Agrometer robuuste PLC voor gebruik in het veld
Applicatiebericht
Gier, wat op veel landbouwbedrijven toch al wordt geproduceerd, wordt gebruikt om akkers te bemesten. De typische "gierkar" met giertank is echter op zijn best op kleinere velden. Het Deense bedrijf Agrometer uit Grindsted ontwikkelt oplossingen waarmee de natuurlijke meststof snel, kosteneffectief en op een bodemvriendelijke wijze kan worden uitgereden, zelfs op grote velden. Bij dit proces wordt de gier met slangen vanaf een centraal punt naar de velden gebracht.
Speciale voertuigen zijn voor dit doel uitgerust met een enorme haspel. Hierop wordt de slang tijdens het rijden over het veld elektrohydraulisch naar behoefte opgerold en afgerold. Een kraanarm legt de slang in gelijke lijnen neer bij het veranderen van richting, bijvoorbeeld aan het einde van het veld. De prestaties van zo'n voertuigcombinatie zijn opmerkelijk: er kan tot 200 ton gier per uur worden verspreid.
Het voordeel: Aangezien er geen giertank op het voertuig nodig is, wordt het gewicht van het voertuig verminderd. Zodoende wordt de impact op de bodem gereduceerd tot een waarde die lager is dan die van een voetafdruk. De gier kan dus vroeg in het jaar worden uitgereden, zelfs wanneer de grond nog zacht is. Aangezien de meststof de machine bereikt via leidingen en slangen, vermijdt men hierdoor ook de typische stankoverlast voor de wijde omgeving, die anders zou ontstaan. Agrometer bouwt deze giermachines (Engels: slurry spreader) zowel als zelfstandig voertuig met een strooibereik tot 30 meter of als aanhangwagen voor tractoren, de zogenaamde "gierslanghaspel (Engels: umbilical injector).
Afbeelding 1: De SRS 1500 slanghaspel wordt door een tractor over het veld getrokken voor het gier te verspreiden. Afbeelding 2: De gele kraanarm plaatst de toevoerslang, die tot enkele honderden meters lang kan zijn, in bochten op het veld, zodat hij ordelijk en torsievrij kan worden afgewikkeld en weer opgerold.
Centrale PLC voor machinebesturing
Beide varianten hebben dit gemeen: de belangrijke functies, bijvoorbeeld het op- en afrollen van de slang, worden geautomatiseerd door een centraal besturingssysteem (PLC). De beweging van de slangkraanarm en andere positioneringstaken worden bewaakt door talrijke sensoren, die via gedecentraliseerde IO-modules aan de besturing worden doorgegeven. Ook de druk in de leidingen voor de gier of de temperatuurwaarden worden met sensoren bewaakt.
Oluf Kristensen, technisch manager bij Agrometer, legt uit: "Voor onze machines gebruiken we de nieuwe ifm mobiele besturingen en de decentraal geplaatste in- en uitgangsmodules. Deze vereenvoudigen het onderhoud en de bekabeling van de machines en de machines kunnen sneller worden samengesteld.
Bij de ontwikkeling van de machines werken wij hoofdzakelijk samen met de systeemintegrator Pagaard. Die levert ons het volledige ifm-systeem en ontwikkelt de software. Ook is Pagaard voor ons een servicepartner als we problemen hebben met het oplossen van problemen."
Systeemintegrator Pagaard vertrouwt op de PLC "ecomatController" van ifm, die speciaal is ontwikkeld voor gebruik in mobiele machines.
Torben Lund, algemeen directeur en mede-eigenaar van Pagaard, licht de beslissing voor ifm toe: "Aanvankelijk werkten we bij Agrometer eigenlijk met een industriële PLC. Maar wij realiseerden ons vrij snel dat de levensduur van industriële producten op een mobiele machine niet erg goed is, aangezien die niet voor deze toepassing zijn ontworpen. Wij hebben op de markt rondgekeken naar technologieën die geschikt zijn voor ruw mobiel gebruik. Toen stuitten we op ifm, waar we al sensoren kochten. ifm heeft een besturing die volgens ons het meest geschikt is voor deze taak."
De SDS 8000 zelfrijdende giermachine kan tot 200 ton gier per uur op het veld verspreiden via de bijgeleverde slang.
Gemaakt voor extreme gebruiksomstandigheden
Al tientallen jaren is ifm een van de toonaangevende leveranciers van robuuste besturingsoplossingen die geschikt zijn voor mobiele toepassingen en beschikt over uitgebreide toepassingsknowhow op dit gebied. De "ecomat"-serie omvat PLC's, IO-modules en sensoren die bestand zijn tegen de harde omgevingsinvloeden door ruw gebruik.
Modder, water, permanente blootstelling aan vocht of vuil deren onze systemen voor mobiele toepassingen niet. De bijzondere mechanische constructie van de behuizing en een betrouwbaar afdichtingsconcept voorkomen het binnendringen van vocht. Passende stekkerverbindingen en aansluitkabels zorgen ervoor dat de beschermingsgraad IP 69K niet bij de aansluiting op de behuizing eindigt.
Extreme weersomstandigheden met vrieskou of zinderende hitte: dankzij een breed temperatuurbereik zijn de ifm-besturingselementen in alle klimaatgebieden te gebruiken. Alle sensoren en besturingen moeten vóór levering hun stabiliteit bewijzen in cyclische temperatuurschoktests. Robuuste behuizingsmaterialen zorgen ervoor dat bijv. zoutafzettingen die ontstaan in de winter door het strooizout, geen schade aanrichten.
Op ruw terrein vormen continue trillingen of extreme stoten een ware uitputtingsslag voor het materiaal. Daarom zijn de sensoren voor mobiele toepassingen volledig ingekapseld. Connectoren zijn door een speciale anti-trilbeveiliging beveiligd tegen onopzettelijk losschieten. En ook de mechanische constructie van besturingen en modules zijn speciaal voor duurzame schok- en trillingsbelastingen ontworpen.
De complexe elektronica is beschermd tegen elektromagnetische instraling, zoals uitgebreide EMC-tests aantonen. Ook geleide stoorimpulsen worden er veilig eruit gefilterd en kunnen de besturingen niet beschadigen. Dat zorgt ervoor dat ook de datauitwisseling via de CAN-interfaces onder de belangrijkste omstandigheden, bijvoorbeeld bij transport en logistiek buiten, veilig functioneert.
Bovendien hebben alle ecomat-componenten de e1-typegoedkeuring van de Duitse federale instantie voor motorvoertuigen. Dit betekent dat zij op voertuigen mogen worden gemonteerd zonder dat dit gevolgen heeft voor hun typegoedkeuring. Naast de vereiste EMC-grenswaarde van de e1-typegoedkeuring hebben alle eenheden een uitgebreide EMC-bestendigheid van 100 V/m en verdragen zij probleemloos impulsen van het elektrische voertuigsysteem.
Robuuste gedecentraliseerde I/O-modules pikken sensorsignalen op en leiden ze via de CAN-bus naar de PLC.
De centrale besturing ecomatController van ifm (rechtsonder gemonteerd) die geschikt is voor mobiele toepassingen, wordt buiten het voertuig in de schakelkast gemonteerd.
Krachtige besturing
De bij Agrometer gebruikte ecomatController CR721S bestaat uit twee interne PLC-eenheden, waarvan er één zelfs gecertificeerd is voor veiligheidsgerelateerde toepassingen tot EN 13849 PL d en EN 62061 SIL cl2. Het voordeel van deze dubbele PLC: twee onafhankelijk van elkaar programmeerbare interne besturingen maken op wens de verdeling van de applicatiesoftware mogelijk. Daardoor kan het veilige programmagedeelte worden uitgevoerd zonder beïnvloeding door het algemene programmaverloop. Krachtige 32-bits multicore-processoren zorgen voor een snelle verwerking van programma's, zelfs voor uitgebreide besturingstaken.
De ecomatController CR721S heeft in totaal 124 multifunctionele in- en uitgangen. Michael Lindbjerg, software-ingenieur bij Pagaard, kent de voordelen: "Alle ingangen kunnen worden geconfigureerd als digitale of analoge ingangen en als frequentie-ingangen. Vroeger hadden we problemen met het controleren van onze uitgangen, die in de industrie zuiver digitaal waren, maar de ifm-besturingen hebben PWM-uitgangen. Dit is een belangrijke functie in de mobiele wereld, bijvoorbeeld voor het aansturen van hydraulische kleppen met pulsbreedte gemoduleerde uitgangen"
In mobiele machines en installaties worden de meeste functies uitgevoerd door hydraulische systemen. De elektronische aansturing van de ventielen en pompen is in moderne machines inmiddels standaard. Het ifm-systeem ecomatmobile biedt daarvoor bijvoorbeeld stroomgeregelde PWM-uitgangen en geoptimaliseerde regelingsfuncties voor de vermogensuitgangen. Daarmee is een fabrikantonafhankelijke interface tussen hydraulisch systeem en elektronica te realiseren.
Conclusie
De mobiele besturingen van ifm bieden maximale betrouwbaarheid en krachtige prestaties, zelfs onder de meest ongunstige omstandigheden. Met hun vele aansluitingen en functies bieden zij maximale flexibiliteit. Met deze robuuste PLC garandeert ifm de kwaliteit die onontbeerlijk is voor zwaar gebruik in het veld. ifm - close to you!
