Bucher – Tehokas ohjausjärjestelmä putkistojen automaattiseen puhdistukseen
Sovellusraportti
Kunnallisajoneuvoissa käytettävien anturien ja ohjauskomponenttien on täytettävä tiukimmatkin vaatimukset: Niiden komponentit altistuvat äärimmäisille lämpötiloille, kosteudelle, pölylle, lialle ja tärinälle. ifm tarjoaa ”ecomatmobile”-sarjallaan automaatiokomponentteja näihin haastaviin ympäristöolosuhteisiin. Bucher käyttää ecomatmobile-tuotteita viemärinpuhdistusajoneuvoissaan.
Tanskalaisen Bucherin tutkimus- ja kehitysjohtaja Brian Munk Andersen kuvailee tämän ajoneuvotyypin rakennetta ja toimintaa: ”Bucherin viemärinpuhdistusyksiköissä on kaksi pumppujärjestelmää. Suihkutuspumppu puhdistaa viemäriputket ja säiliöt. Tyhjiöpumpun avulla voidaan imeä lietettä ja teollisuusjätettä ajoneuvon päälle asennettuun säiliöön.”
Ajoneuvon kuljettaja voi suorittaa useita erilaisia työvaiheita kahden ajoneuvon ulkopuolelle asennetun liikkuvaan kalustoon sopivan ifm-ohjausyksikön avulla: kääntää puomia, purkaa ja kelata letkua, käynnistää pumput tai tyhjentää jätevesisäiliön. Dialogimoduulien näytöt osoittavat järjestelmän oleelliset parametrit ja prosessiarvot, ja ne avustavat käyttäjää työvaiheiden suorittamisessa. Ajoneuvon sisällä oleva kontrolleri – myös ifm:n toimittama – varmistaa yksittäisten prosessien sujuvan toiminnan.
Ajoneuvon ulkopuolella olevaan ohjauskaappiin asennettu kestävä 12” näyttö CR1200 kaikkien koneparametrien visualisointiin ja asettamiseen.
ifm yhteistyökumppanina
Automaatioasiantuntija ifm on tukenut Bucher Municipalia jo useiden vuosien ajan anturi- ja ohjausteknologiapartnerina. Brian Munk Andersen: ”Keskitymme Bucherilla jatkuvasti innovointiin ja kehitykseen. Siksi käytämme automatisoituja ja älykkäitä ratkaisuja. Kun aloitimme yhteistyön ifm:n kanssa vuonna 2016, etsimme luotettavaa ohjausratkaisujen toimittajaa. ifm tarjoaa laajan valikoiman komponentteja tuotteisiimme – antureista näyttöyksikköihin ja IO-järjestelmistä kontrollereihin.
Työskentelimme läpi koko kehitysvaiheen ajan tiiviisti ifm:n kanssa ratkaisun kehittämiseksi ja ideaalisten komponenttien valitsemiseksi. Ajoneuvojemme täytyy toimia luotettavasti hyvin vaihtelevissa olosuhteissa, kuten kylmässä, kuumassa, pölyssä ja liassa. Tämä asettaa komponenteille poikkeuksellisen suuria vaatimuksia. Olemme luoneet yhdessä ifm:n kanssa hyvän ja luotettavan ratkaisun, jonka monet automatisoidut ominaisuudet tarjoavat käyttäjälle korkeat laatu- ja turvallisuusstandardit koneemme ollessa kentällä.”
Bucher Municipal -yhtiön viemärinpuhdistusajoneuvo, johon kuuluu viemärikanavien puhdistukseen tarkoitettu huuhtelu- ja imupumppu.
Keskeiset komponentit pähkinänkuoressa
Järjestelmän ydinelementti on ecomatController CR711S, erittäin kestävä PLC-yksikkö liikkuvan kaluston sovelluksiin. Mikä siitä tekee niin erikoisen, on sen kaksi itsenäistä, sisäistä PLC-yksikköä, joista toinen on sertifioitu turvakontrolleri. Tehokkaat, sisäänrakennetut moniydinprosessorit mahdollistavat monimutkaistenkin toimintojen nopean suorittamisen.
Sovellusohjelmat voidaan tarvittaessa jakaa näiden kahden sisäisen PLC:n kesken. Näin turvallisuuteen liittyvä ohjelman osa voidaan suorittaa ilman, että yleisellä ohjelman osalla olisi vaikutusta siihen. Tämä varmistaa monimutkaistenkin toimintojen luotettavan suorittamisen. Kontrolleria voidaan käyttää turvasovelluksissa aina turvaluokkiin ISO 13849 PL d ja IEC 62061 SIL CL 2 asti.
Lukuisten diagnostiikkatoiminnoin varustettujen monitoimitulojen ja -lähtöjen lisäksi ecomatController -yksikössä on kaksi Ethernet-porttia ja neljä CAN-liitäntää. CAN-liitännät tukevat kaikkia tärkeitä väyläprotokollia (CANopen, CANopen Safety ja J1939) sekä läpinäkyvää ja esikäsiteltyä tiedonsiirtoa. Ohjaustoiminnot voidaan integroida helposti sovellusohjelmaan CODESYS-ohjelmointiympäristön (versio 3.5) ansiosta.
Bucherilla kontrollerit liitetään lisäksi myös GSM-radiomoduuliin. Andersen: ”Etäyhteys mahdollistaa monissa tapauksissa ongelmien ratkaisemisen ajoneuvon ollessa vielä kentällä. Tämä säästää asiakkailtamme runsaasti aikaa. Vain sellaisissa tapauksissa, joissa etävianhaku ei ole mahdollista, ajoneuvo pitää tarkistaa jossakin monista huoltopisteistämme.”
IO-moduulit
Viemärinpuhdistusajoneuvoon asennetaan monenlaisia antureita ja toimilaitteita erilaisten työvaiheiden ja prosessiarvojen valvomiseksi ja ohjaamiseksi. Ne kommunikoivat hajautettujen IO-moduulien välityksellä kontrollerin kanssa CAN-väylän kautta. Brian Munk Andersen selittää hyödyn: ”Asentamalla CAN-yksiköt eri puolille ajoneuvoa voimme vähentää kaapelointia ja samalla parantaa laitteiston luotettavuutta ja helpottaa sen käyttöä.”
Kussakin tyypin CR2032 ohjausmoduulissa on 16 monitoimiporttia, jotka voidaan konfiguroida esimerkiksi digitaalituloiksi tai -lähdöiksi tai PWM-lähdöiksi proportionaaliventtiilien ohjaamista varten. Moduuleihin integroitu kontrolleri mahdollistaa anturisignaalien hajautetun esikäsittelyn etukäteen. Tämä datan esisuodatus ei ainoastaan vähennä CAN-väylää pitkin kontrolleriin kulkevaa datavirtaa, vaan samalla se myös yksinkertaistaa PLC:ssä pyöritettävää sovellusohjelmaa.
Kestävä metallikotelo on suunniteltu erityisesti liikkuvien koneiden vaativia ulkokäyttöolosuhteita varten, ja se tarjoaa myös liittimille kotelointiluokan IP67 kosteuden sisääntunkeutumista vastaan.
Kuva 1: Ydinelementti ohjauskaapin oikeassa yläkulmassa: tehokas ecomatController CR711S kahdella sisäänrakennetulla PLC-yksiköllä (1 x standardi-PLC, 1 x turva-PLC). Kuva 2: Ajoneuvon ulkopuolelle asennettavat hajautettavat CAN IO -moduulit liittävät anturit ja toimilaitteet kontrolleriin.
Dialogimoduulit
Ajoneuvon ulkopuolelle on asennettu erilaisia näyttöjä HMI-käyttöliittymiksi. Brian Munk Andersen: ”Pääkaapissa sijaitsevan suuren näytön avulla käyttäjä voi ohjata koko järjestelmää ja tehdä perusasetuksia. Tämän jälkeen järjestelmää voidaan käyttää etänä tai käyttöpaneelien avulla.”
Dialogimoduulit ovat ohjelmoitavia grafiikkanäyttöjä liikkuvien työkoneiden ja laitteiden ohjausta, parametrointia ja käyttöä varten. Niitä voidaan käyttää yhdessä mobiilikontrollerin kanssa tai itsenäisenä ratkaisuna. Data ja laitetoiminnot siirretään luotettavasti CAN-liitäntöjen kautta. Näyttöyksiköissä on myös useita vapaasti ohjelmoitavia, taustavalaistuksella varustettuja toimintopainikkeita. Laitteissa on parannetut EMC-tasot ja e1-tyyppihyväksyntä julkisilla teillä tapahtuvaa käyttöä varten. Moduulit soveltuvat kotelon hyvän kotelointiluokan ansiosta paneeli- ja pinta-asennukseen ulkotiloissa kuin hyttiasennukseenkin. Kuten muutkin ifm:n liikkuvan kaluston komponentit, näytöt ovat tärinänkestäviä ja niiden kotelointiluokka on IP67.
BasicDisplay CR0451 näyttää tärkeimmät parametrit käyttöpaneelissa.
Yhteenveto
ifm tarjoaa kattavan tuotevalikoiman kunnallisajoneuvojen toiminnallisten yksiköiden tehokkaaseen ja luotettavaan automatisointiin. Brian Munk Andersen toteaa lopuksi: ”ifm:n ratkaisun avulla voimme luoda pitkälle automatisoidun järjestelmän, joka tarjoaa erinomaista luotettavuutta ja tekee laitteitamme käyttävien henkilöiden elämästä paljon helpompaa.” ifm – close to you!