Automatisering loopt glad van stapel in het grondstoffenparkAutomatisering graver/werpers
|
Graver/werpers worden gebruikt om grondstoffen (kolen, ertsen) op de opslagplaatsen te werpen en af te graven. Doorgaans zijn dit complexe en bemande machines.
Om de behandelingskosten te verminderen, hebben we beslist om enkele graver/werpers te automatiseren en te robotiseren.
De automatische werp- en graaftechnologieën die we op de markt vonden, voldeden echter niet aan de standaard die wij hadden vooropgesteld. Daarom hebben we zelf een algoritme ontwikkeld. De voorstudie van dit omvangrijke project werd een bekroond eindwerk van een burgerlijk ingenieur.
|
Door een automatisch besturings- en bewakingssysteem te ontwikkelen dat aan onze specifieke eisen voldeed, zijn we erin geslaagd om vijf dertig jaar oude, manueel gestuurde mastodonten van 500 tot 700 ton om te bouwen tot van op afstand bestuurde robots.
Automatisch graven/werpen biedt een aantal voordelen voor mens en machine. Voor de mens is het voordeel vooral ergonomisch (minder hinder van stof, temperatuur en trillingen). Voor de machine zijn de voordelen: minder materiaalverlies, minder schade door menselijke fouten, minder defecten en meer informatie voor voorraadbeheer en onderhoud.
Het algoritme voor automatisch graven/werpen is gebaseerd op de werkwijze die een machinist van een graver/werper in de praktijk toepast.
Hoe werkt het automatisch werpen?
|
Vanuit de dispatching plaatst de operator de machine naar een gereserveerde vrije plaats op het park. De werpactiviteit wordt gestart en de machine vormt een kegel. Zodra de giek van de machine zijn hoogste stand heeft bereikt, rijdt de machine ongeveer 1 meter verder en vormt ze opnieuw een kegel naast de eerste. Een reeks aaneensluitende kegels vormt een stapel (1). Om de ruimte maximaal te benutten, wordt een tweede stapel aansluitend naast de eerste gemaakt. Daarvoor moet de giek van de machine in een andere hoekopstelling werpen. Afhankelijk van de grootte van de machine ligt de werpcapaciteit tussen de 800 en 2.000 ton/u.
|
Het vormen van een stapel
|
Hoe werkt het automatisch afgraven?
|
Ook het algoritme voor automatisch afgraven is gebaseerd op de traditionele manuele werkwijze van een machinist.
|
|
De ogen van de machinist zijn als het ware vervangen door verschillende sensoren die gemonteerd zijn op de machine. Het gaat om encoders, hoekomvormers en laserscanners.
|
|
Via de gegevens van die sensoren bepaalt het graafalgoritme de vorm en plaats van de stapel. Het algoritme bepaalt het aantal graafniveaus op basis van de stapelhoogte en meteen wordt de hoek berekend die de giek moet zwenken op het hoogste niveau.
|
|
Zodra het systeem de volledige vorm van de af te graven stapel heeft berekend, wordt het graafwiel aan de stapel gebracht en kan het automatisch afgraven starten. De figuren hiernaast laten de volgorde van het afgraven zien in een zijaanzicht van de stapel.
|
Het bovenaanzicht laat zien hoe de giek van de machine beweegt tijdens het afgraven. Het graafwiel zwenkt van de transportband weg naar de stapel toe en graaft de materie weg. Wanneer de maximale zwenkhoek is bereikt op het af te graven niveau, stopt het zwenken en rijdt de machine vooruit. Het graafwiel zwenkt terug naar de transportband toe en graaft opnieuw materie weg. Wanneer de minimale zwenkhoek is bereikt, rijdt de machine terug vooruit.
Alle parameters (indringdiepte, zwenksnelheid, rotatiesnelheid graafwiel, hoogte snede, enz...) worden continu berekend afhankelijk van het soort materiaal en de capaciteit van de circuits stroomopwaarts.
Hoe is de automatisering hardwarematig opgebouwd?
Op iedere geautomatiseerde machine staat een krachtige PLC die het graaf- en werpalgoritme bevat. De PLC krijgt informatie van encoders, hoekomvormers en een laserscanner. Met die informatie vormt de PLC zich een beeld van de af te graven stapel.
De PLC stuurt op zijn beurt frequentieomvormers aan die de verschillende bewegingen activeren zoals het zwenken en toppen van de giek en het rijden zelf. Alle informatie van de machine wordt via glasvezelkabel doorgestuurd naar een PLC in de controlezaal. De informatie staat ter beschikking van de operator in de controlezaal onder de vorm van proces- en bedieningsbeelden. De beelden van de vier op de machine gemonteerde camera’s zijn ook beschikbaar in de controlezaal.
