KR102661711B1 - Plc 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 - Google Patents

Plc 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 크레인의 구동체를 구동시키는 구동원, 상기 구동체 및 상기 구동원 중 적어도 하나에 설치되어 동작을 측정하는 센서부, 상기 구동원과 전기적으로 연결되어 전원을 인가하거나 차단하는 다수 개의 전기실 릴레이를 포함하는 릴레이부, 상기 다수 개의 전기실 릴레이 중 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이를 동작시키기 위한 조작신호를 생성하는 운전자 조작부 및 상기 센서부로부터 측정된 측정 데이터에 기초하여 상기 릴레이부를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 PLC 장치를 포함하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템에 관한 것이다.
상기 PLC 장치는, 상기 릴레이부와 상기 운전자 조작부 사이에 전기적으로 연결되어 상기 운전자 조작부로부터 생성된 조작신호를 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이에 전송하거나, 상기 조작신호를 차단하고 상기 제어신호를 상기 다수 개의 전기실 릴레이 중 적어도 하나에 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 {Crane Collision Prevention System Based On PLC Device}
본 발명은 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템에 관한 것이다.
크레인(Crane)은 무거운 물체를 들어올려서 운반하는 장비로, 동력을 사용하여 중량물을 권상, 권하, 수평, 선회 운반하는 것을 목적으로 한다. 고정식 크레인에는 탑의 형태로 지상에 고정되어 고층건물을 건설하는 현장에 사용하는 타워 크레인 등이 있고, 이동식 크레인에는 바퀴가 장착된 차체 위에 크레인의 작업 장치를 얹은 형태로 유압 크레인, 카고 크레인 등이 있고, 이외 크롤러 크레인, 골리앗 크레인, 천장 크레인, 해상 크레인 등이 있다.
산업 현장에서 사용되는 복수 대의 크레인들은 수평 또는 수직 방향으로 간섭되는 작업 영역을 가지고 서로 독립적으로 움직이면서 작업을 수행하고 있어 크레인들 사이의 충돌 위험이 항시 존재한다. 크레인 간 충돌이 발생하는 경우 크레인의 파손으로 인한 물적 손실, 작업 지연 및 인명 피해 등의 심각한 문제가 발생하는 문제점이 있다. 종래 크레인 충돌을 방지하기 위한 기술이 개발되고 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 크레인 충돌 방지 장치 및 방법에 관한 것으로, 3차원 포인트 데이터를 수집하고, 3차원으로 모델링된 화면을 제공하여 운전자가 현장 상황을 파악하기 용이하여 크레인 충돌을 방지할 수 있도록 한다. 다만, 운전자에게 현장 상황에 대한 보다 많은 정보를 제공할 수 있으나, 운전자가 현장 상황을 파악하더라도 적절한 운전을 하지 못한다면 크레인 충돌을 방지하기는 실질적으로 어렵다.
특허문헌 2는 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법에 관한 것으로, 복수 개의 크레인들에 각각 설치되는 GPS 수신기들로부터 수신된 GPS 좌표에 근거하여 특정 크레인들과의 충돌을 예측하고, 크레인의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 다만, USN 무선 통신망을 통해서 제어함으로써, 무선통신환경에 따른 지연시간이 발생할 수 있어 즉각적인 크레인 제어가 상대적으로 어려운 기술적 한계가 존재한다.
따라서 운전자 조작부와 크레인과 직접적인 연결을 통해서 즉각적인 제어가 가능하고, 크레인의 주행 동작, 횡행 동작 및 호이스트 동작을 각각 단계별로 세밀하게 제어하여 크레인 간 충돌을 방지할 수 있는 기술이 보 기술 분야에서 절실히 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2127620호 대한민국 등록특허공보 제10-1216871호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 크레인 운전자의 오조작 및 무선통신환경에서의 지연시간에 따른 크레인 충돌을 방지할 수 있도록 크레인의 구동체 및 구동원 중 적어도 하나의 동작을 측정하고, 운전자 조작부와 크레인과 직접적인 연결을 통해서 즉각적으로 제어하고, 크레인의 주행 동작, 횡행 동작 및 호이스트 동작을 각각 단계별로 세밀하게 제어하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템은 크레인의 구동체를 구동시키는 구동원; 상기 구동체 및 상기 구동원 중 적어도 하나에 설치되어 동작을 측정하는 센서부; 상기 구동원과 전기적으로 연결되어 전원을 인가하거나 차단하는 다수 개의 전기실 릴레이를 포함하는 릴레이부; 상기 다수 개의 전기실 릴레이 중 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이를 동작시키기 위한 조작신호를 생성하는 운전자 조작부; 및 상기 센서부로부터 측정된 측정 데이터에 기초하여 상기 릴레이부를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 PLC 장치;를 제공한다.
또한, 상기 PLC 장치는, 상기 릴레이부와 상기 운전자 조작부 사이에 전기적으로 연결되어 상기 운전자 조작부로부터 생성된 조작신호를 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이에 전송하거나, 상기 조작신호를 차단하고 상기 제어신호를 상기 다수 개의 전기실 릴레이 중 적어도 하나에 전송하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 운전자 조작부와 상기 릴레이부 사이에 PLC 장치가 전기적으로 연결됨으로써, 운전자 조작부와 크레인과 직접적인 연결을 통해서 즉각적으로 제어하고, 크레인의 주행 동작, 트롤리의 횡행 동작, 호이스트의 권상/권하 동작을 각각 단계별로 세밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
즉, 크레인 운전자의 오조작 및 무선통신환경에서의 지연시간에 따른 크레인 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 크레인에 설치된 주행 센서로부터 측정된 크레인 반사거리에 기초하여 대상 크레인의 주행 동작에 대한 제어신호가 생성됨으로써, 동일한 주행레일에서 서로 다른 크레인의 주행동작 시 대상 크레인의 작업의 효율성을 높임과 동시에 크레인 간 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 대상 크레인 내 서로 다른 트롤리에 설치된 제1 횡행 센서 및 제2 횡행 센서로부터 측정된 트롤리 반사거리에 기초하여 트롤리들의 횡행 동작에 대한 제어신호가 생성됨으로써, 동일한 횡행레일에서 서로 다른 트롤리의 횡행동작 시 트롤리들의 작업의 효율성을 높임과 동시에 트롤리 간 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 대상 크레인 내 호이스트 권상 구동원에 설치된 엔코더로부터 측정된 와이어로프의 현재 길이에 기초하여 대상 크레인의 주행 동작에 대한 제어신호가 생성됨으로써, 단차가 있는 서로 다른 두 주행레일에서 서로 다른 크레인의 주행동작 시 대상 크레인의 작업의 효율성을 높임과 동시에 대상 크레인의 호이스트와 비대상 크레인 간의 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 상세한 설명 및 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)에 대한 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)에 대한 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)에 대한 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 세부구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 두 크레인(A,B)의 주행레일에서 다수 개의 주행구역을 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 주행동작을 위한 대상 크레인(A)의 릴레이부, 운전자 조작부 및 PLC 장치를 표시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)에 구비된 서로 다른 두 트롤리(A,B)의 횡행레일에서 다수 개의 횡행구역을 표시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 트롤리 횡행동작을 위한 대상 크레인(A)의 릴레이부, 운전자 조작부 및 PLC 장치를 표시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 두 크레인(A,B)의 단차가 존재하는 경우 충돌위험구역을 표시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 권상 영점 및 권상 정지 영점을 조정하기 위한 대상 크레인(A)의 릴레이부, 운전자 조작부 및 PLC 장치를 표시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)에 대한 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)에 대한 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 구성도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)에 대한 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템 세부구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 두 크레인(A,B)의 주행레일에서 다수 개의 주행구역을 표시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 주행동작을 위한 대상 크레인(A)의 릴레이부(300A-a), 운전자 조작부(400A-a) 및 PLC 장치(500A)를 표시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 대상 크레인(A)에 구비된 서로 다른 두 트롤리(A,B)의 횡행레일에서 다수 개의 횡행구역을 표시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 트롤리 횡행동작을 위한 대상 크레인(A)의 릴레이부(300A-b), 운전자 조작부(400A-b) 및 PLC 장치(500A)를 표시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 두 크레인(A,B)의 단차가 존재하는 경우 충돌위험구역을 표시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 권상 영점 및 권상 정지 영점을 조정하기 위한 대상 크레인(A)의 릴레이부(300A-c), 운전자 조작부(400A-c) 및 PLC 장치(500A)를 표시한 도면이다.
우선 도 1을 보면, 본 발명의 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템은 크레인의 구동체를 구동시키는 구동원(100), 상기 구동체 및 상기 구동원(100) 중 적어도 하나에 설치되어 동작을 측정하는 센서부(200), 상기 구동원(100)과 전기적으로 연결되어 전원을 인가하거나 차단하는 다수 개의 전기실 릴레이(320)를 포함하는 릴레이부(300), 상기 다수 개의 전기실 릴레이(320) 중 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이를 동작시키기 위한 조작신호를 생성하는 운전자 조작부(400) 및 상기 센서부(200)로부터 측정된 측정 데이터에 기초하여 상기 릴레이부(300)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 PLC 장치(500)를 포함한다.
그리고 상기 PLC 장치(500)는, 상기 다수 개의 전기실 릴레이(320)와 상기 운전자 조작부(400) 사이에 전기적으로 연결되어 상기 운전자 조작부(400)로부터 생성된 조작신호를 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이에 전송하거나, 상기 조작신호를 차단하고 상기 제어신호를 상기 다수 개의 전기실 릴레이(320) 중 적어도 하나에 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템은 상기 PLC 장치(500)와 전기적으로 연결되어 상기 구동체 및 상기 구동원(100) 중 적어도 하나의 동작을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링부(600) 및 복수 개의 PLC 장치(500A, 500B...)와 양방향 무선통신 가능하도록 연결되어 각 PLC 장치로부터 운행 데이터를 획득하고, 각 PLC 장치가 설치된 크레인에 재원 정보를 제공하는 관리서버(700)를 더 포함할 수 있다.
도 2의 일실시예를 보면, 본 발명의 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템은 동일한 주행레일에 배치되어 주행동작하는 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)을 포함할 수 있다. 대상 크레인(A)은 센서부(200A), 운전자 조작부(400A), 릴레이부(300A) 및 구동원(100A)을 포함할 수 있다. 그리고 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 상기 릴레이부(300A)와 상기 운전자 조작부(400A) 사이에 전기적으로 연결되어 상기 운전자 조작부(400A)로부터 생성된 조작신호를 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이에 전송하거나, 상기 조작신호를 차단하고 상기 제어신호를 상기 다수 개의 전기실 릴레이(320A) 중 적어도 하나에 전송할 수 있다.
또한, 비대상 크레인(B)의 센서부(200B)는 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)에 무선통신 방식으로 측정 데이터를 전송할 수 있다. 그러면, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 자신의 센서부(200A)로부터 측정된 측정 데이터와 비대상 크레인(B)의 센서부(200B)로부터 측정 및 전송된 측정 데이터를 모두 이용하여 대상 크레인(A)의 릴레이부(300A)를 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)에 모니터링부(600A)가 전기적으로 연결되어 대상 크레인(A)의 운전자가 대상 크레인(A)의 구동체 및 구동원 중 적어도 하나의 동작을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한다.
비대상 크레인(B)은 센서부(200B), 운전자 조작부(400B), 릴레이부(300B) 및 구동원(100B)을 포함할 수 있다. 그리고 대상 크레인(B)의 PLC 장치(500B)는 릴레이부(300B)와 상기 운전자 조작부(400B) 사이에 전기적으로 연결되어 상기 운전자 조작부(400B)로부터 생성된 조작신호를 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이에 전송하거나, 상기 조작신호를 차단하고 상기 제어신호를 상기 다수 개의 전기실 릴레이(320B) 중 적어도 하나에 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대상 크레인(A)의 센서부(200A)는 비대상 크레인(B)의 PLC 장치(500B)에 무선통신 방식으로 측정 데이터를 전송할 수 있다. 그러면, 비대상 크레인(B)의 PLC 장치(500B)는 자신의 센서부(200B)로부터 측정된 측정 데이터와 상기 대상 크레인(A)의 센서부(200A)로부터 측정 및 전송된 측정 데이터를 모두 이용하여 비대상 크레인(B)의 릴레이부(300B)를 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 비대상 크레인(B)의 PLC 장치(500B)에 모니터링부(600B)가 전기적으로 연결되어 비대상 크레인(B)의 운전자가 비대상 크레인(B)의 구동체 및 구동원 중 적어도 하나의 동작을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한다.
또한, 상기 관리서버(700)는 상기 관리자 단말(800)을 통해서 시스템 관리자가 대상 크레인(A) 및 비대상 크레인(B)을 모두 실시간으로 원격 모니터링할 수 있도록 웹 및 어플리케이션 중 적어도 하나를 구현할 수 있다.
도 3의 일실시예를 보면, 대상 크레인(A)의 구동체는 크레인 본체, 하나 이상의 트롤리 및 호이스트를 포함할 수 있다. 구동원은 크레인 본체의 주행동작을 위한 크레인 주행 구동원(101A), 트롤리의 횡행동작을 위한 트롤리 횡행 구동원(102A) 및 호이스트의 권상동작 및 권하동작을 위한 호이스트 권상 구동원(103A)을 포함할 수 있다. 조이스틱 방식으로 운전자 조작에 의하여 상기 크레인 주행 구동원(101A)의 속도 및 방향을 조정하기 위한 운전자 조작부 a(400A-a)와 이와 대응되는 릴레이부 a(300A-a)를 포함할 수 있다. 조이스틱 방식으로 운전자 조작에 의하여 상기 트롤리 횡행 구동원(102A)의 속도 및 방향을 조정하기 위한 운전자 조작부 b(400A-b)와 이와 대응되는 릴레이부 b(300A-b)를 포함할 수 있다. 버튼방식으로 운전자 조작에 의하여 상기 호이스트의 권상동작 및 권하동작을 위한 운전자 조작부 c(400A-c)와 이와 대응되는 릴레이부 c(300A-c)를 포함할 수 있다.
또한, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 대상 크레인(A)에 구비된 주행 센서(201A), 제1 횡행 센서(202A), 제2 횡행 센서(203A), 엔코더(204A), 및 비대상 크레인(B)에 구비된 주행 센서(201B) 중 적어도 하나로부터 측정된 측정 데이터를 획득할 수 있다. 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 각 측정 데이터를 이용하여 각 구동원(101A, 102A, 103A)에 연결된 릴레이부 a, b, c(300A-a, 300A-b, 300A-c) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
(1) 주행센서를 이용한 대상 크레인(A)의 주행동작 제어
상기 센서부(200)는, 서로 다른 두 크레인(A, B)이 주행하는 주행레일의 말단에 배치된 반사판(900)과 마주보도록 배치되고, 레이저 빔을 조사함으로써 반사판(900)과 크레인(A) 간의 거리인 크레인 반사거리를 측정하는 주행 센서(201)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 PLC 장치(500)는 상기 크레인 반사거리와 상기 주행레일의 길이에 기초하여 대상 크레인에 대한 다수 개의 주행구역을 설정하는 주행구역 설정부(541) 및 서로 다른 두 크레인의 크레인 이격거리를 연산한 후 상기 다수 개의 주행구역 중 상기 대상 크레인이 현재 위치하는 현재주행구역을 판단하는 현재주행구역 판단부(542)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 PLC 장치(500)는 상기 대상 크레인이 상기 현재주행구역에서 기 설정된 속도범위 이내로 주행동작하도록 상기 대상 크레인의 속도 제어를 위한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 PLC 장치(500)는 제어부(540)를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부(540) 내 상기 주행구역 설정부(541) 및 현재주행구역 판단부(542)를 포함할 수 있다.
도 4의 일실시예를 보면, 서로 다른 두 크레인은 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)의 제어 대상이 되는 대상 크레인(A)과 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)의 제어 대상이 아닌 비대상 크레인(B)이다. 대상 크레인(A)의 주행 센서(201A)는 주행레일의 일측 말단에 구비된 반사판(900a)과 마주보는 대상 크레인(A)의 일측에 배치 및 설치될 수 있다. 그리고, 대상 크레인(A)의 주행 센서(201A)는 주행레일의 일측 말단에 구비된 반사판(900a)과 대상 크레인(A) 간의 거리인 크레인 반사거리를 측정할 수 있다.
또한, 비대상 크레인(B)의 주행 센서(201B)는 주행레일의 타측 말단에 구비된 반사판(900b)과 마주보는 비대상 크레인(B)의 일측에 배치 및 설치될 수 있다. 그리고, 비대상 크레인(B)의 주행 센서(201B)는 주행레일의 타측 말단에 구비된 반사판(900b)과 비대상 크레인(B) 간의 거리인 크레인 반사거리를 측정할 수 있다.
또한, 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)이 함께 양방향으로 주행하는 주행레일의 길이는 L이고, 주행레일의 일측 말단에 구비된 반사판(900a)과 대상 크레인(A) 간의 크레인 반사거리는 L1이고, 주행레일의 타측 말단에 구비된 반사판(900b)과 비대상 크레인(B) 간의 크레인 반사거리는 L3이다. 그리고 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)의 폭의 길이는 각각 C1, C2이다. 여기서, 주행레일의 길이(L), 각 크레인의 폭의 길이(C1, C2)는 정해진 값이다. 따라서 상기 주행구역 설정부(541)는 서로 다른 두 크레인의 크레인 이격거리인 L2를 하기 [수학식 1]로 연산할 수 있다.
또한, 상기 주행구역 설정부(541)는 서로 다른 두 크레인의 크레인 이격거리(L2)에서 비대상 크레인(B)과 인접한 순으로 D구역, C구역, B구역 및 A구역을 각각 설정할 수 있다. 이때, 각 구역의 길이는 동일하거나 상이할 수 있고 특정 방식에 한정되지 않는다.
한편, 상기 주행구역 설정부(541)는 다수 개의 주행구역에 제한속도범위를 더 설정하고, 대상 크레인(A)이 비대상 크레인(B)의 방향으로 주행 시 충돌을 방지할 수 있도록 비대상 크레인(B)과 인접한 주행구역일수록 제한속도범위가 순차적으로 낮아지는 것을 특징으로 한다.
예컨대, 대상 크레인(A)의 전체속도범위는 정지, 1단, 2단, 3단, 4단 속도라면, 상기 주행구역 설정부(541)는 서로 다른 두 크레인의 크레인 이격거리(L2)에서 어떠한 구역에도 해당하지 않는 부분을 대상 크레인(A)의 제한속도범위를 설정하지 않을 수 있다. 즉, 운전자 조작부(400A)의 조작신호에 따라서 자유자재로 조작될 수 있다. 그리고, 상기 주행구역 설정부(541)는 대상 크레인(A)이 A구역에서 3단 속도 이하, B구역에서 2단 속도 이하, C구역에서 1단 속도 이하, D구역에서 정지로 주행동작하도록 각 주행구역에 제한속도범위를 설정할 수 있다.
다음으로, 상기 현재주행구역 판단부(542)는 서로 다른 두 크레인이 주행 시 서로 다른 두 크레인의 크레인 이격거리(L2)를 상기 [수학식 1]로 실시간으로 연산한 후 현재주행구역을 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 현재주행구역 판단부(542)는 대상 크레인(A)의 현재주행구역이 주행방향에 위치한 A구역이라고 판단할 수 있다. 그러면, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 대상 크레인(A)이 A구역의 제한속도범위인 3단 속도 이하로만 주행할 수 있도록 제어신호를 생성할 수 있다.
동시에, 상기 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 대상 크레인(A)이 현재주행구역의 제한속도범위에서 최대속도로 주행동작하도록 운전신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 이는, 크레인의 작업 효율성을 유지함과 동시에 서로 다른 두 크레인의 주행 시 충돌을 방지할 수 있도록 하기 위함이다. 예컨대, A구역의 제한속도범위는 3단 속도 이하임으로, 제한속도범위 내에서 최대속도는 3단 속도이다. 즉, 상기 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 상기 크레인 주행 구동원(101A)에 연결된 릴레이부(300A) 내 3단 속도를 위한 전기실 릴레이에 운전신호를 전송할 수 있다.
도 5의 일실시예를 보면, 대상 크레인(A)의 운전자 조작부(400A-a)는 상하좌우 또는 경사 방향으로 레버를 움직일 수 있는 조이스틱 형태일 수 있다. 상기 운전자 조작부(400A-a)는 대상 크레인(A)의 주행동작을 조작하기 위해서 정방향, 역방향, 제1 속도, 제2 속도 및 제3 속도 등의 조작모드를 포함할 수 있다. 대상 크레인(A)의 주행동작을 위한 상기 운전자 조작부(400A-a)의 조작모드는 도면에 표시된 조작모드에 한정되지 않는다.
그리고 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 상기 운전자 조작부(400A-a)의 조작모드의 개수에 대응하여 다수 개의 주회로(510a-510e), 다수 개의 분기회로(520a-520e) 및 다수 개의 동작부(530a-530e)를 포함할 수 있다.
각 주회로(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)는 상기 운전자 조작부(400A-a)의 정방향, 역방향, 제1 속도, 제2 속도 및 제3 속도의 조작모드에 각각 대응되는 접점부(310a, 310b, 310c, 310d, 310e) 및 전기실 릴레이(320a, 320b, 320c, 320d, 320e)가 연결될 수 있다. 이때, 다수 개의 접점부(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)는 각 주회로(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)에 a접점으로 배치되고, 조작신호 입력 시 동작함으로써 해당 주회로를 통전시킬 수 있다. 그리고 해당 주회로에서 접점부 이후에 배치된 해당 전기실 릴레이가 동작할 수 있다.
가장 바람직하게, 상기 다수 개의 동작부(530a, 530b, 530c, 530d, 530e)는, 각 주회로(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)를 통전하거나 차단하도록 각 분기회로(520a, 520b, 520c, 520d, 520e)에 a접점과 각 주회로(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)에 b접점이 배치되고 상기 a접점과 상기 b접점이 연동 동작하는 다수 개의 자동절체개폐기(531a, 531b, 531c, 531d, 531e)일 수 있다.
즉, 각 주회로(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)에 b접점이 배치됨으로써, 상기 조작신호가 입력되는 일반운전 시 주회로를 통전시킬 수 있다. 그러나 b접점과 연동동작하는 a접점이 각 분기회로(520a, 520b, 520c, 520d, 520e)에 배치됨으로써, 상기 제어신호가 입력되는 제어운전 시 주회로를 차단시킬 수 있다.
다시 말하면, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 제3 속도인 4단 속도를 위한 전기실 릴레이(320e)와 연결된 주회로(510e)로부터 분기된 분기회로(520e)를 통해서 이와 연결된 자동절체개폐기(531e)에 제어신호를 전송할 수 있다. 그러면, 해당 자동절체개폐기(531e)가 동작함으로써, 해당 주회로(510e)가 차단되어 상기 운전자 조작부(400A-a)로부터 4단 속도를 위한 조작모드로 조작신호가 생성되더라도 대상 크레인(A)은 주행방향의 A구역에서 4단 속도로 일체 주행동작할 수 없도록 한다.
상술한 바와 같이 A 구역의 제한속도범위는 3단 속도 이하이고, 제한속도범위 내에서 최대속도는 3단 속도이다. 즉, 상기 PLC 장치(500A)는 제2 속도인 3단 속도를 위한 전기실 릴레이(320d)와 연결된 주회로(510d)에 운전신호를 전송할 수 있다. 그러면 대상 크레인(A)는 주행방향의 A 구역에 진입 시점부터 진출 시점까지 3단 속도로 주행동작할 수 있다. 다만, 상기 운전자 조작부(400A)로부터 역방향, 정지, 1단 속도 및 2단 속도를 위한 조작신호가 생성된다면 상기 조작신호에 따라 해당 속도로 주행할 수 있다.
종래 운전자가 잘못된 판단으로 크레인 주행동작을 위한 운전자 조작부(400A-a)를 오조작하거나, 운전자가 위험사항을 인지하더라도 상기 운전자 조작부(400A-a)의 느린 조작으로 서로 다른 크레인의 주행동작 시 크레인 간 충돌이 발생할 여지가 충분하다.
본 발명에 의하면, 상기 운전자 조작부(400)와 상기 릴레이부(300) 사이에 PLC 장치(500)가 전기적으로 연결됨으로써, 서로 다른 크레인 간 주행동작 시 대상 크레인의 작업의 효율성을 높임과 동시에 크레인 간 충돌을 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.
한편, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 모니터링부(600A)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 모니터링부(600A)는 대상 크레인(A) 운전실 내부에서 운전자가 크레인 운전 중에도 용이하게 모니터링할 수 있도록 배치될 수 있다. 그리고 상기 모니터링부(600A)는 대상 크레인(A)과 비대상 크레인들(B1, B2, ... Bn)간의 이격거리, 대상 크레인(A)에 설치된 주행 센서(201A)의 통신문제유무, PLC 장치(500A) 자체의 통신문제유무, 대상 크레인(A)의 현재 속도 중 적어도 하나를 포함하는 시각 정보를 표시할 수 있다. 따라서 대상 크레인(A)의 운전자는 크레인 주행동작을 지연시간 없이 실시간으로 모니터링할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 상기 관리서버(700)는 대상 크레인(A) 및 비대상 크레인(B)과 각각 양방향 무선통신 가능하도록 연결되어 대상 크레인(A)의 주행 시 생성되는 운행 데이터를 획득한 후 연산 및 저장하고, 대상 크레인(A)의 운행 데이터를 백업할 수 있다. 그리고 대상 크레인(A) 및 비대상 크레인(B)이 주행하는 주행레일의 길이(L), 각 크레인의 폭의 길이(C1, C2)를 포함하는 재원 정보를 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)에 입력 및 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 관리서버(700)를 구비함으로써, 복수의 크레인으로부터 생성되는 운행 데이터를 누적으로 저장하여 빅데이터를 생성할 수 있고, 향후 해당 데이터를 활용할 수 있도록 한다.
그리고 상기 관리자 단말(800)은 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)와 무선통신 가능하도록 연결되어 상기 모니터링부(600A)로부터 표시된 시각 정보를 동일하게 표시할 수 있다. 따라서 본 발명은 운전자뿐만 아니라 관리자가 대상 크레인(A)의 주행동작에 대한 시각 정보 및 재원 정보를 원격으로 모니터링 및 관리할 수 있는 현저한 효과가 있다.
(2) 횡행센서를 이용한 대상 크레인(A) 내 트롤리의 횡행동작 제어
상기 센서부(200)는, 크레인에 구비된 서로 다른 두 트롤리에 각각 설치되고, 서로 다른 두 트롤리가 주행하는 횡행레일의 양단에 배치된 반사판(900)에 레이저 빔을 각각 조사함으로써 반사판(900)과 트롤리 간의 트롤리 반사거리를 각각 측정하는 제1 횡행 센서(202) 및 제2 횡행센서(203)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 PLC 장치(500)는, 상기 트롤리 반사거리와 상기 횡행레일의 길이에 기초하여 하나의 트롤리에 대한 다수 개의 횡행구역을 설정하는 횡행구역 설정부(543) 및 서로 다른 두 트롤리의 이격거리를 연산한 후 상기 다수 개의 주행구역 중 하나의 트롤리가 현재 위치하는 현재횡행구역을 판단하는 현재횡행구역 판단부(544)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 PLC 장치(500)는 하나의 트롤리가 상기 현재횡행구역에서 기 설정된 속도범위 이내로 횡행동작하도록 상기 하나의 트롤리의 속도 제어를 위한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 PLC 장치(500)의 제어부(540) 내 상기 횡행구역 설정부(543) 및 현재횡행구역 판단부(544)를 더 포함할 수 있다.
도 6의 일실시예를 보면, 서로 다른 두 트롤리는 대상 크레인(A) 내 구비되는 트롤리-1과 트롤리-2이다. 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 트롤리-1 및 트롤리-2 중 적어도 하나를 대상으로 제어할 수 있다. 상기 제1 횡행센서(202A)는 횡행레일의 일측 말단에 구비된 반사판(900c)과 마주보는 대상 크레인(A)의 트롤리-1의 일측에 배치 및 설치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 횡행 센서(202A)는 횡행레일의 일측 말단에 구비된 반사판(900c)과 트롤리-1 간의 거리인 트롤리 반사거리를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제2 횡행 센서(203A)는 횡행레일의 타측 말단에 구비된 반사판(900d)과 마주보는 대상 크레인(A)의 트롤리-2의 일측에 배치 및 설치될 수 있다. 그리고, 상기 제2 횡행 센서(203A)는 횡행레일의 타측 말단에 구비된 반사판(900d)과 트롤리-2 간의 거리인 트롤리 반사거리를 측정할 수 있다.
또한, 서로 다른 두 트롤리가 함께 양방향으로 횡행하는 횡행레일의 길이는 M이고, 횡행레일의 일측 말단에 구비된 반사판(900c)과 트롤리-1 간의 트롤리 반사거리는 M1이고, 횡행레일의 타측 말단에 구비된 반사판(900d)과 트롤리-2 간의 트롤리 반사거리는 M3이다. 그리고, 트롤리-1과 트롤리-2의 폭의 길이는 각각 T1, T2이다. 여기서, 횡행레일의 길이(M), 각 트롤리의 폭의 길이(T1, T2)는 정해진 값이다. 따라서 상기 횡행구역 설정부(543)는 서로 다른 두 트롤리의 트롤리 이격거리인 M2를 하기 [수학식 2]로 연산할 수 있다.
또한, 상기 횡행구역 설정부(543)는 서로 다른 두 트롤리의 트롤리 이격거리(M2)에서 하나의 트롤리와 인접한 순으로 D구역, C구역, B구역 및 A구역을 각각 설정할 수 있다. 이때, 각 구역의 길이는 동일하거나 상이할 수 있고 특정 방식에 한정되지 않는다.
한편, 상기 횡행구역 설정부(543)는 다수 개의 횡행구역에 제한속도범위를 더 설정하고, 하나의 트롤리가 또 다른 트롤리의 방향으로 횡행 시 충돌을 방지할 수 있도록 또 다른 트롤리와 인접한 횡행구역일수록 제한속도범위가 순차적으로 낮아지는 것을 특징으로 한다.
예컨대, 하나의 트롤리의 전체속도범위는 정지, 1단, 2단 3단, 4단 속도라면, 상기 횡행구역 설정부(543)는 서로 다른 두 트롤리의 트롤리 이격거리(M2)에서 어떠한 구역에도 해당하지 않는 부분을 하나의 트롤리의 제한속도범위를 설정하지 않을 수 있다. 즉, 운전자 조작부(400A-b)의 조작신호에 따라서 자유자재로 조작될 수 있다. 그리고, 상기 횡행구역 설정부(543)는 하나의 트롤리가 A구역에서 3단 속도 이하, B구역에서 2단 속도 이하, C구역에서 1단 속도 이하, D구역에서 정지로 횡행동작하도록 각 횡행구역에 제한속도범위를 설정할 수 있다.
다음으로, 상기 현재횡행구역 판단부(544)는 서로 다른 두 트롤리가 횡행 시 서로 다른 두 트롤리의 트롤리 이격거리(M2)를 상기 [수학식 2]로 실시간으로 연산한 후 현재횡행구역을 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 현재횡행구역 판단부(544)는 하나의 트롤리의 현재횡행구역이 횡행방향에 위치한 B구역이라고 판단할 수 있다. 그러면, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 하나의 트롤 리가 B구역의 제한속도범위인 2단 속도 이하로만 횡행할 수 있도록 제어신호를 생성할 수 있다.
동시에, 상기 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 대상 크레인(A)이 현재횡행구역의 제한속도범위에서 최대속도로 횡행동작하도록 운전신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 이는, 트롤리의 작업 효율성을 유지함과 동시에 서로 다른 두 트롤리의 횡행 시 충돌을 방지할 수 있도록 하기 위함이다. 예컨대, B구역의 제한속도범위는 2단 속도 이하임으로, 제한속도범위 내에서 최대속도는 2단 속도이다. 즉, 상기 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 상기 트롤리의 횡행 구동원(102A)에 연결된 다수 개의 전기실 릴레이(320A-b) 중 2단 속도를 위한 전기실 릴레이에 운전신호를 전송할 수 있다.
도 7의 일실시예를 보면, 대상 크레인(A)의 트롤리 조작을 위한 운전자 조작부(400A-b)는 상하좌우 또는 경사 방향으로 레버를 움직일 수 있는 조이스틱 형태일 수 있다. 상기 운전자 조작부(400A-b)는 대상 크레인(A) 내 하나의 트롤리의 횡행동작을 조작하기 위해서 정방향, 역방향, 제1 속도, 제2 속도 및 제3 속도 등의 조작모드를 포함할 수 있다. 하나의 트롤리의 횡행동작을 위한 상기 운전자 조작부(400A-b)의 조작모드는 도면에 표시된 조작모드에 한정되지 않는다.
그리고 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 상기 운전자 조작부(400A-b)의 조작모드의 개수에 대응하여 다수 개의 주회로(510f-510j), 다수 개의 분기회로(520f-520j) 및 다수 개의 동작부(530f-530j)를 포함할 수 있다.
각 주회로(510f, 510g, 510h, 510i, 510j)는 상기 운전자 조작부(400A-b)의 정방향, 역방향, 제1 속도, 제2 속도 및 제3 속도의 조작모드에 각각 대응되는 접점부(310f, 310g, 310h, 310i, 310j) 및 전기실 릴레이(320f, 320g, 320h, 320i, 320j)가 연결될 수 있다. 이때, 다수 개의 접점부(310f, 310g, 310h, 310i, 310j)는 각 주회로(510f, 510g, 510h, 510i, 510j)에 a접점으로 배치되고, 조작신호 입력 시 동작함으로써 해당 주회로를 통전시킬 수 있다. 그리고 해당 주회로에서 접점부 이후에 배치된 해당 전기실 릴레이가 동작할 수 있다.
가장 바람직하게, 상기 다수 개의 동작부(530f, 530g, 530h, 530i, 530j)는, 각 주회로(510f, 510g, 510h, 510i, 510j)를 통전하거나 차단하도록 각 분기회로(520f, 520g, 520h, 520i, 520j)에 a접점과 각 주회로(510f, 510g, 510h, 510i, 510j)에 b접점이 배치되고 상기 a접점과 상기 b접점이 연동 동작하는 다수 개의 자동절체개폐기(531f, 531g, 531h, 531i, 531j)일 수 있다.
즉, 각 주회로(510f, 510g, 510h, 510i, 510j)에 b접점이 배치됨으로써, 상기 조작신호가 입력되는 일반운전 시 주회로를 통전시킬 수 있다. 그러나 b접점과 연동동작하는 a접점이 각 분기회로(520f, 520g, 520h, 520i, 520j)에 배치됨으로써, 상기 제어신호가 입력되는 제어운전 시 주회로를 차단시킬 수 있다.
다시 말하면, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 제3 속도인 4단 속도를 위한 전기실 릴레이(320j)와 연결된 주회로(510j)로부터 분기된 분기회로(520j)를 통해서 이와 연결된 자동절체개폐기(531j)에 제어신호를 전송할 수 있다. 그러면, 해당 자동절체개폐기(531j)가 동작함으로써, 해당 주회로(510j)가 차단되어 상기 운전자 조작부(400A-b)로부터 4단 속도를 위한 조작모드로 조작신호가 생성되더라도 하나의 트롤리는 횡행방향의 B구역에서 4단 속도로 일체 횡행동작할 수 없다.
더불어, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 제2 속도인 3단 속도를 위한 전기실 릴레이(320i)와 연결된 주회로(510i)로부터 분기된 분기회로(520i)를 통해서 이와 연결된 자동절체개폐기(531i)에 제어신호를 전송할 수 있다. 그러면, 해당 자동절체개폐기(531i)가 동작함으로써, 해당 주회로(510i)가 차단되어 상기 운전자 조작부(400A-b)로부터 3단 속도를 위한 조작모드로 조작신호가 생성되더라도 하나의 트롤리는 주행방향의 B구역에서 3단 속도로 일체 횡행동작할 수 없다.
상술한 바와 같이 B 구역의 제한속도 범위는 2단 속도 이하이고, 제한속도범위 내에서 최대속도는 2단 속도이다. 즉, 상기 PLC 장치(500A)는 제1 속도인 2단 속도를 위한 전기실 릴레이(320h)와 연결된 주회로(510h)에 운전신호를 전송할 수 있다. 그러면, 하나의 트롤리는 횡행방향의 B구역에 진입 시점부터 진출 시점까지 2단 속도로 횡행동작할 수 있다. 다만, 상기 운전자 조작부(400A-b)로부터 역방향, 정지, 1단 속도를 위한 조작신호가 생성된다면 상기 조작신호에 따라 해당 속도로 주행할 수 있다.
종래 운전자가 잘못된 판단으로 트롤리 횡행동작을 위한 운전자 조작부(400A-b)를 오조작하거나, 운전자가 위험사항을 인지하더라도 상기 운전자 조작부(400A-b)의 느린 조작으로 서로 다른 트롤리의 횡행동작 시 트롤리 간 충돌이 발생할 여지가 충분하다.
본 발명에 의하면, 상기 운전자 조작부(400)와 상기 릴레이부(300) 사이에 PLC 장치(500)가 전기적으로 연결됨으로써, 서로 다른 두 트롤리 간 횡행동작 시 서로 다른 두 트롤리의 작업의 효율성을 높임과 동시에 트롤리 간 충돌을 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.
한편, 상기 모니터링부(600A)는 대상 크레인(A) 내 두 트롤리의 이격거리, 대상 크레인(A)에 설치된 제1 횡행 센서(202A) 및 제2 횡행센서(203A)의 통신문제유무, PLC 장치(500A) 자체의 통신문제유무, 트롤리-1의 현재 속도, 트롤리-2의 현재 속도 중 적어도 하나를 포함하는 시각 정보를 표시할 수 있다. 따라서 대상 크레인(A)의 운전자는 트롤리들의 횡행동작을 지연시간 없이 실시간으로 모니터링할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 상기 관리서버(700)는 대상 크레인(A)과 양방향 무선통신 가능하도록 연결되어 대상 크레인(A) 내 두 트롤리의 횡행 시 생성되는 운행 데이터를 획득한 후 연산 및 저장하고, 두 트롤리의 횡행 시 생성되는 운행 데이터를 백업할 수 있다. 그리고 트롤리-1과 트롤리-2가 횡행하는 횡행레일의 길이(M), 각 트롤리의 폭의 길이(T1, T2)를 포함하는 재원 정보를 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)에 입력 및 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 관리서버(700)를 구비함으로써, 복수의 크레인 내 복수의 트롤리로부터 생성되는 운행 데이터를 누적으로 저장하여 빅데이터를 생성할 수 있고, 향후 해당 데이터를 활용할 수 있도록 한다.
그리고 상기 관리자 단말(800)은 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)와 무선통신 가능하도록 연결되어 상기 모니터링부(600A)로부터 표시된 시각 정보를 동일하게 표시할 수 있다. 따라서 본 발명은 운전자뿐만 아니라 관리자가 대상 크레인(A) 내 두 트롤리의 횡행동작에 대한 시각 정보 및 재원 정보를 원격으로 모니터링 및 관리할 수 있는 현저한 효과가 있다.
(3) 엔코더를 이용한 대상 크레인(A)의 주행동작 제어
상기 센서부(200)는, 호이스트와 연결된 와이어로프를 감거나 푸는 와이어로프 모터 또는 와이어로프 드럼에 설치되어 회전운동을 측정하는 엔코더(204)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 PLC 장치(500)는, 상기 엔코더(204)로부터 측정된 회전운동 데이터에 기초하여 크레인에 구비된 상기 와이어로프의 현재길이를 연산하는 와이어로프 길이 연산부(545)를 포함하고, 상기 와이어로프의 현재길이와 크레인의 현재주행구역에 기초하여 상기 대상 크레인 속도 제어를 위한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 PLC 장치(500) 내 제어부(540)는 상기 와이어로프 길이 연산부(545)를 더 포함할 수 있다.
도 8의 일실시예를 보면, 서로 다른 두 크레인은 대상 크레인(A)의 PLC장치(500A)의 제어 대상이 되는 대상 크레인(A)과 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)의 제어 대상이 아닌 비대상 크레인(B)이다. 그리고 대상 크레인(A)과 비대상 크레인(B)은 높이 단차가 존재하는 서로 다른 주행레일에서 주행 동작하는 경우이다. 비대상 크레인(B)은 대상 크레인(A)보다 상대적으로 아래에 위치함으로, 대상 크레인(A)의 호이스트 A와 비대상 크레인(B)이 충돌할 가능성이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 상기 와이어로프 길이 연산부(545)는 대상 크레인(A)에 설치된 엔코더(204A)로부터 획득한 회전수 데이터에 기초하여 호이스트 A에 연결된 와이어로프의 현재 길이(H)를 연산할 수 있다.
그리고, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 비대상 크레인(B)의 높이에 기초하여 기 설정된 설정 길이(H1)를 저장할 수 있다. 여기서 설정 길이(H1)는 주행레일 1과 주행레일 2간의 단차 길이에서 비대상 크레인(B)의 높이를 감산함으로써 얻을 수 있다. 즉, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 대상 크레인(A)이 주행레일 1에서 주행방향으로 주행 시 호이스트 A에 연결된 와이어로프의 현재 길이(H)와 기 설정된 설정 길이(H1)를 실시간으로 비교할 수 있다. 이때, 상기 현재주행구역 판단부(542A)로부터 판단된 대상 크레인(A)의 상기 현재주행구역이 충돌위험구역이라면, 상기 PLC 장치(500A)는 대상 크레인(A)의 주행 동작 정지를 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
다시 도 5의 일실시예를 보면, 상기 PLC 장치(500A)는 크레인의 주행과 관련된 모든 접점부(310a, 310b, 310c, 310d, 310e) 및 모든 전기실 릴레이(320a, 320b, 320c, 320d, 320e)와 연결된 주회로(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)로부터 분기된 분기회로(520a, 520b, 520c, 520d, 520e)를 통해서 이와 연결된 자동절체개폐기(531a, 531b, 531c, 531d, 531e) 모두에 제어신호를 전송할 수 있다. 그러면, 모든 자동절체개폐기(531a, 531b, 531c, 531d, 531e)가 동작함으로써, 해당 주회로(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)가 모두 차단되어 상기 운전자 조작부(400A-a)로부터 어떠한 속도를 위한 조작모드로 조작신호가 생성되더라도 대상 크레인(A)가 주행하지 않고 정지상태를 유지할 수 있다.
반면에, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 호이스트의 현재 길이(H)가 기 설정된 설정 길이(H1) 미만인 경우 상기 현재주행구역이 기 설정된 충돌위험구역일지라도 해당 주행구역의 제한속도범위 내에서 대상 크레인(A)이 주행방향으로 주행할 수 있도록 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 운전자 조작부(400)와 상기 릴레이부(300) 사이에 PLC 장치(500)가 전기적으로 연결됨으로써, 서로 다른 크레인 간 단차가 있는 주행레일을 각각 주행하는 경우에도 대상 크레인의 작업의 효율성을 높임과 동시에 대상 크레인의 호이스트와 비대상 크레인 간 충돌을 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 9의 일실시예를 보면, 대상 크레인(A)의 운전자 조작부(400A-c)는 호이스트 A가 지연 권상(UP SLOW) 동작하기 위한 조작모드의 버튼, 호이스트 A가 지연 권하(DOWN SLOW) 동작하기 위한 조작모드의 버튼, 호이스트가 권상 정지(UP STOP)하기 위한 조작모드의 버튼, 호이스트가 권하 정지(DOWN STOP)하기 위한 조작모드의 버튼을 포함할 수 있다.
각 주회로(510k, 510l, 510m, 510n)는 상기 운전자 조작부(400A-c)의 지연 권상 동작, 지연 권하 동작, 권상 정지 및 권하 정지 조작모드에 각각 대응되는 전기실 릴레이(320k, 320l, 320m, 320n)가 연결될 수 있다. 즉, 각 전기실 릴레이(320k, 320l, 320m, 320n)는 호이스트 권상 구동원(103A)과 연결되어 호이스트 권상 구동원(103A)이 동작하도록 한다.
한편, 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A) 내 다수 개의 동작부(530A)는, 지연 권상 동작을 위한 조작 모드에 대응되는 전기실 릴레이(320k)가 연결된 주회로(510k)로부터 분기된 분기회로(520k)에 배치되어 지연 권상 영점을 기준으로 상기 호이스트 권상 구동원(103A)을 동작하는 권상 영점 릴레이(532) 및 권상 정지 동작을 위한 조작 모드에 대응되는 전기실 릴레이(320m)가 연결된 주회로(510m)로부터 분기된 분기회로(520m)에 배치되어 권상 정지 영점을 기준으로 상기 호이스트 권상 구동원(103A)을 동작하는 정지 영점 릴레이(533)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
호이스트는 와이어로프와 연결되고, 상기 호이스트 권상 구동원(103)이 정회전 및 역회전하면 와이어로프가 감아지고 풀어짐에 따라 권상 동작 및 권하 동작한다. 여기서, 상기 호이스트 권상 구동원(103)은 와이어로프 모터 또는 와이어로프 드럼 중 적어도 하나일 수 있다.
이때, 상기 호이스트 권상 구동원(103)이 역회전 시 즉, 호이스트가 권상 동작할 때 기 설정된 지연 권상 지점을 지나면 속도가 줄어들고, 기 설정된 권상 정지 지점을 지나면 정지된다. 마찬가지로, 상기 호이스트 권상 구동원(103)이 정회전 시 즉, 호이스트가 권하 동작할 때 기 설정된 지연 권하 지점을 지나면 속도가 줄어들고, 기 설정된 권하 정지 지점을 지나면 정지된다.
다만, 상기 호이스트 권상 구동원(103)이 연속된 권상 동작 및 권하 동작을 하게 되면 슬립 현상 등으로 와이어로프의 실제 길이(Hreal)와 엔코더(204)에 따른 현재 길이(H1)에 오차가 발생할 수 있다. 따라서 엔코더(204)의 회전수 데이터에 따른 와이어로프의 현재 길이(H)로 정확한 제어를 수행하기 위해서는 지속적으로 오차를 교정해야 한다.
예컨대, 권상 정지 지점은 와이어로프의 실제 길이가 0m인 지점이고, 지연 권상 지점은 와이어로프의 실제 길이가 1m인 지점일 수 있다. 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A) 내 상기 와이어로프 길이 연산부(545A)는 엔코더(204A)의 회전수 데이터에 따른 와이어로프의 현재 길이(H)를 연산할 수 있다.
그리고 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 연산된 현재 길이(H)와 기 설정된 지연 권상 지점 또는 권상 정지 지점을 비교한 후 동일하면 슬립현상 없이 해당 영점이 유지되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 반면에, 상기 PLC 장치(500A)는 연산된 현재 길이(H)와 기 설정된 지연 권상 지점 또는 권상 정지 지점을 비교한 후 상이하면 슬립현상이 발생하였고, 이에 따라 엔코더(204A)에 따른 와이어로프의 현재 길이(H)와 실제 길이 간의 오차가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
따라서 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)는 상술한 오차를 교정하기 위해서 상기 권상 영점 릴레이(532) 및 상기 정지 영점 릴레이(533) 중 적어도 하나에 제어신호를 전송할 수 있다. 상기 제어신호를 전송받은 권상 영점 릴레이(532) 및 상기 정지 영점 릴레이(533) 중 적어도 하나가 동작함으로써, 각 기준에 맞게 각 영점을 교정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 운전자 조작부(400)와 상기 릴레이부(300) 사이에 PLC 장치(500)가 전기적으로 연결되고, PLC 장치(500) 내 권상 영점 릴레이(532) 및 상기 정지 영점 릴레이(533)를 포함함으로써, 시간이 지남에 따라 발생할 수 있는 엔코더(204)의 측정 오차를 보정하여 호이스트와 연결된 와이어로프의 길이를 정확하게 연산할 수 있고, 이에 따라 대상 크레인의 호이스트와 비대상 크레인의 간의 충돌을 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.
한편, 상기 모니터링부(600A)는 대상 크레인(A) 내 두 트롤리의 이격거리, 대상 크레인(A)에 설치된 제1 횡행 센서(202A) 및 제2 횡행센서(203A)의 통신문제유무, PLC 장치(500A) 자체의 통신문제유무 중 적어도 하나를 포함하는 시각 정보를 표시할 수 있다. 따라서 대상 크레인(A)의 운전자는 트롤리들의 횡행동작을 지연시간 없이 실시간으로 모니터링할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 상기 관리서버(700)는 대상 크레인(A)과 양방향 무선통신 가능하도록 연결되어 대상 크레인(A) 내 두 트롤리의 횡행 시 생성되는 운행 데이터를 획득한 후 연산 및 저장하고, 두 트롤리의 횡행 시 생성되는 운행 데이터를 백업할 수 있다. 그리고 트롤리-1과 트롤리-2가 횡행하는 횡행레일의 길이(M), 각 트롤리의 폭의 길이(T1, T2)를 포함하는 재원 정보를 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)에 입력 및 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 관리서버(700)를 구비함으로써, 복수의 크레인 내 복수의 트롤리로부터 생성되는 운행 데이터를 누적으로 저장하여 빅데이터를 생성할 수 있고, 향후 해당 데이터를 활용할 수 있도록 한다.
그리고 상기 관리자 단말(800)은 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)와 무선통신 가능하도록 연결되어 상기 모니터링부(600A)로부터 표시된 시각 정보를 동일하게 표시할 수 있다. 따라서 본 발명은 운전자뿐만 아니라 관리자가 대상 크레인(A) 내 두 트롤리의 횡행동작에 대한 시각 정보 및 재원 정보를 원격으로 모니터링 및 관리할 수 있는 현저한 효과가 있다.
한편, 상기 모니터링부(600A)는 대상 크레인(A)과 비대상 크레인들(B1, B2, ... Bn)간의 이격거리, 대상 크레인(A)의 하나 이상의 호이스트와 각각 연결된 와이어로프의 길이, 대상 크레인(A)에 설치된 주행 센서(201A)의 통신문제유무, 대상 크레인(A)에 설치된 엔코더(204A)의 통신문제유무, PLC 장치(500A) 자체의 통신문제유무, 대상 크레인(A)의 현재 속도 중 적어도 하나를 포함하는 시각 정보를 표시할 수 있다. 따라서 대상 크레인(A)의 운전자는 크레인 주행동작 및 호이스트 권상/권하 동작을 지연시간 없이 실시간으로 모니터링할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 상기 관리서버(700)는 대상 크레인(A) 및 비대상 크레인(B)과 각각 양방향 무선통신 가능하도록 연결되어 대상 크레인(A)의 주행 및 호이스트 권상/권하 시 생성되는 운행 데이터를 획득한 후 연산 및 저장하고, 대상 크레인(A)의 운행 데이터를 백업할 수 있다. 그리고 대상 크레인(A)이 주행하는 주행레일 1의 길이, 비대상 크레인(B)이 주행하는 주행레일 2의 길이, 각 크레인의 폭의 길이(C1, C2)를 포함하는 재원 정보를 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)에 입력 및 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 관리서버(700)를 구비함으로써, 복수의 크레인으로부터 생성되는 운행 데이터를 누적으로 저장하여 빅데이터를 생성할 수 있고, 향후 해당 데이터를 활용할 수 있도록 한다.
그리고 상기 관리자 단말(800)은 대상 크레인(A)의 PLC 장치(500A)와 무선통신 가능하도록 연결되어 상기 모니터링부(600A)로부터 표시된 시각 정보를 동일하게 표시할 수 있다. 따라서 본 발명은 운전자뿐만 아니라 관리자가 대상 크레인(A)의 주행 및 호이스트 권상/권하 동작에 대한 시각 정보 및 재원 정보를 원격으로 모니터링 및 관리할 수 있는 현저한 효과가 있다.
실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드로 구현되는 경우, 필요한 작업을 수행하는 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되고 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
그리고 본 명세서에 설명된 주제의 양태들은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈 또는 컴포넌트와 같은 컴퓨터 실행 가능 명령어들의 일반적인 맥락에서 설명될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈 또는 컴포넌트들은 특정 작업을 수행하거나 특정 데이터 형식을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 데이터 구조를 포함한다. 본 명세서에 설명된 주제의 양태들은 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 처리 디바이스들에 의해 작업들이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수도 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈들은 메모리 저장 디바이스들을 포함하는 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체에 둘 다에 위치할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 으로 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
A.. 대상 크레인
B.. 비대상 크레인
100.. 구동원
101.. 크레인 주행 구동원
102.. 트롤리 횡행 구동원
103.. 호이스트 권상 구동원
200.. 센서부
201.. 주행 센서
202.. 제1 횡행 센서
203.. 제2 횡행 센서
204.. 엔코더
300.. 릴레이부
310.. 다수 개의 접점부
320.. 다수 개의 전기실 릴레이
400.. 운전자 조작부
500.. PLC 장치
510.. 다수 개의 주회로
520.. 다수 개의 분기회로
530.. 다수 개의 동작부
531.. 다수 개의 자동절체개폐기
532.. 권상 영점 릴레이
533.. 정지 영점 릴레이
540.. 제어부
541... 주행구역 설정부
542.. 현재주행구역 판단부
543.. 횡행구역 설정부
544.. 현재횡행구역 판단부
545.. 와이어로프 길이 연산부
600.. 모니터링부
700.. 관리서버
800.. 관리자 단말
900a, 900b.. 주행레일 양단의 반사판
900c, 900d.. 횡행레일 양단의 반사판

Claims (8)

  1. 크레인의 구동체를 구동시키는 구동원;
    상기 구동체 및 상기 구동원 중 적어도 하나에 설치되어 동작을 측정하는 센서부;
    상기 구동원과 전기적으로 연결되어 전원을 인가하거나 차단하는 다수 개의 전기실 릴레이를 포함하는 릴레이부;
    상기 다수 개의 전기실 릴레이 중 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이를 동작시키기 위한 조작신호를 생성하는 운전자 조작부; 및
    상기 센서부로부터 측정된 측정 데이터에 기초하여 상기 릴레이부를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 PLC 장치;를 포함하고,
    상기 PLC 장치는,
    상기 릴레이부와 상기 운전자 조작부 사이에 전기적으로 연결되어 상기 운전자 조작부로부터 생성된 조작신호를 운전자 조작과 대응되는 전기실 릴레이에 전송하거나, 상기 조작신호를 차단하고 상기 제어신호를 상기 다수 개의 전기실 릴레이 중 적어도 하나에 전송하고,
    상기 센서부는,
    서로 다른 두 크레인이 주행하는 주행레일의 말단에 배치된 반사판과 마주보도록 배치되고, 레이저 빔을 조사함으로써, 반사판과 크레인 간의 거리인 크레인 반사거리를 측정하는 주행 센서;를 포함하고,
    상기 PLC 장치는,
    상기 크레인 반사거리와 상기 주행레일의 길이에 기초하여 대상 크레인에 대한 다수 개의 주행구역을 설정하는 주행구역 설정부; 및
    서로 다른 두 크레인의 크레인 이격거리를 연산한 후 상기 다수 개의 주행구역 중 상기 대상 크레인이 현재 위치하는 현재주행구역을 판단하는 현재주행구역 판단부;를 포함하고,
    상기 주행구역 설정부는,
    서로 다른 두 크레인의 크레인 이격거리(L2)를 하기 [수학식 1]로 연산하고,
    [수학식 1]

    여기서, L은 대상 크레인과 비대상 크레인이 함께 양방향으로 주행하는 주행레일의 길이이고, L1은 주행레일의 일측 말단에 구비된 반사판과 대상 크레인(A) 간의 크레인 반사거리이고, L3은 주행레일의 타측 말단에 구비된 반사판과 비대상 크레인 간의 크레인 반사거리이고, C1, C2는 대상 크래인과 비대상 크레인의 폭의 길이이다.
    상기 주행구역 설정부는,
    상기 다수 개의 주행구역에 제한속도범위를 더 설정하고,
    비대상 크레인과 인접한 주행구역일수록 상기 제한속도범위가 순차적으로 낮아지도록 설정하고,
    상기 PLC 장치는,
    대상 크레인이 상기 현재주행구역에서 기 설정된 제한속도범위 이내로 주행동작하도록 대상 크레인의 속도 제어를 위한 제어신호를 생성하고,
    동시에, 대상 크레인이 상기 현재주행구역의 기 설정된 제한속도범위에서 최대속도로 주행동작하도록 운전신호를 생성함으로써,
    대상 크레인의 작업 효율성을 유지함과 동시에 서로 다른 두 크레인의 주행 충돌을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 크레인에 구비된 서로 다른 두 트롤리에 각각 설치되고, 서로 다른 두 트롤리가 주행하는 횡행레일의 양단에 배치된 반사판에 레이저 빔을 각각 조사함으로써 반사판과 트롤리 간의 트롤리 반사거리를 각각 측정하는 제1 횡행 센서; 및 제2 횡행센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 PLC 장치는,
    상기 트롤리 반사거리와 상기 횡행레일의 길이에 기초하여 하나의 트롤리에 대한 다수 개의 횡행구역을 설정하는 횡행구역 설정부; 및
    서로 다른 두 트롤리의 이격거리를 연산한 후 상기 다수 개의 주행구역 중 하나의 트롤리가 현재 위치하는 현재횡행구역을 판단하는 현재횡행구역 판단부;를 포함하고,
    하나의 트롤리가 상기 현재횡행구역에서 기 설정된 속도범위 이내로 횡행동작하도록 상기 하나의 트롤리의 속도 제어를 위한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    호이스트와 연결된 와이어로프를 감거나 푸는 와이어로프 모터 또는 와이어로프 드럼에 설치되어 회전운동을 측정하는 엔코더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 PLC 장치는,
    상기 엔코더로부터 측정된 회전운동 데이터에 기초하여 크레인에 구비된 상기 와이어로프의 현재길이를 연산하는 와이어로프 길이 연산부;를 포함하고,
    상기 와이어로프의 현재길이와 크레인의 현재주행구역에 기초하여 크레인 속도 제어를 위한 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 PLC 장치와 전기적으로 연결되어 상기 구동체 및 상기 구동원 중 적어도 하나의 동작을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링부; 및
    복수 개의 PLC 장치와 양방향 무선통신 가능하도록 연결되어 각 PLC 장치로부터 운행 데이터를 획득하고, 각 PLC 장치가 설치된 크레인에 재원 정보를 제공하는 관리서버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 장치 기반의 크레인 충돌 방지 시스템.
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