Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Budoucnost automatizované logistiky v přístavech

Čínská společnost Hongkong International Terminals (HIT), provozovatel několika kontejnerových terminálů v přístavu Kwai Tsing, manipuluje s kontejnery pomocí kolejových portálových jeřábů. Tyto vysoce automatizované jeřáby jsou pro optimalizaci obrátky příchozího a expedovaného zboží integrovány se systémem pro správu provozu přístavních kontejnerových terminálů. To klade velké požadavky na řídicí systém jeřábů – nakonec se ukázalo, že požadovanou flexibilitu a výkon dokáže jeřábům firmy HIT dodat společnost B&R.

 
Důležitou součástí mezinárodní nákladní námořní dopravy jsou kontejnerové terminály. Jedním z hlavních logistických středisek v Číně jsou kontejnerové terminály hongkongského přístavu Kwai Tsing, kde působí, kromě jiných firem, také firma Hongkong International Terminals (HIT). Společnost HIT používá pro efektivní odbavení zasílaného zboží a materiálů moderní vybavení. Předním světovým výrobcem zařízení pro kontejnerové terminály je skupina ZPMC (Shanghai Zhenhua Heavy Industries Group). Firma ZPMC společnosti HIT nejen dodává technické vybavení přístavních terminálů, ale zajišťuje také integraci řídicích systémů jednotlivých zařízení a informačních systémů pro správu provozu terminálů. V posledních několika letech výrazně roste poptávka po plně integrovaných řešeních. Je to proto, že narostl objem lodní dopravy, a přístavy tedy prochází velké množství zboží. Navíc se zvýšila i variabilita zboží, a vybavení přístavů se proto stále více specializuje.
 

Výkonné systémy pro správu přístavních terminálů

Lodě vplouvající do přístavů ještě před tím, než přirazí k molu, elektronicky deklarují svůj náklad. Přijatá data jsou uložena do rezervačního systému a dispečeři v řídicí věži potom mohou vytvořit logistický plán a poskytnout lodím informace o vstupních branách a umístění skladů. Tento systém také zjednodušuje plánování pohybu kontejnerů v terminálu. Kontejnery ve skladovacím prostoru přepravují kolejové portálové jeřáby a ukládají je na přidělená místa.
 
Přístavní kolejové portálové jeřáby společnosti HIT využívají automatizační techniku od firmy B&R, např. řídicí systém X20 a otevřený protokol Powerlink, schopný realizovat komunikaci v reálném čase.
 
S myšlenkou na další optimalizaci řízení terminálů zadala společnost HIT firmě ZPMC Electric Company požadavek na integraci . 24 kolejových portálových jeřábů do informačního systému terminálů. Rozhodující roli při výběru partnera pro realizaci tohoto projektu hrála výkonost, otevřenost a funkčnost protokolu Ethernet Powerlink a řídicího systému
X20 od společnosti B&R.
 

Řídicí systémy propojené protokolem Powerlink

Všechny portálové jeřáby jsou vybaveny řídicími systémy od firmy B&R se dvěma nezávislými komunikačními sítěmi Powerlink. V první síti jsou integrovány snímače a akční členy umožňující přesný pohyb kolejových portálových jeřábů, druhá síť je využita k integraci se systémem správy terminálů na bázi SCADA. Významným faktorem pro rychlou a efektivní implementaci rozhraní mezi řídicími systémy jeřábů a systémem SCADA byla otevřenost zdrojového kódu protokolu Powerlink.
 
Systém SCADA komunikuje prostřednictvím protokolu Powerlink s klientskými servery OPC v řídicích systémech jednotlivých jeřábů. Standardizovaná výměna dat přináší systému správy terminálů významné výhody. Protokol Powerlink zajišťuje rychlé přenosy dat do řídicí věže přístavu v reálném čase.
 
Powerlink nabízí uživatelům úplnou svobodu volby topologie komunikační sítě, a proto ji lze optimálně přizpůsobit specifickým požadavkům přístavního prostředí. Rozšíření komunikační sítě při dalším rozvoji terminálu lze snadno dosáhnout pouhým připojením nových stanic síťovými kabely. Samotný systém X20 zajišťuje komunikaci s dosavadním technickým vybavením prostřednictvím sběrnice Profibus, převádí ji do protokolu Powerlink a efektivně integruje do systému pro správu provozu terminálů.
 
Při přenosu dat optickými kabely mohou být mezi stanicemi vzdálenosti až dva kilometry. Znamená to, že optická ethernetová síť s protokolem Powerlink umožňuje obsáhnout rozsáhlá území, jako jsou např. právě kontejnerové terminály, při zachování vlastností reálného času. V ústřední řídicí věži přístavu je nainstalováno několik optických rozbočovačů, do nichž proudí data z automatizovaných kolejových portálových jeřábů. Tato data jsou dále předávána hlavnímu serveru.
 

Bezpečná a efektivní logistika se systémem Matlab

Při úkolech zvedání standardních kontejnerů ze skladovací plochy a manipulace s nimi jsou nejdůležitějšími funkcemi řídicího systému ochrana před rozkýváním a ochrana před kolizemi. Tyto funkce jsou podmínkou bezpečných a efektivních logistických operací. Proto společnost ZPMC spoléhá na modelování těchto úloh v nástroji Matlab/Simulink a vyvinula specializované řídicí algoritmy pro minimalizaci rozkývání břemena i při rychlých pohybech jeřábu. Hladká spolupráce softwarových nástrojů Matlab/Simulink a Automation Studio usnadňuje integraci vygenerovaného programového kódu do projektů v prostředí Automation Studio. Výpočetní výkon systému X20 umožňuje realizovat mimořádně rychlé programové cykly, jež jsou pro ochranu před rozkýváním nezbytné.
 
Kromě integrovaných funkcí Matlab/Simulink byla důležitým faktorem pro volbu dodavatele řídicího systému i schopnost nástroje Automation Studio pracovat s programovacími jazyky vyšší úrovně. Flexibilita vytváření vlastních knihoven umožnila firmě ZPMC dodat zákazníkovi standardizované softwarové moduly, které lze efektivně opakovaně využívat.
 

Další spolupráce

Spolupráce společností HIT a B&R je zatím na začátku. Společnost HIT chce i nadále řídicí systémy vybavení terminálů a informační systémy pro správu jejich provozu vyvíjet na bázi komponent B&R. Plánuje začlenit do komunikační sítě založené na protokolu Powerlink další zařízení včetně autonomních přepravních vozidel, která dopravují kontejnery od přístavních jeřábů na jejich místo ve skladu, kolejových portálových jeřábů ve skladech a dalších doplňujících zařízení. Vytvoří tak ještě více integrovaný systém pro centrální správu provozu terminálů.
(B&R)
 
Obr. 1. Společnost HIT ve svých přístavních terminálech v Hongkongu provozuje 24 přístavních kolejových portálových jeřábů (foto: HIT)

Obr. 2. Portálový kolejový jeřáb, který je určen pro vykládku kontejnerů z lodí a překládku na autonomní vozidla, která je přepraví na určené místo ve skladu