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Truninger

Magnetsteuerung SmartPick™

SmartPickTM ist die neuste Steuerungsgeneration aus dem Hause TRUNINGER.

Diese Eigenentwicklung besticht durch maximale Flexibilität: Die Module können im Baulastensystem individuell zusammengestellt und später bei veränderten Kundenbedürfnissen nach Belieben hinzugefügt oder entfernt werden.
Der zusätzlich redundante Aufbau aller sicherheitsrelevanten Subsysteme macht SmartPickTM zur modernsten und sichersten Magnetsteuerung auf dem Weltmarkt.

Auch im Unterhalt überzeugt SmartPickTM durch hohe Konnektivität und minimalen Ersatzteilbedarf: Unsere Servicetechniker können allfällige Störungen über Fernzugriff erkennen. Durch die konsequente Standardisierung der Module decken wenige Ersatzteile alle mit SmartPickTM ausgerüsteten Magnetkrane gleichzeitig ab.

Hauptmerkmale der Magnetsteuerung „SmartPickTM“

 

  • Steuerung in Modulbauweise für alle Anwendungen
  • Höchste Sicherheit & Zuverlässigkeit dank Parallelrechner-Architektur
  • Unabhängiger oder synchroner Betrieb von bis zu acht Magnetgruppen
  • Schnelle, fein dosierbare Magnetkraftkontrolle für flexiblen, sicheren Materialtransport
  • Intelligente Magnetflusssteuerung für maximale Hubkraft
  • Präzise Entmagnetisierung für minimalen Restmagnetismus
  • Standard-Interface für einfache & intelligente Kranintegration
  • Bluetooth-Schnittstelle für Zustandsüberwachung per Laptop am Boden
  • Fernwartung & Störungsanalyse über Handy für maximale Verfügbarkeit
  • Integrierte Blackbox erleichtert Störungssuche & Statistikanalyse

Anwendungen und Funktionen

„SmartPickTM“ überzeugt durch ihre hohe Anwendungsvielfalt, Benutzerfreundlichkeit und vielfältige Funktionen.

Black Box / EventLog

Das unerlässliche Werkzeug zur schnellen Fehlererkennung

Unsere Black Box ist der Black Box ähnlich, die man aus dem Flugzeugbau kennt. Sie enthält das Ereignisprotokoll (EventLog) von SmartPickTM inkl.

  • aller wichtigen Systemereignisse,
  • alle Fehler
  • und den meisten Aktionen des Kranführers.

Im nicht löschbaren Speicher von SmartPickTM können bis zu 4.500 einzelne Ereignisse abgelegt werden. Das entspricht ca. 200 Lastzyklen einer typischen Magnetanlage.

Im Falle eines Systemausfalles bilden diese Informationen im EventLog den Ausfall detailliert ab. Weil das durch andere Mittel nicht möglich ist, wird das EventLog zu einem unschätzbaren Werkzeug für die Fehlererkennung und Fehlerbeseitigung.

Unter Umständen besteht sogar keine Notwendigkeit einen TRUNINGER Techniker zu rufen, weil sich viele Probleme mit Hilfe des EventLog einfach per Telefon oder E-Mail lösen lassen. Der Zugriff auf das EventLog kann drahtlos über das im SmartPickTM eingebaute Bluetooth-Modul erfolgen und auf einen Laptop heruntergeladen werden, ohne dass die Kranbrücke betreten werden muss (s. Abbildung 1).
 

Abbildung 1: EventLog-Zugriff mittels Bluetooth-Verbindung
 

Anstelle der Bluetooth-Verbindung kann auch ein serielles Standardkabel verwendet werden; dies erfordert aber den Zugriff auf das SmartPickTM-Modul auf der Kranbrücke. Sobald der Laptop angeschlossen ist, kann das EventLog einfach in einer Datei gespeichert und per E-Mail an TRUNINGER geschickt werden. Unsere Systemspezialisten können es dann schnell analysieren.

 

 

Da die Daten in einer Standard-Textdatei gespeichert werden, um das EventLog anzuschauen, sind keine speziellen Softwareprogramme notwendig.

 

Nützliche Daten aus dem EventLog

Alle aufgezeichneten Events haben eine einzigartige Ereignisnummer: Sie tragen ein Datum und eine Uhrzeit. Es ist daher auf die Sekunde genau möglich zu bestimmen, wann exakt ein bestimmtes Ereignis eingetreten ist.

Die Events enthalten folgende Informationen:

  • Magnet-EIN/AUS-Zyklus
  • Magnetstrom und Stützbatteriespannung
  • Gebrauch von speziellen Funktionen, wie z. B. Teillast (als Kommissionierfunktion)
  • Netzfehler und Umschaltung auf Stützbatterie
  • Wahl der Kraftstufe während des Materialhandlings
  • Magnet- und Umgebungstemperatur
  • Status der Kranschnittstellensignale
  • Systeminformationen wie Neustart der Steuerung, Softwareversion, System-Identifikation etc.
  • Wechsel von Konfigurationsdaten

 

Beispiel: schwache Stützbatterie

Die Stützbatterie spielt eine entscheidende Rolle für die Betriebssicherheit einer Magnetanlage.

Bei jedem Einschalten des Magneten wird daher die Batteriekapazität geprüft und, falls die Kapazität nicht mehr ausreichend ist, der Einschaltvorgang abgebrochen.

Der folgende Auszug aus einem EventLog zeigt den Versuch, den Magnet einzuschalten, wenn der Spannungsabfall an der Batterie zu gross ist.

Beachten Sie, dass die Events in der Regel in chronologisch umgekehrter Reihenfolge angezeigt werden und die jüngsten Events zuerst erscheinen.

Event: 3398: 214 14:29:48 05.10 RB:chrg enabled 00000
Event: 3397: 145 14:29:44 05.10 Hoist lock OFF 00001
Event: 3396: 147 14:29:44 05.10 Travel lock OFF 00001
** Event: 3395: 012 14:29:20 05.10 RB:Bat test fail 01999
Event: 3394: 206 14:29:20 05.10 RB:bat voltage 00101
Event: 3393: 144 14:29:18 05.10 Hoist lock ON 00001
Event: 3392: 146 14:29:18 05.10 Travel lock ON 00001
Event: 3391: 213 14:29:18 05.10 RB:chrg disabled 00000
Event: 3390: 128 14:29:18 05.10 CB:VG ON 01000

Die wichtigsten Events sind die folgenden:

  • Bediener schalten die Anlage ein (Event 3390)
  • Die gemessene Batteriespannung vor dem Batterietest ist 101 Volt (Event 3394)
  • Der Batterietest scheitert wegen übermässigem Spannungsabfall (Event 3395)

Das nächste Beispiel zeigt ein anderes Szenario eines Batterietestfehlers (Event 1695). Hier sehen wir, dass der Batteriestrom während der Tests nahezu Null (100 mA) war. Dies lässt sofort vermuten, dass das Problem nicht bei der Batterie selbst liegt, sondern eine Sicherung durchgebrannt ist.
 

** Event: 1695: 012 13:33:47 25.03
Event: 1694: 206 13:33:47 25.03
Event: 1693: 144 13:33:37 25.03
Event: 1692: 146 13:33:36 25.03
Event: 1691: 213 13:33:36 25.03
Event: 1690: 128 13:33:36 25.03

RB:Bat test fail     13001
RB:bat voltage     00114
Hoist lock ON      00001
Travel lock ON     00001
RB:chrg disabled 00000
CB:VG ON             24032

 

Beispiel: falsche Bedienung 

Da die meisten Bedieneraktionen protokolliert werden, lassen sich Bedienfehler ebenfalls identifizieren.

Kommt es zum Beispiel zu einem Lastabsturz, weil der Bediener eine zu geringe Hubkraft vorgewählt hat, wird dies im EventLog sichtbar.
Im folgenden Szenario hat der Kranführer mehrere Bleche von einem Stapel kommissioniert und berichtet, dass einige Bleche während des Transportes abgefallen sind.

Event: 2583: 147 12:30:08 20.12 Travel lock OFF 00001
Event: 2582: 212 12:30:08 20.12 RB:swtch fl cfm 10240 
Event: 2581: 150 12:30:07 20.12 End hoisting 00000
Event: 2580: 148 12:30:07 20.12 Start hoisting 00000
Event: 2579: 150 12:30:06 20.12 End hoisting 00000
Event: 2578: 148 12:30:05 20.12 Start hoisting 00000
Event: 2577: 202 12:30:02 20.12 RB:new pl cfm 10240
Event: 2576: 143 12:30:02 20.12 CB:part load set 10001 
Event: 2575: 202 12:30:02 20.12 RB:new pl cfm 10240
Event: 2574: 143 12:30:02 20.12 CB:part load set 10002
Event: 2573: 202 12:30:01 20.12 RB:new pl cfm 10240
Event: 2572: 143 12:30:01 20.12 CB:part load set 10005
Event: 2571: 145 12:29:59 20.12 Hoist lock OFF 00001
Event: 2570: 139 12:29:59 20.12 PG power ON 40009
Event: 2569: 139 12:29:59 20.12 PG power ON 30009
Event: 2568: 139 12:29:59 20.12 PG power ON 20009
Event: 2567: 139 12:29:59 20.12 PG power ON 10009
Event: 2566: 199 12:29:59 20.12 RB:Bat test OK 00240
Event: 2565: 206 12:29:59 20.12 RB:bat voltage 00105
Event: 2564: 198 12:29:57 20.12 RB:Bat chrg OFF 00000
Event: 2563: 146 12:29:57 20.12 Travel lock ON 00001
Event: 2562: 144 12:29:57 20.12 Hoist lock ON 00001
Event: 2561: 128 12:29:56 20.12 CB:VG ON 10240

Obwohl der Lastabfall selbst nicht immer direkt im EventLog sichtbar ist, können die Aktionen des Bedieners zurückverfolgt werden (bei Kenntnis des ungefähren Zeitpunktes des Vorfalls):

  • Befehl, die Magnetgruppen 1 bis 4 einzuschalten (Event 2561)
  • Magnetgruppen 1 bis 4 werden mit vorgewählter Kraftstufe 9 aufmagnetisiert (Events 2567–2570)
  • Bediener reduziert die Hubkraft auf Kraftstufe 5, dann auf 2 und schliesslich auf Stufe 1 (Events 2572–2576)
  • Bediener beginnt mit der Kranhubbewegung, woduch das automatische Umschalten auf Volllast ausgelöst wird (Event 2578)

Manchmal ist die Interpretation von Informationen im EventLog abhängig von den Konfigurationseinstellungen.
In diesem speziellen Fall hatte der Kunde in seiner Steuerungskonfiguration eine Funktion namens „Proportionale Volllast“ aktiviert (hier nicht dargestellt), welche die volle Hubkraft der Magnete (in der Regel 100 %) jedoch in proportionalem Verhältnis zu der zuletzt gewählten Teillaststufe einstellt. 
Fazit: Die Tatsache, dass die kleinste Kraftstufe kurz vor der automatischen Umschaltung auf Volllast gewählt wurde (Ereignis 2576) bedeutete, dass nur etwa 20 % der vollen Hubkraft für den Transport der Bleche zur Verfügung stand. Die Last war daher nicht vollständig gesichert. Das erklärt, warum einige Bleche von den Magneten abschälten.

 

Statistische Analysen

Eine wichtige sekundäre Funktion des EventLogs ist das Sammeln statistischer Daten.
Aus den gesammelten Daten können Grafiken und Diagramme zur Visualisierung bestimmter Aspekte der Magnetnutzung generiert werden.

In dem folgenden Beispiel (s. Abbildung 2) ist ersichtlich, wie die Ausschaltzeit des Magneten bei jedem Ladezyklus variiert. Diese Analyse könnte möglicherweise zur Optimierung des Materialhandlings in einem Lagerhaus oder in einem Stahl-Service-Center herangezogen werden.
 

Abbildung 2: Entmagnetisierungszeiten eines Magneten

 

Fernwartung

Schnell und einfach mit Handy-Link

Was machen Sie, wenn Ihre Magnetanlage eine Störung aufweist und technische Unterstützung vor Ort nicht verfügbar ist?
Nutzen Sie einfach Ihr Mobiltelefon, um die TRUNINGER „Helpline“ zu kontaktieren!

Mit einem bluetoothfähigen Telefon oder einem Tablet können Sie eine direkte Verbindung zwischen Ihrer SmartPickTM-Magnetsteuerung und einem Server bei TRUNINGER aufbauen.

Die Abbildung 1 zeigt wie die Verbindung aufgebaut wird.
 

Abbildung 1: Übersicht Fernwartung „Helpline“-Verbindung
 

Die Verbindung einfach in zwei einfachen Schritten aufgebaut:

  • Stellen Sie eine Bluetooth-Verbindung zwischen Ihrem Mobiltelefon und dem SmartPickTM-Modul her.
  • SmartPick startet danach automatisch einen Aufruf über Ihr Mobiltelefon zum TRUNINGER Server und verlangt die lokal gespeicherte Rufnummer und den APN (Access Point Name).

Sobald die Verbindung mit dem Server eingerichtet ist, kann ein TRUNINGER Servicetechniker direkt auf Ihre SmartPickTM-Magnetsteuerung zugreifen, mit der Fehleranalyse beginnen und die Ursache für die Störung feststellen.

Modularer Aufbau

Welche Vorteile haben die Module?

Die elektrischen Komponenten der TRUNINGER Magnetanlagen bestehen aus einer Reihe von separat bestellbaren Modulen.
Diese, auf verschiedenen Ebenen aufgebaute, Modularität bietet eine Reihe von Vorteilen:

  • Es ermöglicht die Massenproduktion von Modulen auf Basis bewährter Technologie
  • Alle Schaltschränke haben die gleichen Abmessungen, unabhängig von ihrer Funktion
  • Alle Boards und Ersatzteile auf Komponentenebene sind ab Lager lieferbar
  • Viele operative Funktionen sind über Software konfigurierbar
  • Einfache Integration und Wartung
  • Skalierbarkeit: einfach bei Bedarf eine zusätzliche Magnetgruppe hinzuzufügen

 

Elektrische Komponenten-Hierarchie

 

Abbildung 1: Hierarchie der elektrischen Komponenten
 

Maximum- / Minimum-Steuerungskonfiguration

Ein modulares Gehäuse-Design hat den Vorteil, dass die Magnetsteuerung leicht auf eine breitere Palette von Anwendungen angepasst werden kann.

Abbildung 2 zeigt die maximale Ausbaustufe für eine Steuerung mit Stützbatterie und acht Magnetgruppen.
 

Abbildung 2: SmartPickTM in maximaler Ausbaustufe
 

Für die minimalste Ausbaustufe, d. h. für eine einzige Magnetgruppe ohne Stützbatterie, sind lediglich zwei Module erforderlich (s. Abbildung 3). Diese Anordnung findet zum Beispiel bei einem Schrottmagneten Anwendung.
 

Abbildung 3: SmartPickTM in minimaler Ausbaustufe

Redundante Magnetanlage

Was ist Redundanz?

Elektrische Steuerungen bestehen aus vielen Subsystemen, welche jeweils ein bestimmtes Fehlerpotential aufweisen. Um die Sicherheit der Steuerung beim Ausfall eines dieser Subsysteme zu gewährleisten, können sicherheitsrelevante Subsysteme doppelt aufgebaut werden.

Dies wird allgemein als „redundant“ bezeichnet.

Dabei arbeiten zwei Subsysteme an derselben Aufgabe und überprüfen sich gegenseitig. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass beide Systeme einwandfrei funktionieren.

Zwei redundante Systeme erhöhen die Sicherheit nur dann wesentlich, wenn ein Ausfall eines einzelnen Systems auch erkannt wird. Gegenseitige Prüfung und Sicherheitsrelevanz sind daher die Kernelemente eines redundanten Steuerungskonzepts nach der Sicherheitsklasse 3, wie dies im internationalen Normungsdokument DIN-EN 954-1 beschrieben ist.

 

Redundante Magnetsteuerung SmartPickTM

Das Konzept der Redundanz ist ein zentrales Element der Truninger Magnetsteuerung SmartPickTM.
Alle sicherheitsrelevanten Teilsysteme werden gemäß der Sicherheitsklasse 3 dupliziert.

Konkret betrifft die folgende Teilsysteme:

  • Zwei Stromquellen - Netzversorgung und Puffbatterie
    Die Kapazität des Backup-Akkus ist so ausgelegt, dass der sichere Betrieb mindestens 20 Minuten lang gewährleistet ist.
     
  • Zwei Stromsensoren - zwei unabhängige Prozessoren verarbeiten die Signale
    Der Ausfall eines Sensors wird erkannt und löst eine Umschaltung auf Batteriebetrieb und eine Verriegelung aus; der Magnet kann ausgeschaltet, nicht aber eingeschaltet werden.
     
  • Zwei Stromsteller - AC/DC und DC/DC
    Je ein Stromsteller (Drive) mit Netzstromversorgung AC/DC und ein Stromsteller mit Batterieversorgung DC/DC. Bei einem Fehler in der Leistungselektronik eines Stromstellers, wie etwa dem Ausfall eines IGBT-Transistors, sichert der zweite Stromsteller die Versorgung des Magneten.
     
  • Zwei Controller, in unterschiedlicher Hard- und Software gebaut
    Bei einem Ausfall des SmartPickTM-Hauptcontrollers („Master“) übernimmt der Slave-Controller SafePickTM die Steuerungsaufgabe.
     
  • Zwei Niederspannungsquellen
    Jeder der beiden Controller ist mit individuellen Niederspannungsquellen ausgestattet. Beide Spannungsquellen sind batteriegepuffert und werden ständig überprüft.

 

Optional redundante elektrische Kreise

In der Regel gelten die Stromleitungen von der Steuerung zum Magneten als sicher; daher werden sie meist nur einfach ausgeführt.

Bei einigen Anwendungen in rauer Umgebung können Kabel, Kabeltrommeln und Stecker jedoch nicht als sicher angesehen werden. In dem Fall werden zwei unabhängige Stromkreise für einen einzelnen Magneten realisiert.
Dann bilden zwei Kabel, zwei Kabeltrommeln, zwei elektrische Spulen im Magneten und zwei Leistungsmodule (PowerPickTM) je einen eigenen Stromkreis.
Selbst ein Kurzschluss an einer beliebigen Stelle eines Stromkreises kann so den Betrieb des Magneten nicht gefährden.
 

Abbildung 1: Redundante Magnetsteuerung SmartPickTM
 

Tabelle 1: Funktionstabelle der Module
 

Abbildung 2: Anordnung einer redundanten Magnetanlage
 

Abbildung 3: Redundante Magnetanlage für Profil- und Stabstahlbunde

Restmagnetismus < 2 mT

Warum richtiges Entmagnetisieren der Last wichtig ist

Restmagnetismus im Material kann zu schwerwiegenden Problemen führen, wenn Stahl nach dem magnetischen Transport durch automatisierte Verarbeitungsanlagen geführt werden muss. Das Material kann an Maschinenteilen „kleben“ bleiben; Späne und andere kleine Stahlteile können anhaften, ein Schweissprozess kann negativ beeinflusst werden.

In diesen Situationen ist eine effiziente Entmagnetisierung des Materials wesentlich.

Die innovative TRUNINGER Steuerung SmartPickTM bietet ein konfigurierbares Entmagnetisierungsprogramm, das Restmagnetismus in kürzester Zeit beseitigt.

 

Was passiert, wenn Stahl magnetisiert wird?

Ferromagmagnetische Materialien, wie zum Beispiel Bau- oder Qualitätsstahl, die nie einem Magnetfeld ausgesetzt waren, bestehen aus ungeordneten Elementarmagneten (s. Abbildung 1). Der Stahl hat in diesem Zustand keine magnetische Wirkung auf seine Umgebung (s. Abbilduung 3: Punkt a auf der Hysterese1).
 

Abbildung 1: Ungeordnete Elementarmagnete, Material nicht magnetisch
 

Durch das Anlegen eines positiven Magnetfeldes beginnen die Elementarmagnete, sich  auszurichten. Je stärker das Magnetfeld, desto mehr werden die Elementarmagnete ausgerichtet.

Sind alle Elementarmagnete ausgerichtet (s. Abbildung 2), ist der Werkstoff magnetisch gesättigt (s. Abbildung 3: Punkt b auf der Hysterese).

Die magnetische Sättigung für Stahl entspricht dem Wert von 2,4 Tesla.
 

Abbildung 2: Geordnete Elementarmagnete, Material magnetisch gesättigt
 

Wird das äussere Magnetfeld wieder weggeschaltet, fallen die Elementarmagnete jedoch nicht mehr in ihren vorherigen ungeordneten Zustand zurück.
Den Magnetismus, der nach dem Magnetisierungsvorgang im Werkstoff erhalten bleibt, bezeichnet man als Remanenz (s. Abbildung 3: Restmagnetismus in Punkt c auf der Hysterese).

Dieser Restmagnetismus muss durch äussere Einwirkung entfernt werden.
Die Methode richtet sich dabei hauptsächlich nach den magnetischen Eigenschaften des Werkstoffes: Material wie Baustahl verliert seinen Magnetismus leicht, man bezeichnet ihn als „weichmagnetischen“ Werkstoff. Qualitätsstahl hingegen verliert seinen Magnetismus nur sehr schwer, er wird deshalb als „hartmagnetisch“ bezeichnet.

 

RDS (Reverse Degauss System)

Das RDS-Gegenmagnetisierungsprogramm von TRUNINGER eliminiert den Restmagnetismus in Baustahl.

Durch das Anlegen eines negativen Magnetfeldes fallen die Elementarmagnete immer mehr in den ungeordneten Zustand zurück.
Wird nun das Gegenfeld bei exaktem Erreichen der Koerzitivfeldstärke (s. Abbildung 3: Punkt d auf der Hysterese) weggeschaltet, sind die Elementarmagnete komplett ungeordnet, der Restmagnetismus somit abgebaut (s. Abbildung 3: Punkt a auf der Hysterese).
 

Abbildung 3: Hysterese1 von weichmagnetischem Baustahl
 

Beim Versuch den Restmagnetismus mit RDS in hartmagnetischen Werkstoffen zu entfernen, springen die Elementarmagnete – anstatt in den ungeordneten Zustand – direkt in die entgegengesetzte, geordnete Richtung (Steigung der Hysterese in Abbildung 5 bei B=0 ist unendlich).

 

DDS (Downcycle Degauss System)

Das DDS-Entmagnetisierungsprogramm reduziert den Restmagnetismus in hartmagnetischem Qualitätsstahl. Dies geschieht durch die Veränderungen der Polarität im Magnetfeld mit der stufenweise Verringerung der Amplitude (s. Abbildung 4).
 

Abbildung 4: Typisches Verhalten des Magnetstromes während der DDS-Entmagnetisierung
 

Die Elementarmagnete werden durch viele Polaritätswechsel im abnehmenden Magnetfeld und mit zunehmender Schwingfrequenz in den ungeordneten Zustand gebracht (zu vergleichen mit dem Durchschütteln einer Saftflasche). Das führt zu einer Verringerung des Restmagnetismus auf unter 2 mT führt (s. Abbildung 5: die entsprechende Hysterese).
 

Abbildung 5: Hysterese von hartmagnetischem Qualitätsstahl
 

1 Hysterese, auch Hysteresis, ist eine Änderung der Wirkung, die verzögert gegenüber einer Änderung der Ursache auftritt.