Desarrollo del modelado y el sistema de control de una grúa RTG utilizada en la operativa de las terminales portuarias de contenedores

Abstract

[ES] Este trabajo se centra en el modelado, simulación y control de una grúa RTG (Rubber Tyred Gantry). Esta grúa pórtico sobre neumáticos es ampliamente utilizada en las terminales portuarias de contenedores para la gestión del patio.

Las grúas RTG, a diferencia de las grúas RMG (Rail-Mounted Gantry), no tienen tanta facilidad para su automatización, sin embargo, están presentes en la mayoría de las terminales portuarias de contenedores de todo el mundo, y la tendencia actual es la automatización de estos vehículos. Por este motivo, este trabajo se centra en proponer un sistema completo de automatización para este tipo de grúas pórtico.

Las tareas a desarrollar en el trabajo serán:

- Estudio del estado actual de la tecnología de automatización de las grúas RTG y de los sistemas empleados en las terminales portuarias para el control autónomo de este tipo de grúas. - Modelado y simulación de una grúa RTG tipo, teniendo en cuenta sus características físicas, movimientos y componentes. Esta simulación se implementará en el software Matlab-Simulink. - Diseño de un sistema de control para los movimientos y operación de la grúa mediante diversas metodologías y selección de la mejor alternativa. - Implementación del algoritmo de control seleccionado en un autómata programable desde el cual se controlará la grúa. - Desarrollo de la comunicación entre el sistema simulado y el autómata mediante el protocolo de comunicaciones industriales Modbus. - Validación de la propuesta de control, así como de la simulación planteada.

[EN] This work focuses on the modeling, simulation and control of an RTG (Rubber Tyred Gantry) crane. This tire gantry crane is widely used in port container terminals for yard management.

RTG cranes, unlike RMG (Rail-Mounted Gantry) cranes, are not so easy to automate; however, they are present in most container port terminals around the world, and the current trend is automation of these vehicles. For this reason, this work focuses on proposing a complete automation system for this type of gantry cranes.

The tasks to be carried out at work will be:

- Study of the current state of automation technology for RTG cranes and the systems used in port terminals for the autonomous control of this type of cranes. - Modeling and simulation of an RTG type crane, taking into account its physical characteristics, movements and components. This simulation will be implemented in Matlab-Simulink software. - Design of a control system for the movements and operation of the crane using various methodologies and selection of the best alternative. - Implementation of the selected control algorithm in a programmable controller from which the crane will be controlled. - Development of communication between the simulated system and the PLC using the Modbus industrial communications protocol. - Validation of the control proposal, as well as the proposed simulation.

[CA] Aquest treball se centra en el modelatge, simulació i control d'una grua RTG (Rubber Tyred Gantry). Esta grua pòrtic sobre pneumàtics és àmpliament utilitzada en les terminals portuàries de contenidors per a la gestió del pati. Les grues RTG, a diferència de les grues RMG (Rail-Mounted Gantry), no tenen tanta facilitat per a la seua automatització, no obstant això, són presents en la majoria de les terminals portuàries de contenidors de tot el món, i la tendència actual és l'automatització d'estos vehicles. Per este motiu, este treball se centra en proposar un sistema complet d'automatització per a esta mena de grues pòrtic. Les tasques a desenvolupar en el treball seran: • Estudi de l'estat actual de la tecnologia d'automatització de les grues RTG i dels sistemes emprats en les terminals portuàries per al control autònom d'esta mena de grues. • Modelatge i simulació d'una grua RTG tipus, tenint en compte les seues característiques físiques, moviments i components. Esta simulació s'implementarà en el programari MatlabSimulink. • Disseny d'un sistema de control per als moviments i operació de la grua mitjançant diverses metodologies i selecció de la millor alternativa. • Implementació de l'algorisme de control seleccionat en un autòmat programable des del qual es controlarà la grua. • Desenvolupament de la comunicació entre el sistema simulat i l'autòmat mitjançant el protocol de comunicacions industrials Modbus. • Validació de la proposta de control, així com de la simulació plantejada.