Bucher – Starke Steuerung für automatisierte Rohrreinigung
Applikationsbericht
Sensoren und Steuerungskomponenten, die an Arbeitsfahrzeugen eingesetzt werden, müssen höchsten Anforderungen gerecht werden: Extreme Temperaturen, Feuchtigkeit, Staub, Schmutz und Vibrationen zehren an den Bauteilen. Mit der Baureihe „ecomatmobile“ bietet ifm Automatisierungskomponenten für diese rauen Umgebungsbedingungen an. Die Firma Bucher stattet ihre Kanalreinigungsfahrzeuge damit aus.
Brian Munk Andersen, Leiter Forschung und Entwicklung bei Bucher in Dänemark, erklärt den Aufbau und die Funktion von Kanalreinigungsfahrzeugen: „Eine Bucher-Kanalreinigungsanlage ist mit zwei Pumpensystemen ausgestattet. Die Spülpumpe reinigt Abwasserkanäle und Tanks. Mit der Vakuumpumpe können wir Schlamm und Industrieabfälle in den auf dem Fahrzeug montierten Container einsaugen.“
Über zwei im Außenbereich des Fahrzeugs angebrachte mobiltaugliche Bedieneinheiten von ifm kann der Fahrzeugführer die verschiedenen Arbeitsschritte ausführen: das Schwenken des Auslegers, das Ab- und Aufrollen des Schlauchs, das Schalten sämtlicher Pumpen oder das Entleeren des Abwassercontainers. Auf den Displays der Dialoggeräte werden die relevanten Systemparameter und Prozesswerte angezeigt und unterstützen den Anwender bei der Durchführung der Arbeitsschritte. Für den reibungslosen Ablauf der einzelnen Prozesse sorgt im Fahrzeuginneren eine Steuerungseinheit – ebenfalls von ifm.
Das robuste 12“-Display CR1200 im Außenschaltschrank des Fahrzeugs zur Visualisierung und Einstellung sämtlicher Maschinenparameter.
ifm als Partner
Automatisierungsspezialist ifm ist seit einigen Jahren als Partner für die sensorischen Komponenten sowie für die Steuerungstechnik bei Bucher Municipal an Bord. Brian Munk Andersen: „Bei Bucher haben wir einen ständigen Fokus auf Innovation und Entwicklung. Deshalb setzen wir auf automatisierte und intelligente Lösungen. Als wir 2016 eine Kooperation mit ifm eingingen, hatten wir den Wunsch nach einem zuverlässigen Lieferanten für die Steuerungslösungen. ifm bietet ein breites Spektrum an Komponenten für unser Produkt – von Sensoren über Displays und IO-Systeme bis hin zu Steuerungen.
Während der gesamten Entwicklungsphase haben wir eng und gut mit ifm zusammengearbeitet, um eine Lösung zu entwickeln und dafür die optimalen Produkte auszuwählen. Unsere Fahrzeuge müssen unter sehr unterschiedlichen Bedingungen wie Kälte, Hitze, Staub und Schmutz zuverlässig arbeiten. Dies stellt besonders hohe Anforderungen an die Komponenten. Gemeinsam mit ifm haben wir eine gute und sichere Lösung geschaffen, bei der viele Funktionen automatisiert sind und die dem Bediener eine hohe Qualität und Sicherheit bietet, wenn unsere Maschinen unterwegs sind.“
Kanalreinigungsfahrzeug der Firma Bucher Municipal mit Spül- und Saugpumpe zur Reinigung von Abwasserkanälen.
Die zentralen Komponenten im Detail
Das Herzstück der Anlage ist der ecomatController CR711S, eine extrem robuste und mobiltaugliche SPS. Die Besonderheit: Sie besitzt zwei unabhängig voneinander arbeitende interne SPS-Einheiten, wobei eine davon sogar als Safety-Steuerung zertifiziert ist. Die integrierten, leistungsstarken Multicore-Prozessoren erlauben eine schnelle Abarbeitung auch komplexer Steuerungsfunktionen.
Bei Bedarf lassen sich die Applikationsprogramme sogar auf die beiden internen SPS-Einheiten aufteilen. Damit kann der Programmteil für die Safety-Funktionen ohne Beeinflussung durch den allgemeinen Programmablauf ausgeführt werden. Das gestattet einen zuverlässigen Betrieb auch bei umfangreichen Steuerungsfunktionen. Der Controller kann in sicherheitsgerichteten Applikationen bis ISO 13849 PL d und IEC 62061 SIL CL 2 eingesetzt werden.
Neben zahlreichen diagnosefähigen, multifunktionalen Ein- und Ausgängen ist der ecomatController mit zwei Ethernet Ports und vier CAN-Schnittstellen ausgestattet. Die CAN-Schnittstellen unterstützen alle wichtigen Bus-Protokolle (CANopen, CANopen Safety und J1939) und den transparenten und vorverarbeitenden Datenaustausch. Die CODESYS-Programmierung (Version 3.5) erlaubt eine einfache Integration der Steuerungsfunktionen in das Applikationsprogramm.
Bei Bucher ist die Steuerung zudem mit einem GSM-Funkmodul verbunden. Andersen: „Über unsere Remote-Verbindung können wir in vielen Fällen bereits Probleme lösen, während das Auto weiterhin unterwegs ist. Damit sparen unsere Kunden viel Zeit. Nur wenn eine Fehlerbehebung aus der Ferne nicht möglich ist, muss das Kommunalfahrzeug eines unserer zahlreichen Servicezentren ansteuern.“
IO-Module
Um die unterschiedlichen Arbeitsschritte und Prozesswerte zu überwachen und zu steuern, sind zahlreiche Sensoren und Aktuatoren am Kanalreinigungsfahrzeug verbaut. Sie kommunizieren über dezentrale IO-Module per CAN-Bus mit der Steuerung. Brian Munk Andersen erklärt den Vorteil: „Mit CAN-Einheiten, die verschiedene Stellen am Stapler platziert sind, reduzieren wir die Verkabelung und erzielen darüber hinaus eine höhere Zuverlässigkeit und einfachere Bedienung der Geräte.“
Die verwendeten Steuerungsmodule vom Typ CR2032 besitzen jeweils 16 Ports, die multifunktional konfigurierbar sind, zum Beispiel als digitale Ein- oder Ausgänge oder als PWM-Ausgang zur Ansteuerung von Proportionalventilen. Durch eine in den Modulen integrierte Steuerung können Sensorsignale vorab dezentral ausgewertet werden. Diese Vorab-Filterung der Daten senkt nicht nur den Datenstrom auf dem CAN-Bus zur Steuerung, es vereinfacht auch das Anwendungsprogramm auf der SPS.
Das robuste Metallgehäuse ist speziell für den rauen Einsatz im Außenbereich mobiler Arbeitsmaschinen konzipiert und bietet mit Schutzart IP 67 eine hohe Dichtigkeit der Steckverbindungen.
Bild 1: Oben rechts im Schaltschrank das Herzstück: Der leistungsstarke ecomatController CR711S mit zwei integrierten SPS-Einheiten (1x Standard, 1x Safety) Bild 2: Dezentrale CAN-IO-Module im Außenbereich verbinden Sensoren und Aktuatoren mit der Steuerung.
Dialoggeräte
Als Mensch-Maschine-Schnittstelle sind verschiedene mobiltaugliche Display im Außenbereich des Fahrzeugs angebracht. Brian Munk Andersen: „Auf dem großen Display im Hauptschrank kann der Bediener das gesamte System bedienen und die Grundeinstellungen vornehmen. Danach kann er das System über die Fernbedienung oder über die Bedienfelder bedienen.“
Bei den Dialoggeräten handelt es sich um programmierbare Grafikdisplays zur Steuerung, Parametrierung und Bedienung von mobilen Arbeitsmaschinen und Anlagen. Sie können in Kombination mit einer mobilen Steuerung oder als Stand-alone-Lösung betrieben werden. Über die CAN-Schnittstellen werden die Daten und Gerätefunktionen zuverlässig übertragen. Die Displays verfügen über zahlreiche frei programmierbare, hinterleuchtete Funktionstasten. Sie besitzen eine erhöhte EMV-Festigkeit und eine E1-Typgenehmigung zur Zulassung im Straßenverkehr. Das robuste Gehäuse mit hoher Schutzart ermöglicht die Ein- oder Aufbaumontage im Außen- oder Kabinenbereich. Wie die anderen mobiltauglichen Komponenten von ifm sind auch die Displays vibrationsfest und dicht nach gemäß Schutzart IP 67.
Das BasicDisplay CR0451 am zeigt am Bedienpult die wichtigsten Parameter an.
Fazit
ifm bietet ein umfangreiches Portfolio Geräten, um Funktionseinheiten an Kommunalfahrzeuge effizient und zuverlässig zu automatisieren. Dazu abschließend Brian Munk Andersen: „Mit der Lösung von ifm haben wir die Möglichkeit, ein hochautomatisiertes System zu schaffen, das uns eine hohe Zuverlässigkeit bietet und dem Bediener den Umgang mit unseren Geräten erleichtert.“ ifm - close to you!