Vortrag als - ibi - Innovative Braunkohlen Integration

Transcription

Neue Strategien zur stofflichen Verwertung
Innovative Braunkohlen Integration
in Mitteldeutschland ibi.
Vortragsthema :
GPS-Anwendungen in Leach Pad Systemen
Referent :
Gilbert Lilienthal
FACHSYMPOSIUM
FACHSYMPOSIUM
am
27.02.2009
2009
am 26.
26. -- 27.02.
in
in Freiberg
Freiberg
Automatisierte Prozesse von mobilen Leach Pad Systemen
Projekt Gaby/Chile mit Takraf Fördertechnik
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
•
•
•
•
Moderne Leach Pad Systeme bestehen aus verschiedenen autonom
verfahrbaren, d.h. mechanisch nicht starr gekuppelten Geräten. Diese sind z.B.
- Mobile Förderbrücken auf Raupenfahrwerken
- Stacker, Reclaimer, Absetzer, Schleifenwagen und Trichterwagen auf
Schienen oder Raupenfahrwerken
Geräte werden durch einen lokalen Anlagenfahrer bedient oder operieren
vollautomatisch und werden durch einen Anlagenfahrer in einem
Zentralleitstand bedient und beobachtet
Um die Sicherheits- und Genauigkeitsanforderungen für den Bergbaubereich zu
erfüllen macht sich der Einsatz von hoch entwickelter Steuer- und
Sensortechnik erforderlich.
Risiko- und Gefahrenanalysen müssen während der Engineering Phase
durchgeführt werden, um jegliche Schäden an Mensch und Maschine (vor allem
durch o.g. autonome Fahrweise) zu vermeiden
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
•
Voraussetzungen
– Hochgenaue GPS Empfänger (rover)
– Hochgenaue GPS Basis Station für Generierung von Korrekturwerten
– Beide mit Funk oder Glasfaser gekoppelt um Korrekturdaten zu
übertragen
– Entfernung zwischen Rover und Referenzstation kleiner als 10 km
– Nahezu optische Sicht bei Funkübertragung
•
Unter o. g. Bedingungen können folgende Genauigkeiten an den GPSAntennen erzielt werden
– ± 10 mm horizontal (X, Y)
– ± 20 mm vertikal (Z)
– Update rate bis zu 20 ms
– Berechnung der Orientierung im Raum (Ebene) bei Nutzung von 2 GPS
Systemen
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
Die folgenden Hauptsteuerfunktionen müssen
verfügbar sein:
– Fest zugeordnete Steuerungseinrichtungen mit
Kommunikationseinrichtungen zu allen Einheiten
– Verriegelungsstrukturen zwischen Geräten
– Koordinatentransformation des Arbeitsbereiches in lokales
Koordinatensystem
– Transformation tausender Referenzkoordinaten für Leach Pad-Sollhöhe
in einem Raster von 20m und Ablage dieser auf einem Server oder in der
SPS
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
GPS Koordinatentransformation

GPS liefert Positionsdaten im WGS84 Format (Hauptachse in NordSüd / Ost-West)
Lokale Koordinaten haben Hauptachse gedreht und Nullpunkt
verschoben Æ Koordinatentransformation
Standard-GPS Empfänger liefern Transformationsalgorithmus, ist
jedoch auch in der SPS möglich
Tagebau mit globalen
GPS Koordinaten
Lokaler Koord.
Ursprung 0,0
Tagebau mit lokalen
(transformierten) Koordinaten
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
GPS Koordinatentransformation
Local zero point
0,0 (X, Y)
Coordinates in
WGS84

Drehung des Koordinatensystems um die Nordachse in lokales System
Translation des Koordinatensystems zu neuem 0,0 Punkt
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
GPS auf Tagebaueinrichtungen
GPS auf der Fahrerkabine und auf Abwurfausleger
um Raupenfahrwerke zu steuern und zu beobachten
sowie um Schaufelradhöhe zu regeln, Schaufelrad
folgt den Referenzwerten
© Takraf GmbH
Base oder
Referenzstation
GPS an beiden Extrempunkten der Brücken um
Parallelfahrt und Kurvenfahrt zu steuern sowie
Abdriften auf geneigter Ebene zu verhindern
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
Beispiel Projekt Gaby (Basisstation, Stacker Bridge & Reclaimer)
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
Die folgenden Hauptsteuerfunktionen an mobilen Brücken wurden implementiert:
– Geradeausfahrt aller Raupenfahrwerke (rechtwinklig zum Strossenband) mit
gleicher Schrittgeschwindigkeit für genaue Ausrichtung aller Brückensegmente
auf verschiedenen Untergrundverhältnissen (fest, nass, schlammig, …)
– Genaue Geschwindigkeitsregelung der Raupenfahrwerke bei Kurvenfahrt
abhängig vom Kurvenradius für genaue Ausrichtung aller Brückensegmente auf
verschiedenen Untergrundverhältnissen (fest, nass, schlammig, …)
– Ausrichtung der Brückensegmente mittels Lasersensoren
© Takraf
GmbH
© Takraf
GmbH
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
Fortsetzung Hauptsteuerfunktionen an mobilen Brücken:
– Exakte Horizontierung der Brückensegmente auf verschiedenen
Untergrundneigungen
– Abstandsregelung zwischen Brücke und Schleifenwagen bzw. zwischen Brücke
und Trichterwagen
– Steuerung des Stackers auf der Stackerbrücke bezüglich Fahrgeschwindigkeit und
Fahrwegsumkehr an Wendepunkten
– Geschwindigkeits- und Abstandsregelung der Reclaimerbrücke zum Reclaimer
während S-Kurve für neue Spantiefe
– Kollisionsschutz zwischen allen mobilen Einrichtungen
© Takraf GmbH
© Takraf GmbH
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
Die folgenden Hauptsteuerfunktionen am Reclaimer wurden implementiert:
– Fahrwegssteuerung und -begrenzung der Raupenfahrwerke innerhalb der Leach
Pad Grenzen
– Geradeausfahrt des Reclaimers entlang der Leach Pad Halde mit dem Ziel eines
genauen Spans auf verschiedenen Untergrundverhältnissen (fest, nass,
schlammig, …) und seitlichen Abdrängungen
- Genaue Winkelregelung in Bezug auf die Leach
Pad Haldenkante
- Genaue Regelung der Raupenfahrwerke in der
S-Kurve (Winkel und Span) an Haldenenden, um
neue Spantiefe zu erreichen
S-Turn
© Takraf GmbH
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
Fortsetzung Hauptsteuerfunktionen am Reclaimer:
– Genaue Regelung der Schaufelradhöhe abhängig von Reclaimer Position und
Referenzhöhen, Transformation tausender Referenzkoordinaten für Leach PadSollhöhe in einem Raster von 20m und Ablage dieser auf einem Server oder in der
SPS
– Abstandsregelung zwischen Reclaimer und Trichterwagen auf Reclaimer Brücke
– Überwachung und Limitierung der Förderleistung zur Vermeidung von
Überladungen
– Kollisionsschutz zwischen allen mobilen Einrichtungen
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg
Zusammenfassung
GPS- Technologie
– Nutzung von Differential GPS mit real-time kinematics:
• Zusätzliche Basis- oder Referenzstation mit genau vermessenen
Koordinaten berechnet die Abweichungen der eigenen Koordinaten
zu denen, die aus den Satellitensignalen ermittelt wurden und
berechnet daraus Korrekturdaten
• Übertragung der Korrekturdaten an die Rover
• Real-time kinematics: Methode zur Lösung von Mehrdeutigkeiten in
GPS Signalen in Echtzeit, also in Bewegung möglich
– Nutzung von GLONASS und GPS Signalen
• Erhöht die Verfügbarkeit des Satellitennavigationssystems, da
zusätzlich auf 21 russische Satelliten zugegriffen werden kann.
– Im Zusammenwirken mit weiterer Gebertechnik wie Neigungsgeber,
Winkelkodierer, Seillängengeber und
Laserentfernungsmesseinrichtungen können die geforderten
Automatisierungsfunktionen erfüllt werden.
FACHSYMPOSIUM
am 26. - 27.02. 2009
in Freiberg