статьи и публикации

Безопасность превыше всего

Аккерман Н.М., Технический директор ООО «Интеллект Групп Компани»

Мотивация проекта.

Судопогрузочные машины портовых терминалов во время осуществления погрузочных работ всегда являлись источником повышенной опасности. Актуальность этого вопроса возрастает с каждым днем, особенно потому, что в условиях устойчивой тенденции роста объемов перевалки грузов, возрастает напряженность работ в портах. Cтесненные условия, в которых производятся погрузочные работы, увеличивают вероятность столкновения как элементов машин с конструкциями и надстройками судов, так и столкновения самих машин друг с другом, особенно в тех случаях, когда их перемещение осуществляется по одному рельсовому пути.

До настоящего времени предотвращение этого обеспечивалось комплексом нормативных, технических и организационных мер. Однако, возросшая интенсивность режимов работы подъемного и транспортного оборудования вызывает необходимость автоматизации такой защиты. В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00» такие механизмы должны быть оборудованы приборами и устройствами, обеспечивающими их безопасную эксплуатацию: ограничителями, указателями, сигнальными устройствами.

Ограничители должны выключать механизм (или группу механизмов) судопогрузочной машины или крана, если наступают условия, при которых нарушается их безопасная эксплуатация. Например, если стрела перемещается в такое положение, при котором она может столкнуться с надстройкой судна, палубным краном или крышкой трюма. Погрузочные машины, эксплуатируемые на предприятиях, как правило, оборудованы простейшими системами, которые предотвращают столкновение её с другими механизмами и надстройками. Безопасность работы зависит только от внимательности оператора и, как показала практика, эти системы малоэффективны.

Проектируйте с «Интеллектом».

Специалисты отдела проектирования ООО «Интеллект Групп Компани» получили запрос от руководства одного из ведущих предприятий отрасли -компании «ADM», занимающегося хранением и перегрузкой зерна в Одесском морском торговом порту, на разработку современной и надежной системы предотвращения столкновения зерновой судопогрузочной машины. Система должна принимать превентивные меры от столкновения стрелы с загрузочным рукавом и элементами палубы судна, а также взаимного столкновения несущих платформ судопогрузочных машин, перемещающихся по одному рельсовому пути.

Рис. 1 Судопогрузочная машина ПМ-1200У11200У1.

Ввиду значительной инерционности конструкций, безопасное расстояние срабатывания ограничителя движения должно составлять, по крайней мере, несколько метров. Анализ опыта предыдущих лет и применяемых решений показал следующее:

  • контактные датчики в этом случае нецелесообразны ввиду их механической уязвимости, особенно существенной при проведении погрузочно- разгрузочных работ в непосредственной близости от платформ;
  • емкостные датчики в условиях повышенной влажности и запыленности ведут себя крайне нестабильно и требуют периодической перекалибровки;
  • оптические (инфракрасные) датчики при воздействии метеорологических факторов таких, как туман или снег, малофункциональны;
  • ультразвуковые датчики более устойчивы к метеорологическим факторам, но требуют дополнительных затрат на текущее обслуживание (очистка от пыли, снега и т.д.), и нестабильны в случае одновременной работы нескольких датчиков в одной границе.

Неординарность поставленной задачи и сложные условия эксплуатации, а также зарубежный опыт натолкнул специалистов ООО «Интеллект Групп Компани» на мысль о применении лазер-лидарной технологии для решения поставленной задачи. Лида́р (LIDAR англ. Light Identification Detection and Ranging — световое обнаружение и определение дальности) — технология получения и обработки информации об удалённых объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения света и его рассеяния в прозрачных и полупрозрачных средах.

Именно это свойство, возможность работы в полупрозрачных средах в нашем случае и предопределило выбор метода идентификации препятствий. Ведь зачастую судопогрузочным машинам приходится работать в условиях высокой запыленности, тумана или снега.

Подтверждением надежности этой технологии может быть широкое применение лидаров в:

  • исследовании атмосферы;
  • геодезии;
  • строительстве и горном деле;
  • беспилотном транспорте;
  • авиации;
  • морском деле.

Компания SICK является одним из ведущих производителей датчиков для любых задач, предлагает передовые LIDAR технологии в сфере автоматизации производства и систем безопасности.

Рис. 2 Сканер 2D LMS511 (Стрела/Рукав)

Рис. 3 Сканер 2D LMS111(Опоры платформы)

В процессе разработки системы предотвращения столкновений в качестве партнера нами были выбраны официальные представители компании SICK в Украине. Результатом нескольких недель совместных консультаций стал выбор датчиков, которые будут применены в нашем проекте в качестве сканеров охранных контуров стрелы с погрузочным рукавом и четырех опор платформы судопогрузочной машины.

Лидар, как прибор, представляет собой, как минимум, активный дальномер оптического диапазона. Сканирующие лидары в системах машинного зрения формируют двумерную или трёхмерную картину окружающего пространства.

Каждый датчик помещается во всепогодный кожух с обзором 270 ° и обогревом, оборудованный устройством обдува линз, применяемом в случае запредельной запылённости. Кожух монтируется на специализированный кронштейн, имеющий в своем конструктиве фиксаторы ориентации.

Сам лазерный сканер имеет степень защиты IP67 и диапазон рабочих температур -30°С… +50 °С. Дальность сканирования для приборов, устанавливаемых на стрелу с погрузочным устройством — 40 метров при яркости 10%, а для приборов, устанавливаемых на опоры платформы -18 метров при яркости 10%.

Рис. 4 Пример отражающей способности разных материалов (как эталон материал фирмы Kodak

Создавайте с «Интеллектом».

Разработанная специалистами ООО «Интеллект Групп Компани» и компании SICK система предотвращения столкновения состоит из:

  • 2D сканер LMS111 (IP67, с подогревом) — 4 шт.;
  • 2D сканер LMS511(IP67, с подогревом) — 3 шт.;
  • всепогодный кожух обзора 270 ○ с комплектом креплений — 7 шт.;
  • комплект для автоматического обдува линз радаров воздухом;
  • сенсорная панель пульта оператора TP700 COMFORT;
  • шкаф контроллерный на базе Simatic S7-1200.

Сканеры устанавливаются в защищенном от механических повреждений месте, и это никак не сказывается на удобство их эксплуатации. Ведь они не требуют никакого обслуживания!

Для диалога с оператором, контроля и визуализации работы систем безопасности в кабине оператора предусмотрена сенсорная графическая панель.

Рис. 4 Вид из кабины(графика)

Контроль и управление осуществляется при помощи программируемого логического контроллера Simatic S7-1200, установленного в помещении РП.

Рис. 5 TP700 COMFORT

Рис. 6 Simatic S7-1200

Процесс конфигурации сканеров состоит из внесения данных граничных точек охранного контура через бесплатное приложение, поставляемое вместе с датчиком. Охранный контур каждого датчика может состоять максимально из десяти периметров, что позволяет описать любую достаточно сложную конфигурацию габаритов конструктива погрузочных машин.

Рис. 7 Фильтрация импульсов отраженных и случайных помех и внешнего пространства LMS1XX (графика)

 

Рис. 8 Фильтрация импульсов отраженных и случайных помех и внешнего пространства LMS5XX (графика)

В том случае, если в пятно охранного контура датчика попадает помеха, сигнал через встроенный дискретный выход поступает на дискретный вход программируемого контроллера. В зависимости от создавшейся ситуации, контроллер вырабатывает управляющее воздействие производящее блокировку перемещения механизма в сторону препятствия, выводит информацию на панель и включает светосигнальное устройство, требующее квитирования оператора.

Алгоритм работы управляющей программы позволяет возобновить работу отключенных механизмов для возвращения рабочего оборудования в безопасное положение. Так, если сработал ограничитель перемещения платформы вперед, то движение платформы назад не заблокировано. Если стрела на своем пути встретила препятствие, то её движение в обратном направлении ни что не должно ограничивать.

Рис. 7 Пример охранных контуров судопогрузочной машины.

По просьбе заказчика в рабочий проект была внесена дополнительная опция, позволяющая контролировать работу погрузочного рукава. На первый взгляд, очевидность решения данной задачи оказалась обманчивой. Ведь в процессе погрузки рукав меняет свою длину, а это значит, что и охранный периметр рукава будет динамически изменяться. И в этот раз, совместная работа со специалистами компании SICK принесла положительные плоды. Было найдено лаконичное техническое решение, позволившее соблюсти новые требования к системе.

Диапазон чувствительности сканера позволяет предотвратить столкновение с учётом инерционность механизма, и не зависит от степени внимания оператора, тем самым снижает степень влияния человеческого фактора.

Таким образом, автоматический комплекс, разработанный специалистами ООО «Интеллект Групп Компани», соответствует современным требованиям безопасной работы судопогрузочного оборудования и готов работать в условиях повышенной запылённости и тяжелых метеорологических условиях, предотвращая аварийные ситуации.

Работы по реализации автоматизированной системы предотвращения столкновения ООО «Интеллект Групп Компани» включены в бюджетный план текущего года руководством зерно-перегружающего терминала.

Рис. 8 Пример охранных контуров погрузочного рукава.

Презентация пилотного проекта проходила при поддержке головного предприятия штаб-квартиры компании SICK, которая любезно предоставила образец 2D лазерного сканера. А наши партнеры из украинского представительства компании, специально к этому событию, изготовили симулятор судопогрузочной машины.

За несколько дней презентации с предлагаемым нами решением ознакомились специалисты ведущих терминалов «большой Одессы» таких, как ЧАО «Укрэлеваторпром», ЗПК «Бруклин-Киев», ООО «Трансбалктерминал», ООО «ТИС-Зерно», ООО «ТИС-Минудобрения», ООО «ТИС-Руда», ООО «ТИС-Уголь», ООО «Новотех-Терминал».

Непреложный интерес, вызванный работой созданного комплекса, стал доказательством возросшей актуальности вопроса безопасности погрузочных работ портовых терминалов. Этой работой специалисты компании ООО «Интеллект Групп Компани» подтвердили свое кредо, заключенное в одном из наших слоганов: «Создавайте с «Интеллектом!».

Для того, чтобы связаться с нами, вам необходимо оставить заявку, написать или позвонить
по одному из ниже перечисленных телефон. Мы с радостью ответим на все ваши вопросы!

oфис - 048 737 77 07; Максимова Мария - 0503379901
Гусейнова Мария – 0504379906; Бугазиянус Сергей - 0990274049
sales@igc-ua.com
Одесса, Николаевская дорога , 142