Agrometer – Kestävä PLC kenttäsovelluksiin
Sovellusraportti
Moni maanviljelijä käyttää omien eläintensä tuottamaa lietelantaa lannoitteena viljelykasveille. Tyypillinen lietesäiliöllä varustettu lietelantavaunu soveltuu kuitenkin parhaiten vain pienille peltoaloille. Tanskan Grindstedissä sijaitseva Agrometer kehittää ratkaisuja, jotka mahdollistavat luonnonlannoitteiden nopean, kustannustehokkaan ja maaperäystävällisen levittämisen suurillekin pelloille. Lietteen siirtäminen keskuspaikasta pelloille tapahtuu letkun avulla.
Erikoisajoneuvot varustetaan tätä tarkoitusta varten valtavilla letkukeloilla. Pelloille ajettaessa sähköhydraulitoiminen kela purkaa ja kelaa letkua tarpeen mukaan. Suuntaa vaihdettaessa, esimerkiksi pellon reunalla, ohjauspuomi huolehtii siitä, että letkukelan halkaisija pysyy tasaisena. Suorituskyky on huomattava: Tunnissa voidaan levittää jopa 200 tonnia lietettä.
Etu: Koska ajoneuvossa ei tarvita lietesäiliötä, sen paino vähenee. Tämä alentaa maaperään kohdistuvan paineen arvoon, joka on pienempi kuin ihmisen jalanjäljen aiheuttama. Koneen matalan omapainon ansiosta viljelijät voivat aloittaa työnsä jo aikaisin keväällä, kun maaperä on vielä pehmeää. Lannoite pumpataan suoraan koneeseen putkien ja letkujen kautta, mikä poistaa hajuhaitat maanteillä. Agrometer rakentaa näitä ruiskutuslaitteita itsenäisiin ajoneuvoihin, joiden ruiskutusleveys on jopa 30 m, tai traktorin vetämiin peräkärryihin, jolloin niitä kutsutaan letkuinjektoreiksi.
Kuva 1: Traktori vetää SRS 1500 -tyypin letkuinjektoria ympäri peltoa lietteen levittämiseksi. Kuva 2: Keltainen ohjauspuomi asettaa jopa satojen metrien mittaisen syöttöletkun pellolla kaarelle siten, että letku saadaan kelattua oikein rummulle.
Keskus-PLC koneohjaukseen
Molemmat variantit yhdistettyinä: Keskus-PLC ohjaa automaattisesti tärkeitä toimintoja, kuten letkun kelausta. Suuri määrä antureita valvoo letkun ohjauspuomin liikkeitä ja muita asemointitoimintoja, jotka signaloidaan ohjausjärjestelmään hajautettujen IO-moduulien kautta. Anturit valvovat myös lieteputkien paine- ja lämpötila-arvoja.
Oluf Kristensen, Agrometerin tekninen johtaja, selittää: ”Käytämme koneissamme uusia mobiiliohjausjärjestelmiä sekä ifm:n hajautettuja IO-moduuleja. Ne helpottavat koneiden johdotusta ja kunnossapitoa, ja koneet voidaan ottaa nopeammin käyttöön.
Koneita kehittäessämme työskentelemme pääasiallisesti yhdessä järjestelmäintegraattori Pagaardin kanssa. He toimittivat meille valmiin ifm-järjestelmän ja kehittivät ohjelmiston. Pagaard on myös huoltokumppanimme virheenkäsittelyasioissa.”
Järjestelmäintegraattori Pagaard luottaa ifm:n ecomatController-ohjausjärjestelmiin, jotka on suunniteltu erityisesti liikkuvia työkoneita varten.
Pagaardin toimitusjohtaja ja osaomistaja Torben Lund selittää päätöstä käyttää ifm-tuotteita: ”Käytimme Agrometerillä alussa teollisuusohjausjärjestelmiä. Tajusimme kuitenkin pian, että teollisuustuotteiden kestävyys on valtava haaste liikkuvissa työkoneissa, koska niitä ei ole suunniteltu sellaisiin tarkoituksiin. Niinpä etsimme markkinoilta sellaisia teknologioita, jotka voisivat kestää liikkuvan käytön kovia vaatimuksia. Törmäsimme ifm:ään, jolta ostimme jo ennestäänkin antureita. ifm tarjoaa ohjausjärjestelmää, joka sopii mielestämme parhaiten tähän tehtävään."
Ajettava lietteenlevityskone SDS 8000 voi levittää letkun kautta jopa 200 tonnia lietettä tunnissa.
Suunniteltu äärimmäisiin käyttöolosuhteisiin
ifm on ollut jo vuosikymmenien ajan yksi johtavista mobiilikäyttöön tarkoitettujen kestävien ohjausjärjestelmien toimittajista, jolla on laaja sovellusosaaminen tällä alalla. ecomat-tuotesarja sisältää PLC-yksiköitä, IO-moduuleja ja antureita, jotka kestävät hyvin ankaria ympäristöolosuhteita liikkuvassa työkäytössä.
Liete, vesi, jatkuva kondensaatio tai lika eivät ole ongelmia ifm:n mobiilisovelluksiin tarkoitetuille järjestelmille. Kotelon mekaaninen erikoisrakenne ja luotettava tiivistyskonsepti estävät kosteuden sisäänpääsyn. Sopivat liittimet ja liitoskaapelit varmistavat sen, että kotelointiluokka IP69K pätee myös koteloliitäntöjen ulkopuolella.
Jäätävät tai polttavan kuumat äärimmäiset sääolosuhteet: ifm:n ohjauskomponenttien laaja lämpötila-alue mahdollistaa käytön kaikilla ilmastovyöhykkeillä. Kaikkien antureiden ja ohjausjärjestelmien pitää todistaa kestävyytensä syklisissä lämpöshokkitesteissä. Kestävät kotelomateriaalit varmistavat, etteivät suolakerrostumat, joita teiden suolaus voi talvella aiheuttaa, vaikuta tuotteisiin.
Vaikeakulkuisessa maastossa materiaalit altistuvat jatkuvalle tärinälle ja voimakkaille iskuille. Tämän takia mobiilikäyttöön tarkoitetut anturin on valettu kokonaan hartsiin. Liittimet on suojattu tahatonta irtomaista vastaan erityisellä tärinäsuojauksella. Ohjausjärjestelmien ja moduulien mekaaninen rakenne on suunniteltu kestämään jatkuvia iskuja ja tärinää.
Monimutkaiset elektroniikkapiirit suojataan sähkömagneettisia häiriöitä vastaan, kuten yksityiskohtaiset EMC-testitkin osoittavat. Johtuvat häiriöt suodatetaan luotettavasti eivätkä ne siten voi vaikuttaa ohjausjärjestelmiin. Tällä varmistetaan, että CAN-liitäntöjen kautta tapahtuva tiedonsiirto toimii luotettavasti epäsuotuisissakin olosuhteissa kuten ulkotiloissa kuljetus- ja logistiikkasovelluksissa. Pagaardin ohjelmistoinsinööri Michael Lindbjerg toteaa: ”Liikkuvassa työkoneessa jännite vaihtelee voimakkaasti. Teollisuus-PLC ei ole suunniteltu tällaista varten. Mobiili-PLC soveltuu paremmin, koska se toimii laajalla 8–32 V jännitealueella.”
Lisäksi kaikilla ecomat-komponenteilla on e1-tyyppihyväksyntä (German Federal Motor Transport Authority). Tämä mahdollistaa laitteiden asentamisen kaikkiin ajoneuvoihin ilman, että niiden käyttölupa vaarantuisi. Kaikilla laitteilla on e1-tyyppihyväksynnän vaatiman EMC-raja-arvon ylittävä laajennettu 100 V/m:n EMC-kestoisuus, ja ne kestävät ajoneuvon sähköjärjestelmästä tulevia jännitepiikkejä ilman ongelmia.
Kestävät hajautetut I/O-moduulit vastaanottavat anturisignaaleja ja lähettävät ne CAN-väylän kautta PLC:hen.
ifm:n mobiilisovelluksiin tarkoitettu ecomatController (alhaalla oikealla) on asennettu ohjauskaappiin ajoneuvon ulkopuolelle.
Tehokas ohjausjärjestelmä
Agrometerin käyttämä ecomatController CR721S koostuu kahdesta sisäisestä PLC-yksiköstä, joista toinen on sertifioitu turvasovelluksiin EN 13849 PL d- ja EN 62061 SIL cl2 -tasoille saakka. Tupla-PLC:n edut: Kaksi sisäistä, itsenäisesti ohjelmoitavaa ohjausjärjestelmää mahdollistaa sovellusohjelmiston jakamisen tarvittaessa kahteen eri osioon. Näin turvallisuuteen liittyvä ohjelman osa voidaan suorittaa ilman, että yleisellä ohjelman osalla olisi vaikutusta siihen. Tehokas 32-bittinen moniydinprosessori varmistaa ohjelman nopean suorittamisen monimutkaisissakin tehtävissä.
ecomatController CR721S -mallissa on 124 monitoimituloa ja -lähtöä. Pagaardin ohjelmistoinsinööri Michael Lindbjerg valottaa tällä saavutettavia etuja: ”Kaikki tulot voidaan konfiguroida digitaalisiksi, analogisiksi tai taajuustuloiksi. Meillä oli aikaisemmin vaikeuksia valvoa lähtöjämme, jotka olivat teollisuudessa puhtaasti digitaalisia, mutta ifm-kontrollereissa on myös PWM-lähtöjä. Tämä on mobiilimaailmassa tärkeä ominaisuus, esimerkiksi hydrauliventtiilien ohjaus pulssinleveysmoduloitujen lähtöjen avulla.”
Liikkuvissa työkoneissa ja laitteissa useimmat toiminnot suoritetaan hydraulijärjestelmien avulla. Elektronisesta venttiili- ja pumppuohjauksesta on tullut standardi uudenaikaisissa koneissa. ifm:n ecomatmobile -järjestelmän vahvuuksia ovat virtaohjatut PWM-lähdöt ja teholähtöjen optimoidut ohjaustoiminnot. Näin saadaan aikaiseksi valmistajasta riippumaton rajapinta hydrauliikan ja elektroniikan välille.
Yhteenveto
ifm:n liikkuvan kaluston ohjausjärjestelmät varmistavat äärimmäisen luotettavuuden ja mahtavan suorituskyvyn haastavissakin käyttöolosuhteissa. Ne tarjoavat maksimaalisen joustavuuden monipuolisten liitäntöjen ja toimintojen ansiosta. ifm takaa tällä kestävällä PLC-yksiköllä laadun, joka on korvaamaton vaativissa liikkuvan kaluston sovelluksissa. ifm – close to you!
