Progetto Siderurgia 4.0 / il caso ORI MARTIN

Definizione e validazione di un algoritmo di calcolo per la misura del peso del rottame prelevato da carroponte.

DATI DEL PROGETTO

INIZIO PROGETTO

19.03.2018

AREA

No

TEMA

Sistemi Informativi - IoT - Controllo Processo/Prodotto

TARGET

DESCRIZIONE DEL PROGETTO

Un importante progetto in ambito Siderurgia 4.0 basato sull’introduzione di tecnologie digitali che permettono l’automatizzazione del processo di gestione del parco rottami, al fine di migliorare la qualità del prodotto, ridurre i costi di gestione e aumentare la flessibilità del processo.

Sviluppato grazie ad una rete di competenze provenienti dall’HUB tecnologico di CSMT, in primis grazie al lavoro del team di ingegneri dell’area interna di Ricerca Applicata e dall’Università degli Studi di Brescia. Oltre due anni di attività, partito nel 2018 e terminato nel 2020, nasce dal fabbisogno di una grande acciaieria del territorio: O.R.I. MARTIN S.P.A. / www.orimartin.it

L'esigenza del cliente era migliorare la qualità del prodotto finito e ridurre il consumo energetico durante il processo di fusione del rottame, automatizzando, per quanto possibile, alcune fasi del processo di gestione del parco rottami mediante l’ottimizzazione delle ricette di carica che dipendono dalla qualità dei rottami disponibili nel parco.

LE FASI DEL PROGETTO

1. SENSORIZZAZIONE DEL CARROPONTE

Il carroponte viene attrezzato con accelerometri ed altri sensori utili alla stima del modello matematico e vengono acquisiti i segnali durante movimentazioni semplici, i dati vengono raccolti e poi elaborati.

2. SVILUPPO DEL MODELLO MATEMATICO DEL CARROPONTE

Sulla base delle evidenze raccolte viene definito un modello matematico del carroponte che consente di stimare il peso del rottame trasportato. Questo modello viene implementato attraverso un software di simulazione che consente il trattamento dei dati raccolti dalla cella di carico e dagli altri sensori di cui sarà dotato il carroponte e fornisce come output la misura della massa del rottame scaricato dall’organo di presa.

3. PRIMA VALIDAZIONE DELLA PROCEDURA

Infine la fase di validazione dell’efficacia della procedura di misura, testando il modello messo a punto su dati raccolti sul campo durante movimenti base del carroponte, che comportano il sollevamento e la traslazione di carichi campione di peso noto, e durante i movimenti in continuo durante il normale utilizzo, per una durata di alcune ore.

4. ALGORITMO COMPLETO DI PESATURA DEL ROTTAME

Sfruttando il modello matematico del carroponte viene elaborato l’algoritmo completo attraverso l’implementazione del modello matematico della gru individuato precedemente tramite l’utilizzo di software matematici di simulazione e l’Implementazione dell’algoritmo su hardware del cliente con interconnessione al PLC del carroponte.

5. IMPLEMENTAZIONE E TEST FINALI

Conclusa l’implementazione e verificato che i risultati ottenuti su set di dati di test siano i medesimi di quelli ottenuti in simulazione, verrà condotta una campagna di acquisizioni con la finalità di validare l’efficacia dell’algoritmo di stima implementato. Un’ultima fase del progetto prevede il test del software implementato con una cella di carico di precisione sostitutiva a quella presente nel set-up attuale della gru.

2. SVILUPPO DEL MODELLO MATEMATICO DEL CARROPONTE

4. ALGORITMO COMPLETO DI PESATURA DEL ROTTAME

LA SOLUZIONE

Elaborare e validare sul campo un algoritmo che permetta di trattare il segnale di output delle celle di carico configurate come limitatori di carico del carroponte del parco rottami al fine di ottenere in tempo reale una stima del peso del carico trasportato con un grado di accuratezza del 2% (target emerso a valle della fase Analisi di fattibilità).

È necessario epurare il segnale di output delle celle di carico dagli effetti spuri individuati nel corso dello studio di fattibilità. La tensione sulle funi misurata è indotta dalla forza peso del sistema organo di presa, del rottame trasportato e delle funi, alla quale si aggiungono diversi fattori dinamici dovuti al movimento. L’algoritmo dovrà considerare il modello matematico del carroponte per fornire una misura accurata del peso del rottame trasportato, compensando quindi gli effetti aggiuntivi: effetti dinamici dovuti al sollevamento del rottame, alle movimentazioni orizzontali, al pendolamento, forze di strappo durante la presa del rottame, azioni dinamiche del carroponte, effetto del peso della fune svolta.