スマートピック™ マグネットコントローラー
SmartPickTMはTRUNINGERの最新世代コントローラーです。
この自社開発は、最大限の柔軟性を誇ります。すべてのモジュールは個別に組み合わせることができ、お客様の要求の変更に応じて追加や削除ができます。
安全性に関わるサブシステムの冗長設計により、SmartPickTMは市場で最先端かつ最も安全なマグネットコントローラーとなっています。
高い接続性と最小限の予備品要件のおかげで、SmartPickTMはメンテナンスの面でも優れています。当社のサービス技術者は、リモートアクセスを通じて不具合を検出することができます。さらに、モジュールの体系的な標準化により、SmartPickTMを搭載したマグネットクレーンをすべてカバーするのに必要な予備品は最小限です。
SmartPickTMマグネットコントローラの主な特長
- あらゆるアプリケーションに対応するモジュール設計
- デュアルプロセッサ冗長アーキテクチャによる高い信頼性
- 単独または同期して、最大8マグネットグループを操作
- フレキシブルで安全なマテリアルハンドリングのために、高速、且つ高精度にマグネットのリフティング力を制御
- 高性能なプログラマブル脱磁
- 常時主電源監視機能が主電源に不具合を検出すると、速やかにバックアップバッテリーに切換え
- クレーンへのシームレスな統合を保証するインテリジェント信号インターフェース
- ノートパソコンによるローカル接続のためのBluetoothワイヤレスインターフェース
- 携帯電話による遠隔故障診断で、迅速なトラブルシューティングが可能
- 統合された「ブラックボックス」記録装置が故障の追跡と統計を提供
ブラックボックス / イベントログ
システムのダウンタイムを最小限に抑える重要なトラブルシューティングツール
最新の航空機のブラックボックスレコーダと同様に、すべての主要なシステムイベント、故障、およびほとんどのオペレータの操作は、イベントログに記録されます。SmartPickの不揮発性メモリには、最大4,500件の個別イベントを保存できます。これはマグネットシステムの約200回の負荷サイクルに相当します。
故障が発生した場合、イベントを詳細に追跡することができるため、イベントログはトラブルシューティングの最も貴重なツールとなります。問題を詳細に理解することで、適切な是正措置をとることができます。多くの場合、問題は電話や電子メールで解決でき、専門家が現場に駆けつける必要がないため、時間とコストを大幅に節約できます。
イベントログは、SmartPickTMに内蔵されたBlueToothモジュールを使用してノートパソコンからアクセスすることができます。
図1：BlueToothインターフェースによるイベントログへのアクセス
イベントログは読み取り可能なテキストファイルに保存され、トルニンガーのサポートセンターに電子メールで送信することができます。
イベントログの内部
ログに記録されたすべてのイベントには、固有のイベント番号と日時のスタンプが付きますので、特定のイベントがいつ発生したかを秒単位で正確に特定することができます。イベントには次のような情報が含まれます：
- マグネットのオン/オフサイクル
- マグネット電流とバッテリー電圧
- パーシャルドロップ（オーダーピッキング）などの特殊機能の使用
- 主電源の故障とバッテリースイッチ
- マテリアルハンドリング中に選択されたマグネットの持ち上げ力
- マグネットと環境温度
- クレーンインターフェース信号の状態
- システム情報：コントローラの再起動、ソフトウェアバージョン、システムID
- 設定データの変更
例：バッテリーの劣化
バッテリーはマグネットシステムの動作安全性において重要な役割を果たします。そのため、マグネットの電源を入れるたびにバッテリーの容量がテストされ、不十分な場合は電源投入が中断されます。以下のイベントログの抜粋は、高電圧降下のためにバッテリーテストが失敗したときにマグネットの電源を入れようとしたことを示しています。最新のイベントが最初に表示されることに注意してください（時系列順に下から読んでください）：
イベント3398: 214 14:29:48 05.10 RB:chrg enabled 00000 イベント：3397: 145 14:29:44 05.10 ホイストロック OFF 00001 イベント：3396: 147 14:29:44 05.10 トラベルロック OFF 00001** イベント：3395: 012 14:29:20 05.10 RB:Bat テスト失敗 01999 イベント: 3394: 206 14:29:20 05.10 ホイストロック OFF000013394: 206 14:29:20 05.10 RB:bat voltage 00101 イベント3393：144 14:29:18 05.10 ホイストロック ON 00001 イベント：3392：146 14:29:20 05.10 RB:Bat test fail 019993392: 146 14:29:18 05.10 トラベルロック ON 00001 イベント: 3391: 213 14:29:20 05.10 RB:bat voltage 001013391: 213 14:29:18 05.10 RB:chrg 無効 00000 イベント: 3390: 128 14:29:18 05.10 RB:chrg 無効 000003390: 128 14:29:18 05.10 CB:VG ON 01000
ここで見られる主なイベントは以下の通りである：
- オペレーターがマグネットのスイッチを入れるよう指示（イベント 3390）
- バッテリ・テストの直前に測定されたバッテリ電圧が101ボルト（イベント3394）
- バッテリ電圧が過度に低下したため、バッテリ・テストに失敗（イベント 3395 データ '999）
遠隔ヘルプライン
遠隔トラブルシューティング：携帯電話リンクで素早く簡単に
コントローラに故障やエラーが発生した場合、Bluetoothインターフェイスを使用して、SmartPickとTruningerサポートセンターのサーバー間で直接「ヘルプライン」リンクを確立することができます。以下の図1にリンクの構築方法の概要を示します：
図1：リモート・ヘルプライン・リンクのアーキテクチャ
リンクの設定は2つのステップで行います：
- まず、携帯電話と故障したSmartPickコントローラーとの間にBluetooth接続を確立します。
- その後、SmartPickは携帯電話のアクセス・ポイントを使用してTruningerサーバーに接続するようトリガーされます。
リンクが確立されると、サービス技術者がお客様のシステムに「ログイン」し、問題を分析し、故障と適切な是正処置に関する詳細情報を提供することができます。
モジュラー構造
なぜモジュール化なのか？
トルーニンガーのマグネットシステムの電気部品は、個別に注文可能な多数のモジュールで構成されています。このマルチレベルのモジュール化には多くの利点があります：
- 試験済みの技術に基づくモジュールの大量生産が可能です。
- すべてのキャビネットは、機能に関係なく同じ寸法です。
- すべてのボード／コンポーネント・レベルのスペアを在庫から入手可能
- 多くの操作機能をソフトウェアで設定可能
- 統合とメンテナンスが容易
- 拡張性：必要に応じて磁石グループを簡単に追加できる
電気部品の階層
図1：電気部品の階層
最大/最小構成
モジュラーキャビネット設計のため、コントローラは幅広い用途に適合させることができます。以下の図2は、バッテリバックアップと8つのマグネットグループを使用した場合の最大構成を示しています：
図2：SmartPickTMの最大構成
バッテリバックアップなしのマグネット1個をサポートする最小構成に必要なキャビネットは2つだけです（図3参照）。この配置は、例えばスクラップマグネットのアプリケーションに適しています。
図3：SmartPickTMの最小構成
冗長マグネットシステム
1.冗長性とは何か？
電気制御は、それぞれが故障の可能性を持つサブシステムの束を使用して構築される。1つのサブシステムが故障した場合にシステムの安全性を確保するため、安全性に関連するサブシステムを二重化しており、一般的に「冗長性」と呼ばれている。2つのサブシステムは同じタスクに取り組み、また、両方のシステムが問題なく動作することを確認するために、互いにクロスチェックを行います。2つの冗長システムは、1つのシステムの故障が検出されなければ、安全性にはあまり貢献しない。したがって、冗長性、クロスチェック、安全関連性は、国際標準化文書DIN-EN 954-1でも言及されている安全クラス3設計の中核要素です。
2.標準的な冗長コンポーネント
冗長性の概念は、トルニンガーのマグネットコントローラSmartPickTM に内蔵された中心的な機能です。すべての安全関連サブシステムは、安全クラス3規格に従って二重化されています。
以下のサブシステムがカバーされています：
- 2つの電源-主電源とバックアップバッテリー バックアップバッテリーの容量は、主電源が停止した場合でも、少なくとも20分間は安全な動作を維持できるように設計されています。
- 2つの電流センサー-2つの関連するクロスチェックされた信号処理ユニット 1つのセンサーの故障が検出され、バッテリー動作への切り替えとシステムロック（マグネットはOFFにできますが、それ以上ONにはできません）のトリガーとなります。
- 2つの電源ドライブ-AC/DC & DC/DC 1つのドライブは主電源AC/DC専用、1つのドライブはバッテリー電源DC/DC専用。IGBTトランジスターのようなパワーエレクトロニクスの故障は、2台目のドライブに引き継がれ、マグネットシステムをロックします。
- 異なるハードとソフトで構築された2つのコントローラ SmartPickTMメインコントローラに障害が発生した場合、制御タスクはスレーブコントローラSafePickTMに引き継がれます。
- 2つの低電圧電源 2つのコントローラにはそれぞれ低電圧電源が装備されています。これらの電源は継続的にクロスチェックされ、両方ともバッテリーでバックアップされています。
オプションの冗長電気回路
多くの場合、コントローラーからマグネットまでの電源ラインは安全であると考えられているため、冗長化されていません。しかし、一部の過酷な環境では、ケーブルやケーブルドラムが安全とは見なされません。必要であれば、1つのマグネットに対して2つの独立した電力回路を実現することができます。2本のケーブル、2本のケーブルドラム、マグネット内の2つの電気コイル、そして2つのパワーモジュールPowerPickTMが、このような独立した電力回路を形成します。1つの回路のどの位置がショートカットされても、このシステムの動作が停止することはありません。
図1：冗長マグネットコントローラーSmartPickTM
| SP | モジュール SmartPick (SP), Nr. 1 AC/DCドライブ、信号入力、冗長低電源を制御するCPU |
| SA | モジュールSafePick (SA), Nr. 2 CPU制御DC/DCドライブ、バッテリー充電器、バッテリー監視/メンテナンス（自動容量テスト） |
| PP 1 & 2 | モジュールPowerPick (PP), マグネットユニットに安全なDC電源を生成します。 |
| インフォピック | モジュールInfoPick(インフォピック), オペレーターと現場のスタッフにマグネットシステムの状態を視覚的・聴覚的に知らせるグラフィック表示。 |
| オペレーション | 2台の操作ユニットをSPに接続でき、1台の操作ユニットが故障した場合、もう1台の操作ユニットをバックアップとして使用できます。 |
| マグネットコイル | 1つのPPモジュールに2つのコイルが接続された冗長マグネットで、電源回路コイルが故障しても十分な磁力を維持できる安全な電源供給が可能。 |
図2 天井クレーンのマグネットシステム
図3：バーバンドル用冗長マグネットシステム
残留磁気 < 2mT
負荷を消磁する理由
自動加工ラインなどのマテリアルハンドリング用途では、残留磁気が深刻な問題を引き起こす可能性があります。生産ラインを移動する際に負荷が機械に「固着」したり、鋼鉄の小片（ワッシャー、ボルト、切粉など）が引き寄せられたり、溶接アークが「飛ばされたり」します。このような影響を避けるためには、搬送物の効率的な脱磁が不可欠です。SmartPickは、最小限の時間で最大限の残留磁気を除去するために、設定可能な消磁を提供します。
鋼材が磁化されるとどうなりますか？
磁場にさらされたことのない鋼鉄のような強磁性材料は、下図1のようにランダムに並んだ素磁石で構成されています。この状態にある鉄鋼は、周囲に磁気的な影響を与えない（図3のa点参照）。
図1：ランダムに並んだ素磁石（材料は減磁されている）
磁場が印加されると、素粒子の磁石はそのような外側の磁場に整列し始める。磁場が強ければ強いほど、素磁石は整列する。すべての素磁石が図2:のように整列した場合、その材料は磁気的に飽和していると言われます（図3:のb点）。鉄鋼の場合、磁気飽和は約2.4テスラに相当します。
図2：すべての素磁石が整列した状態（材料は磁気的に飽和している）
しかし、外部磁界を取り除くと、素粒子の磁石はランダムな状態には戻らず、残留磁気が材料中に残ります（図3のc点）。この残留磁性は、何らかの外部手段で除去しなければならない。実際に適用される方法は、主に材料の磁気特性に依存する。軟鋼のような素材は磁性をすぐに失い、「軟磁性」と言われます。一方、高級鋼は磁性を強く保つため、「硬磁性」と呼ばれます。
RDS（逆脱磁システム）
RDS脱磁は軟鋼の残留磁性を除去します。逆方向の磁界を印加することで、素磁石が徐々にランダムな配列になります。反対方向の磁界をオフにすると（図3:のd点）、素磁石はランダムに整列し、残留磁気が除去されます。
図3：軟磁性軟鋼のヒステリシス
硬質磁性材料では、負の磁場がすべての素磁石をランダムな状態に戻さず、逆アライメントにするため、RDSは適用できない。
DDS（ダウンサイクル・デガウス・システム）
DDSは、下図4に示すように、振幅が減少する磁場中で一連の極性変化を加えることにより、硬質鋼の残留磁性を低減します：
図4：DDS脱磁時の典型的な磁石電流挙動
このアプローチにより、素磁石は効果的に「揺さぶられ」てランダムな状態になり、残留磁気が約2 mTに減少します。図5：結果として生じるヒステリシスを示す：
図5：硬質磁性質鋼のヒステリシス