데크 크레인 제어용 PLC 프로그램 개발에 대한 연구

Abstract

데크 크레인(Deck crane)은 부두, 항만 등에 충분한 선적·하역 설비가 없을 시 선박 자체적으로 화물을 선적· 하역하기 위해 사용되는 선박의 갑판(deck)에 설치된 크레인을 의미한다. 우리나라의 경우 데크 크레인에 대한 연구 개발은 미흡한 편으로 국내 몇 개 중소 조선 업체가 해외업체로부터 라이센스를 획득하여 생산하고 있는 실정이다, 데크 크레인은 화물을 좌우로 수평 이동시키는 slewing, Jib에 의해 화물을 들고 내리는 luffing-in/luffing-out, hook를 사용하여 화물을 끌어올리고 내리는 hoisting/lowering등의 3가지 기본 동작을 가진다. 이 동작들은 데크 크레인 내부 유압 회로에 의해서 윈치 드럼을 회전시켜 와이어를 감거나 푸는 행위에 의해서 이루어지는데, 이때 정확한 위치 제어를 위해서는 운전자의 조이스틱 입력에 대해서 적절히 출력되는 윈치 드럼 속도가 중요하다. 본 연구는 빠르고 안정적인 데크 크레인 제어용 PLC 프로그램 작성을 위해 데크 크레인의 외형 설계도와 내부 유압 회로도를 바탕으로 유압 해석툴인 AMESim을 사용하여 해석 모델 작성 후 시뮬레이션을 실시하여 조작 입력과 윈치 드럼 속도 출력을 상관관계를 파악하였다. 해석 결과와 부하 분석을 기반으로 hoisting/lowering에 대한 기본 동작 제어 및 부하(load)에 따른 속도 조절에 대한 제어 방법을 정형화하였고 각 상황 별 에러에 대한 인식과 대처에 대한 알고리즘을 작성하였다. 작성된 알고리즘들을 상호 작용을 가지는 형태로 묶어 데크 크레인 제어용 PLC 프로그램을 작성하고 평가하였다. 개발된 데크 크레인 제어용 PLC 프로그램은 국산 데크 크레인 제어 프로그램 개발이 도움이 될 것으로 기대된다.; This paper deals with the control of the deck crane of a cargo ship. The deck crane is the crane installed on the deck of the cago ship. The function of deck crane is cargo-working from ship to wharf or vice versa. In korea, there is little research on the deck crane and only a few ship builder makes deck crane under the foreign licenses. The deck crane has 3 basic motions; hoisting/lowering, luffing-in/luffing-out and slewing. These motions are established by activity of inner hydraulic circuit. Hydraulic motor drives winch drum by operator's control input, and then winch drum winds or rewinds the wire attached to a cargo. A cargo is moved through the above processes. To make accurate position control, a proper winch speed is needed to correspond with operator's control. In this study, AMESim program is used to make the deck crane simulation model. The deck crane simulation model is based on inner hydraulic circuit design. The simulation is conducted with changing load, and then a correlation between operator's control input and output speed of winch drum is analyzed by using the results . The basic control algorithm for hoisting/lowering, sensing load and handling errors is constructed. This algorithm become the fundamental sources of the control PLC program for deck crane which can operating faster and safer. The control PLC program for deck crane is tested and adjusted. This PLC program for deck crane control will be helpful to developing a domestic deck crane.