Minder energieverbruik in het magazijn - SEW Eurodrive

marktfocus
Systeemintegratie
en Industriële
communicatie
Minder energieverbruik
in het magazijn
Vele honderden keren per dag, vaak dag en nacht, slaat de magazijnrobot goederen op of haalt hij goederen weg (afbeelding 1).
De daaruit voortvloeiende energiekosten zijn aanzienlijk. In een door SEW-Eurodrive geïnitieerd studieproject werd een concept
uitgewerkt dat niet alleen een andere, decentrale besturingsaanpak volgt, maar ook telkens het beste samenspel tussen
motorische en generatorische energie van de verticale en horizontale beweging bevordert. De besturing rijdt hierbij mee op de
magazijnrobot.
Andreas Steinsdörfer,
projectingenieur bij SEW-Eurodrive GmbH & Co KG
Afbeelding 1. Moderne magazijnrobots zijn een
cruciale factor voor de winstgevendheid van een
onderneming.
O
f het nu om een productie- of om
een distributiemagazijn gaat,
geautomatiseerde magazijnsystemen
worden steeds belangrijker
voor het economische succes van een
onderneming. Het hoofdbestanddeel van
ieder geautomatiseerd magazijnsysteem is,
naast de besturing, de stellingtransporteur.
Om de noodzakelijke, hoge cyclusfrequentie
(het grote aantal magazijnmutaties) mogelijk
te maken, werkt deze robot in verbazingwekkend
hoge snelheden van enkele honderden
meters per minuut en met versnellingen
van meer dan 3 m/s 2 , afhankelijk van de te
transporteren last. Het energieverbruik van
de robots is echter navenant.
Meerijdende besturing
Klassieke magazijnrobots zijn via een
veldbus aan een centrale installatiebesturing
verbonden. Van hieruit vinden het complete
beheer van de posities, de aandrijfbesturing
en de verwerking van gegevens afkomstig
van de rijwerksensoren in alle magazijnstraten
plaats. Alle signalen tussen de
magazijnrobot en de centrale besturing
verlopen daarbij via een Profibus-fotocel.
Hierdoor wordt de gegevensbus ontlast. De
afhandeling van complexe berekeningen
voor alle overlappende bewegingen en in de
vele straten is lastig in een centrale besturing
onder te brengen. Om die reden werd een
concept ontwikkeld waarbij voor de
besturing een MOVI-PLC als decentrale
eenheid op de magazijnrobot meerijdt
(afbeelding 2). Dit biedt vele voordelen;
magazijnbewegingen worden in iedere straat
onafhankelijk berekend. Ook de gegevens
voor alle vakken van een straat kunnen
decentraal door de meerijdende besturing
worden verwerkt, waardoor de centrale
sturing wordt ontlast. Het aantal signalen en
commando’s die over de bus moeten worden
getransporteerd, daalt aanzienlijk. Bovendien
vereenvoudigt de modulaire opzet het
zoeken naar eventuele fouten. De decentrale
40 n o 11 november 2007
www.engineersonline.nl

marktfocus
Afbeelding 2. Door zijn compacte opbouw kan de Movi-PLC gemakkelijk in magazijnrobots worden
geïntegreerd.
Afgestemde bewegingen
De basisgedachte is, motorische en generatorische
bewegingen bewust met elkaar te
laten samenvallen en waar nodig de
bewegingsprofielen van de assen door
aanpassing van de versnellingen en snelheden
aan te passen, zonder daarbij de
cyclustijd te verhogen. Normaal wordt de
generatorische energie via een remweerstand
in warmte omgezet. Met de nieuwe werkwijze
vindt er herverdeling van energie
plaats via de koppeling tussen de regelaartussenkringen
van de verticale en horizontale
as. Een voorbeeld: stel dat de x-as, dus
de horizontale as, de tijdkritieke as in het
systeem is, dan start de verticale as (z-as) bij
het zakken met een maximale versnelling.
Zo kan bij het dalen het vrijkomende
vermogen direct in de versnelling van de
x-as worden geleid. Het snelheidsverloop
wordt daarbij zó aangepast dat de z-as de
vrijkomende energie gelijkmatig afgeeft. De
energie is voldoende om de x-as te versnellen,
en zo wordt direct in de rijbeweging van
de x-as ‘geïnvesteerd’. Ook in verticaal
bedrijf worden de bewegingen van de x- en
z-as zodanig op elkaar afgestemd dat de
energie die bij de rembewegingen wordt
vrijgemaakt bijna volledig wordt geabsorbeerd.
Ditzelfde gebeurt ook als de z-as de
tijdkritieke as in het systeem is. Ook
hiervoor werden bepaalde ‘bewegingsmodellen’
ontwikkeld, waarbij de door rem- en
daalacties ontstane energie zo volledig
mogelijk wordt geabsorbeerd. Het resultaat
is een duidelijk gereduceerd energieverbruik.
plc is routing-proof. Dit betekent dat alleen
de lokale besturing nog via de veldbus aan
de bovenliggende centrale plc moet zijn
verbonden. Alle op de magazijnrobot
ondergebrachte frequentieregelaars zijn via
de systeembus aan de lokale plc gekoppeld.
Energiebesparing
Dit opent de deur voor engineering en
onderhoud op afstand, terwijl minder
hardware nodig is (veldbusinterfaces zijn
niet meer noodzakelijk voor de afzonderlijke
assen). De belangrijkste reden om te kiezen
voor de decentrale besturing was echter het
creëren van de mogelijkheid om bewegingsprocessen
te berekenen, gericht op het
efficiënt omspringen met energie: dankzij de
meerijdende plc kunnen vóór iedere
procescyclus in de straat zelf energiebesparende
processtrategieën worden berekend.
De centrale aansturing wordt ontlast zonder
dat de cyclustijd van de magazijnbewegingen
daaronder lijdt.
Prijsneutraal
Een module van de plc neemt in deze
oplossing het complete beheer van de
magazijnrobot over. De bovenliggende
centrale plc en de communicatiebus worden
in dit concept enorm ontlast. Bovendien
worden de reactietijden korter aangezien de
sensorsignalen daar worden verwerkt waar
ze worden gebruikt. En omdat met de inzet
van de plc het aantal veldbuskaarten en technologieopties
kan worden gereduceerd,
krijgt de operator van een dergelijke
installatie een oplossing voor dezelfde prijs,
maar wel met een duidelijke meerwaarde.
www.vector.nu
info@vector.nu
+31 (0)10 466 37 00
n o 11 november 2007 41