Indusign – controlador móvel transforma guindastes em máquinas inteligentes
Indusign fabrica 10 a 14 guindastes para recarregamento por ano. São vendidos no mundo todo sob a marca E-Crane.
O carregamento e descarregamento mais rápido de navios é cada vez mais importante devido ao aumento da demanda e ao número crescente de navios de carga. Isto significa que são necessários guindastes para recarregamento maiores para a movimentação das cargas. No entanto, para os carregadores é difícil encontrar operadores de guindaste experientes. Por isso, o setor procura guindastes mais potentes que sejam o mais fácil de operar possível.
Alguns números impressionantes: o maior guindaste tem uma altura de 25 m, um alcance de 45 m, pode mover 45 toneladas por ciclo e está equipada com um motor de acionamento de 600 kW. O uso dessas máquinas gigantes já é comum há muito tempo.
Apenas 10 anos atrás, os guindastes para descarregamento tinham uma capacidade média de 5 a 10 toneladas; hoje são 10 a 30 toneladas. Esta é a única maneira de acelerar os processos logísticos nos portos. Estes guindastes não podem ser comparados a guindastes de elevação. Estes são na verdade projetados para um número limitado de movimentos por dia, mas os guindastes de carregamento podem ser usados o tempo todo. Além disso, espera-se que estas máquinas sejam especialmente flexíveis, pois os guindastes precisam ser capazes de mover containers, levantar uma mini-escavadeira a bordo, etc.
Com o E-Crane, nos últimos anos, a Indusign integrou um controlador eletrônico nos guindastes. O primeiro motivo foi substituir os joysticks originais com válvulas hidráulicas por uma versão eletrônica, pois a versão hidráulica é cada vez menos utilizada. Um controlador garante a conversão segura do controlador eletrônico para o controle das válvulas hidráulicas instaladas no guindaste. Depois da instalação do controlador, foram incluídas cada vez mais funções, de modo que hoje é uma máquina inteligente com um sistema de controle, visualização e opções modernas de diagnóstico.
Um projeto equilibrado
A letra E em E-Crane significa "equilíbrio" e se refere ao conceito de equilíbrio específico do guindaste. A lança (braço principal) é um paralelogramo. Seu segundo braço é uma haste de conexão que une o braço dianteiro e o contrapeso do guindaste. O movimento do braço dianteiro é obtido balançando o contrapeso por meio de um cilindro hidráulico, que é transmitido ao braço dianteiro através da biela. Resultado: o contrapeso balança para trás quando o braço dianteiro se move para frente, de modo que o centro de gravidade de toda a estrutura permanece no lugar.
Graças a este equilíbrio, é possível economizar energia já que a potência do motor é usada apenas para levantar a carga real e, é claro, para mover o guindaste, mas não para compensar o desequilíbrio. Em contraste com os guindastes de cabo, este projeto oferece outra vantagem: a carga não pode balançar, portanto é possível trabalhar mais rápido e mais independente da experiência do operador do guindaste. Os guindastes são operados por dois joysticks. Além do movimento da lança e do braço dianteiro, os joysticks oferecem a possibilidade de girar o guindaste e abrir, fechar ou girar a garra. Todos estes movimentos são operados hidraulicamente, então o guindaste tem um motor elétrico e uma bomba hidráulica a bordo.
A razão de mudar para um controlador eletrônico é que os joysticks com válvulas hidráulicas que eram utilizados antes não estão mais disponíveis. Deveriam ser substituídos por joysticks eletrônicos e por um novo controlador para converter os sinais elétricos de entrada para o controlador das válvulas hidráulicas. Logo se tornou evidente que o controle eletrônico oferecia muitas possibilidades adicionais, como o controle da aceleração e desaceleração no final da área de trabalho. Este comportamento do guindaste é menos abrupto tendo, portanto, um efeito positivo sobre a segurança e durabilidade.
Ao mesmo tempo foi possível conectar todos os tipos de sensores ao sistema de controle, a fim de adaptar a velocidade ao peso da carga e integrar a proteção contra sobrecarga do controlador.
Outro desenvolvimento lógico é que o operador do guindaste agora tem uma interface gráfica indicando a condição do guindaste em números. A carga do guindaste é o parâmetro mais importante para o operador do guindaste, mas também uma série de mensagens de erro é mostrada graficamente na interface. Entre outras coisas, a interface também oferece um alto número de telas de diagnóstico que fornecem acesso a uma série de dados indicadores da condição do guindaste. Um cartão de memória flash compacto na interface gráfica grava os valores de aproximadamente 60 variáveis a cada dois segundos.
Tudo isso mudou significativamente os métodos de trabalho dos operadores de guindastes e do pessoal de manutenção do fornecedor. No passado ocorria por exemplo deterioração do cabo de conexão do sensor de torque (transdutor de força) do braço do guindaste levando à desativação do guindaste por razões de segurança e o sistema de segurança era então conectado ao painel elétrico do relé.
Hoje, isto é feito via software, de modo que a decisão sobre conectar o sistema de segurança temporariamente pode ser tomada juntamente com o fornecedor. Este procedimento é registrado, pode acionar um alarme, etc. e assim torna possível reduzir a velocidade temporariamente e programar uma intervenção de manutenção. Esta implementação melhora a eficiência, a confiabilidade e a vida útil da máquina.
Um modem instalado em Adegem permite o contato com todos os guindastes em qualquer parte do mundo.
Um controlador móvel para condições extremas
Após cuidadosa consideração, foram selecionados os controladores móveis da série R360 da ifm electronic para esta aplicação. Uma vantagem típica dos CLPs móveis sobre os controladores "industriais" é sua maior robustez. Neste caso, os controladores possuem certificação E1 de resistência a impactos; operam em uma faixa de temperatura de -40 a +85°C, possuem grau de proteção IP 67 e são altamente resistentes a interferências eletromagnéticas.Outro aspecto interessante desta aplicação é a baixa tensão de alimentação que permite uma alimentação por baterias. Portanto, o guindaste pode trabalhar de forma autossuficiente.
Outro argumento importante para o fabricante do guindaste foi o caráter aberto do sistema. A Indusign possui know-how técnico e deseja desenvolver e dominar a tecnologia de suas máquinas. Os controladores ifm são programados com CodeSys, um padrão aberto para o qual existe uma biblioteca completa de módulos de softwares para os diferentes componentes da instalação. Portanto, a empresa não depende de um único fornecedor de sistemas de sensores, válvulas e outros componentes. Em relação a este know-how, a empresa agiu de forma bastante espontânea e eficaz, envolvendo todos os funcionários no processo de mudança para controles eletrônicos. Uma configuração de teste com o CLP, "interface homem-máquina" e uma simulação de todas as entradas / saídas aplicáveis foi disponibilizada na cantina. Todos os operadores de guindaste tiveram a oportunidade de praticar nas suas horas livres. Além disso, o departamento técnico contava com uma estrutura semelhante para fins de testes e para realizar os desejos dos clientes.
A automação do guindaste é baseada no barramento CAN, para o qual o CLP móvel tem uma interface padrão. Existem cinco ilhas I/O no barramento: duas no acionamento com o motor e a bomba hidráulica, duas na cabine do condutor e uma última no chassi do guindaste próximo às válvulas. O display que também foi desenvolvido pela ifm, é conectado ao barramento CAN e permite o acesso a todos os parâmetros do sistema. No nível da interface também são gravadas periodicamente todas as variáveis em um cartão de memória. Este histórico é útil quando se trata de reprogramar o diagnóstico e a manutenção de interfaces específicas no nível de visualização.
Indusign optou pelos controladores móveis da ifm electronic. Os controladores são programados com CodeSys.
Diagnóstico à distância
A automação dos guindastes criou uma outra opção: o diagnóstico remoto. Para isso foi integrado um modem GSM especial ao sistema de barramento CAN. Este modem permite acessar cada guindaste onde esteja situado no mundo, a partir da fábrica em Adegem. É um modem de três bandas que se adapta automaticamente à rede do local. Conexões remotas não são difíceis tecnicamente. A fábrica tem acesso às variáveis no barramento como o display no guindaste. Usando um software similar, é possível ver em tempo real os mesmos guindastes que o operador do guindaste. Através do modem, o usuário e o fornecedor podem resolver em conjunto o problema com o cabo de sensor defeituoso citado acima. Diferentes níveis de usuário determinam quem pode participar de qual intervenção. Os dados recebidos através do modem também podem ser transmitidos para a instalação de teste do departamento técnico.
Um problema resultante deste tipo de conceito com barramento CAN é que o CLP desempenhará um papel central e também crucial no funcionamento do guindaste. Enquanto no passado o pessoal de manutenção experiente fazia muitos ajustes individuais, hoje em dia todas as mudanças são iniciadas com o software. É uma situação bastante estranha para essas máquinas gigantes, pois à primeira vista este CLP móvel parece ser um elemento insignificante do sistema completo em termos de dimensões e investimento. Em ralação à este problema, a Indusign agiu da mesma forma aberta como no caso da seleção dos controladores. Em outras palavras, qualquer cliente que deseje fazer ajustes no sistema de controle recebe o código original do fornecedor. Este tipo de solicitação ainda não foi feita na prática. Os guindastes são parte de um mercado que o fabricante conhece perfeitamente e no qual todas as funções do sistema são desenvolvidas para atender às exigências do setor. Uma última abertura: a partir da cabine do condutor, pode ser implementada uma interface com outros sistemas de software do usuário.
A Indusign possui sólidos conhecimentos técnicos e deseja continuar a desenvolver e gerenciar todo o know-how relacionado às suas máquinas. Imagem: teste com equipamento.