메인 서버(20), 서브 서버(30), 조업 데이터 관리기(40), 야드 데이터 관리기(50), 마스터 PLC(60) 및 이동기기 PLC(70)를 포함한다.
HMI PC(10)는 메인 서버(20) 또는 서브 서버(30)에서 2D 야드 맵 데이터 정보를 받아 창출하고자 하는 3D 야드 맵 생성 프로그램을 실행하여 3D 야드 맵을 구현한다. 이를 위해 HMI PC(10)는 3D 야드 맵 생성 프로그램이 설치된다. 또한, 본 실시예에서 HMI PC(10)는 복수개가 구비될 수 있다.
메인 서버(20) 및 서브 서버(30)는 각각 마스터 PLC(60)에 저장된 데이터를 수집하고, 원료 야드의 적재물의 각 단의 높이와 너비 및 길이를 실시간으로 계산하여 데이터베이스에 저장한다.
조업 데이터 관리기(40)는 조업에 필요한 데이터를 관리하고, 조정한다.
야드 데이터 관리기(50)는 야드에 대한 데이터를 관리하고, 조정한다.
마스터 PLC(60)는 이동기기 PLC(70)에서 수집된 야드 데이터를 수집하여 집적하고 저장한다.
이동기기 PLC(70)는 각 부분별로 야드 데이터를 수집한다.
이때, HMI PC(10), 메인서버(20), 서브 서버(30), 조업 데이터 관리기(40), 야드 데이터 관리기(50) 및 마스터 PLC(60)는 각각 유선 통신을 통해 정보를 송수신할 수 있고, 이동기기 PLC(70)는 무선 통신을 통해 정보를 송수신할 수 있다.
본 실시예에서, 도 2에도시된 흐름도를 따라 야드 관리 시스템에서 공간 관리를 하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 종래의 대한민국 등록특허 제10-0989069호에 개시된 야드 관리에서 기존 정보를 HMI PC(10)에서 수집 및 계산한다(S1). 그리고 수집된 야드에 대한 데이터를 이용하여 빈 공간을 효율적으로 관리하기 위해 계산한다(S2). 이때, 빈 공간에 대한 계산은 HMI PC(10)에서 이루어질 수 있다.
그리고 HMI PC(10)에서 계산된 데이터를 마스터 PLC(60)로 전송하여 스태커 및 리클라이머의 자동으로 운전하도록 제어한다(S3). 스태커 및 리클라이머는 트래블링(traveling), 슬루잉(slewing) 및 러핑(luffing)을 자동으로 지령을 내린다(S4).
그에 따라 스태커 및 리클라이머의 실질 거리에 대한 정보를 이동기기 PLC(70)에서 수집하며, 이동기기 PLC(70)는 레이저 거리 센서에 의해 보정치를 수집한다(S5). 스태커 및 리클라이머에서 자동으로 스태킹(stacking) 및 리클라이밍(reclaiming)이 수행된다(S6).
상기의 과정을 거쳐 HMI PC(10)는 실질적으로 야드의 형상을 계산하고, 자동으로 조업하고자 하는 야드의 정보를 받아 현재 야드 형상에 따른 빈 공간에 대한 정보를 확보한다(S7). 그리고 확보된 정보를 조업자에게 그에 대한 정보를 보여준다. 그리고 조업자로부터 조업 진행 여부에 대한 정보가 입력되면, 다른 작업에 대한 스케줄과 함께 여러 가지 조업에 대한 지령을 동시에 내릴 수 있다(S8).
상기와 같이, 효율적으로 데이터를 관리함에 따라 야드의 공간 활용을 높일 수 있다. 야드의 적산치를 계산하여 현재 파일(pile)의 양을 확인하고, 적재된 파일의 양을 관리할 수 있다.
그에 따라 종래에 수기로 처리하던 것을 자동으로 관리함으로써, 수기에 의한 오류를 보완하고, 자동으로 조업할 수 있다.
상기와 같이, 마스터 PLC(60)와 각 이동기기 PLC(70)에서 야드에 관련된 데이터를 전송하여 조업자의 세팅 작업을 본 실시예에서어 자동으로 세팅하는 것을 목적으로 한다. 그에 따라 메인 서버(20) 및 서브 서버(30)에서 야드의 형상을 계산한 데이터를 바탕으로 스케줄에 등록한다. 그리고 조업자에 의해 입력된 정보를 바탕으로 데이터를 마스터 PLC(60)로 전송하고, 각 조업에 해당되는 이동기기 PLC(70)로 해당 공간에 적용할 데이터를 전송하여 스태커 및 리클라이머가 자동으로 해당 공간을 찾아 이동하여, 적재 및 반출을 시작할 수 있다. 이때, 벨트의 벨트 스케일에서 해당 스태커 및 리클라이머의 조업량을 측정하여 파일(pile)의 적산치를 보정하고, 보정된 정보를 HMI PC(10), 메인 서버(20) 및 서브 서버(30)에 디스플레이할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 야드 관리 시스템에서 공간 관리를 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
상기에서 설명한 바를 바탕으로 도 3을 참조하여, 공간 관리를 수행하는 것에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 흐름도에서 S1 단계에서 수집된 데이터를 바탕으로 S2 단계에서 빈 공간의 관리를 위한 계산이 이루어지는데, 이때, 빈 공간이 최소 50m 이상의 공간이 나오는 곳이 어디인지 계산한다. 단계 S2에서 계산에 의해 각 야드의 공간을 조업자의 확인을 거친 다음, 단계 S3에서 마스터 PLC(60)에서 스태커 및 리클라이머가 동작하도록 지령을 내린다. 그리고 단계 S4에서 현 스태커 및 리클라이머의 자동 시스템을 이용하여 해당 지점을 찾는다. 여기서, 조업 중인 스태커 및 리클라이머는 붐(boom)을 104도 업(up)하고, 슬루잉(slewing)을 180도 지점까지 좌우로 이동한다. 그리고 이동 붐(boom)을 다시 90도로 다운(down)한 다음, 트래블링(traveling)을 이용하여 해당 지점의 10m 전방까지 이동하며, 붐(boom)을 슬루잉(slewing)하여 135도나 225도로 좌우 이동한 다음, 붐(boom)을 업/다운(up/down)한다.
이때, 도 3에 도시된 영역 A의 경우는 야드의 빈 공간이 10m로 50m 이하이므로, 조업이 불가능한 영역이고, 영역 B의 경우는, 야드의 빈 공간이 120m로 50m 이상이므로 조업이 가능한 영역을 표시한 것이다. 붐(boom)의 길이는 49m, 버킷(bucket)의 길이는 5m, 회전반경은 90도이며, 붐(boom)의 러핑(luffing)은 82도 내지 104도로 삼각함수에 의해 계산된 것이며, 영역 A 및 영역 B는 동일한 조건을 갖는다.
이렇게 단계 S5에서 이동기기 PLC(70)가 스태커 및 리클라이머의 실질 거리에 대한 정보를 수집하여 거리를 계산하고, 스태커 및 리클라이머는 해당 지점으로 이동하여 단계 S6이 수행될 수 있다.
여기서, 야드의 빈 공간을 찾는 기술은, 해당 야드에 계산되어 있는 처음 파일(pile)과 다음 파일(pile)의 거리를 계산하는 방식으로, 처음 파일(pile)의 끝지점(end position)과 다음 파일(pile)의 시작지점(start position)의 차로 해당 빈 공간(space)를 찾으며, 해당 빈 공간이 최소한 50m의 거리를 유지하는 위치를 찾는다. 이때, 하나의 파일(pile)은 16m의 높이로 쌓이는 경우 원뿔의 최소 반경이 50m이기 때문에 다른 파일(pile)과의 구분을 위한 최소 거리를 50m로 설정할 수 있다.
그리고 야드의 빈 공간을 조업자에게 확인을 득하기 위한 방법은, 파일(pile) 간의 거리가 50m를 넘는 경우에만 해당된다. 조업자에게 파일(pile)의 높이를 확인하여 파일(pile)의 높이가 16m인 경우, 더 이상 파일(pile)이 쌓이지 않도록 하여 각 파일(pile) 간의 간격이 50m 이내에서 작업이 이루어지지 않도록 할 수 있다. 이때, 본 실시예에서, 파일(pile)의 높이 16m인 것에 대해 설명하지만, 파일(pile)의 높이가 14m 이상인 경우, 파일(pile) 간의 간격이 50m 이내이면, 다른 파일(pile)에 간섭이 발생할 수 있다. 그에 따라 슬로윙(slewing)의 각을 고려하여 인접한 파일(pile)의 간격이 50m 이내에서 작업이 이루어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
10: HMI PC 20: 메인 서버
30: 서브 서버 40: 조업 데이터 관리기
50: 야드 데이터 관리기 60: 마스터 PLC
70: 이동기기 PLC

Claims (5)

  1. 원료 야드의 관리 및 운용을 위해 HMI PC에서 야드 관리를 위한 정보를 수집하는 제1 단계;
    상기 HMI PC에서 수집된 야드에 대한 데이터를 이용하여 빈공간을 효율적으로 관리하기 위해 3D 야드 맵 생성 프로그램을 이용하여 계산하는 제2 단계;
    상기 HMI PC에서 계산된 데이터를 마스터 PLC로 전송하여, 마스터 PLC에서 스태커 및 리클라이머(stacker and reclaimer)가 자동으로 운전되도록 제어하는 제3 단계;
    상기 마스터 PLC에서 상기 스태커 및 리클라이머가 트래블링(traveling), 슬루잉(slewing) 및 러핑(luffing) 동작이 이루어지도록 지령을 내리는 제4 단계;
    이동기기 PLC에서 상기 스태커 및 리클라이머의 실질 거리에 대한 정보를 수집하고, 레이저 거리 센서에 의해 보정치를 수집하는 제5 단계; 및
    상기 스태커 및 리클라이머가 자동으로 스태킹(stacking) 및 리클라이밍(reclaiming)이 수행되는 제6 단계를 포함하고,
    상기 제2 단계에서 계산된 데이터는, 적재된 파일(pile)의 각 단 높이와 너비 및 길이를 실시간으로 계산하여, 각 파일(pile)의 높이에 따른 빈 공간을 계산하는 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파일(pile)의 높이가 14m 이상이면, 조업 가능한 빈 공간은 인접한 파일(pile) 간의 거리가 50m 이상인 스태커 및 리클라이머 장비의 자동 운전을 통한 야드 관리 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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