Iturri luottaa palontorjunnassa mobiilisovellusten ohjaustekniikkaan
Sovellusraportti
Ajoneuvon aivot: ifm:n CR711S-keskusohjain.
ifm:n kanssa läpi tulen ja veden
Olipa kyse sitten sammutusautosta tai laitesäiliöstä: Lähes mikään ei toimi nykyään palontorjunnassa ilman sähköistä ohjaustekniikkaa. Iturri on globaali sammutusautojen alustojen valmistaja. Se on luottanut yli 20 vuoden ajan automaatioasiantuntija ifm:n tarjoamiin liikkuviin sovelluksiin tarkoitettuihin ohjausratkaisuihin.
Palontorjunnassa nopeus ei ole kaikki kaikessa. Yhtä tärkeää on käytettävän materiaalin luotettavuus. Sen täytyy toimia täydellisesti myös äärimmäisissä olosuhteissa, kuten kuumuudessa tai vedessä. Sisältää aina: modernin ohjaustekniikan, joka on ratkaisevan tärkeä eri sammutusajoneuvojen toiminnan kannalta.
Iturrin kotipaikka on Wilnsdorfissa Siegerlandin alueella. Valmistaja kuuluu samannimiseen kansainvälisesti toimivaan konserniin. Jälkimmäisen juuret ovat Espanjassa, ja se on erikoistunut räätälöityjen sammutusajoneuvojen rakentamiseen.
Saksan tehtaalla valmistetaan ja sieltä toimitetaan vuosittain noin 80100 sammutus- ja erikoisajoneuvoa. Sammutusajoneuvojen lisäksi tuotevalikoimaan kuuluvat erityisesti kalustoajoneuvot, ympäristönsuojeluajoneuvot, johtokeskusajoneuvot ja onnettomuuspaikkojen puhdistusajoneuvot. Kansallisiin ja kansainvälisiin asiakkaisiin kuuluvat kunnat, teollisuussektori ja lentoasemat.
Metsäpaloauto
Tällä hetkellä erityistä huomiota saa varsinkin Iturrin kehittämä metsäpaloauto. Kyseessä on erittäin maastokelpoinen nelivetoajoneuvo, joka hallitsee äärimmäisten kaltevuuskulmien ja nousujen lisäksi myös yli 30 asteen sivukaltevuudet. Ajoneuvossa yhdistyy kaikki se tietotaito, jonka alun perin espanjalainen yritys on kyennyt keräämään vuosikymmenten aikana metsäpalojen runtelemasta Etelä-Euroopasta. Ajoneuvo on esimerkiksi maalattu palonkestävällä erikoismaalilla, joka suojaa erityisen lämpöeristyksen ansiosta ohjaamossa olevia matkustajia äärimmäisiltä lämpötiloilta palon läheisyydessä. Jarruputket ja sähkökaapelit on päällystetty lämmönkestävällä materiaalilla ja siten suojattu kuumuutta ja mekaanisia vaurioita vastaan.
Ajoneuvon erityispiirre on sen itsesuojausjärjestelmä: ajoneuvon ulkopuolelle asennetut vesisuuttimet suihkuttavat tarvittaessa ikkunoita ja renkaita. Sen ansiosta ajoneuvo voi hätätapauksessa paeta ympäröiviä palorintamia ja evakuoida itse itsensä yksinkertaisesti ajamalla palon läpi. Ajoneuvoon kuuluu erillinen 500 litran vesisäiliö ja oma pumppujärjestelmä tätä itsesuojausjärjestelmää varten.
Saksan tiheillä metsäalueilla, kuten Ala-Saksin ja Brandenburgin osavaltioissa, on sattunut viime vuosina yhä enemmän metsäpaloja. Kyseiset osavaltiot ovatkin päättäneet hankkia Wilnsdorfilta näitä erityisiä metsäpaloautoja.
CCFM 3000-metsäpaloautolla on erinomaiset maasto-ominaisuudet, ja se on varustettu uusimmalla ohjaustekniikalla.
Keskusohjaustoiminnot
Modernit paloautot eivät pärjää ilman kattavaa ohjaustekniikkaa. Keskus-PLC huolehtii lukuisten antureiden tukemana eri ajoneuvojen erilaisista ohjaus- ja säätötehtävistä.
Vedestä ja kostutusaineesta koostuva sammutusaine esimerkiksi annostellaan tarkasti virtausantureiden avulla kunkin palotyypin mukaan. Tähän tarvittavaa annostuspumppua ohjataan PLC:llä CAN-signaalin välityksellä. Palomiehet voivat säätää ja lukea juuri kyseiselle palotyypille valitun annostuksen graafisella näytöllä varustetun ohjauspaneelin kautta.
Paineanturit mittaavat vedenpaineen suihkuputkessa ja ohjaavat pumppua tarvittavan tilavuusvirran ja paineen saavuttamiseksi. Pumppua käytetään ajoneuvon moottorin apukäytöllä. Ohjain säätää dieselmoottorin nopeutta siten, että vedenpaineen asetusarvo pysyy vakiona. Ajoneuvon moottoriin käytetään sitä varten J1939-protokollalla varustettua CAN-liitäntää.
Lisävarusteet, kuten erityinen merkinantojärjestelmä (vilkkuva sininen valo ja sireeni) tai muut merkkivalot ja valaistukset onnettomuustilanteen turvaamiseksi, näkyvät näytöllä ja niitä käytetään näytön kautta ja ohjataan keskus-PLC:llä. Ovia tai rullaovia valvotaan induktiivisilla antureilla, sillä ajoneuvo saa lähteä liikkeelle vain, kun ne ovat kiinni.
Myös loogiset toiminnot tallennetaan ohjaimeen. Esimerkki: Kun sireeni aktivoituu, myös sinisen valon tulee syttyä automaattisesti. Sininen valo voidaan kuitenkin puolestaan kytkeä päälle ilman sireeniä. Perävaroituslaitetta (keltaiset LED-valot) saa käyttää vain hitaasti ajettaessa, ja sen täytyy kytkeytyä automaattisesti pois päältä tietyn nopeuden ylittyessä. Ohjain saa nopeusarvon suoraan ajoneuvon ohjausjärjestelmästä CAN-väylän kautta.
Hydrostaattisella mittausperiaatteella toimivat paineanturit valvovat ajoneuvon vesi- ja sammutusainesäiliöiden täyttötasoa ja näyttävät ne eri näytöillä ohjaamossa ja ajoneuvon takaosassa.
Ajoneuvoalustassa oleva kallistusanturi määrittää ajoneuvon kallistuskulman pituus- ja poikittaissuunnassa. Ohjain määrittää kriittiset kallistuskulmat sammutusainesäiliöiden täyttötason ja ajoneuvonopeuden mukaan ja varoittaa kuljettajaa ajoissa visuaalisin ja akustisin signaalein sekä äänimerkillä.
Myös hygienia-aseman RO/RO-säiliö on varustettu ohjaustekniikalla ja graafisella käyttöpaneelilla.
Korkeat vaatimukset
Nämä esimerkit osoittavat, kuinka laajoja ja kompleksisia vaatimuksia keskusohjaukselle asetetaan. Iturri on jo vuosia luottanut siinä automaatioasiantuntija ifm:n ratkaisuihin.
Jens Schöler, Iturrin ohjelmoija: Ohjaustoiminnot toteutettiin ennen normaalilla johdotuksella. Sen jälkeen ajoneuvovalmistajat siirtyivät CAN-väylän käyttöön. Siihen asti käytetyt ohjaimet eivät soveltuneet tähän. Testasimme sitten useita eri valmistajien ohjaimia, ja ifm-ohjain sopi vaatimuksiimme parhaiten. Se kattoi kaiken tarvitsemamme, ja vieläpä hyvään hintaan. Näin päädyimme valitsemaan ifm:n.
ifm tarjoaa ecomatmobile-tuotesarjallaan tehokkaita ohjaimia, näyttöjä, käyttöyksiköitä ja I/O-moduuleja liikkuvaan käyttöön. Nämä komponentit on suunniteltu ajoneuvokäytön erityisvaatimuksiin teollisuusympäristöihin tarkoitettuihin vastaaviin tuotteisiin verrattuna. Kotelot ovat esimerkiksi erikoistiivistettyjä, ja ne voidaan asentaa myös ohjaamon ulkopuolelle. Äärimmäiset lämpötilat, kuten kuumuus tai jäätävä kylmyys, eivät vaikuta niihin sen enempää kuin iskut ja tärinä. Kotelot ovat myös EMC-kestäviä.
Dr.-Ing. Klaus Kutzner, Iturrin johdon edustaja: EMC on tärkeä vaatimus ajoneuvoillemme. Kaikilla ajoneuvoon asennettavilla sähkölaitteilla, esimerkiksi radioilla, sinisillä valoilla ja myös elektronisella ohjaimella, täytyy olla tämä E-merkintä. Ja ifm on yksi harvoista valmistajista, joka tarjoaa ohjauskomponentteja ja antureita, joilla on tämä E-merkintä.
Itsesuojausjärjestelmä ruiskuttaa ikkunoihin ja renkaisiin vettä. Sen ansiosta ajoneuvo voi ajaa jopa palorintamien läpi ja evakuoida itsensä hätätilanteessa.
Tehokas ohjain
Modernit ajoneuvot ja liikkuvat työkoneet tarvitsevat erittäin tehokasta ohjauselektroniikkaa, jotta ne voivat käsitellä suuren määrän tulo- ja lähtösignaaleja. Uusi kolmannen sukupolven ecomatController on kehitetty nimenomaan tähän tarkoitukseen. Siihen kuuluu kaksi toisistaan riippumatonta sisäistä PLC:tä joista toinen on sertifioitu turvallisuusohjain.
Ohjauselektroniikka on integroitu kompaktiin metallikoteloon, jonka etupuolelle on asennettu koodatut keskuspistokkeet mobiilikäyttöä varten. Se tarjoaa kaikki tarvittavat liitännät tuloja, lähtöjä, kommunikaatiota ja ohjelmointia varten. RGB-tila-LEDit ilmaisevat tärkeimmät järjestelmäilmoitukset.
Ohjaimen ydin on yksi edistyneimmistä 32-bittisistä moniydinprosessoreista 300 MHz:n kellotaajuudella, ja se on suunniteltu liikkuvissa sovelluksissa käytettävään elektroniikkaan sovellettavien standardien mukaisesti. Sen 6 megatavun sovellusmuistiin kuuluu 1 megatavun kokoinen tiedostotallennusjärjestelmä.
ecomatmobile-ohjaimessa on CAN-liitännät kommunikaatiota varten. Jälkimmäisiä käytetään J1939-protokollan kautta tapahtuvaan kommunikaatioon ajoneuvoyksiköiden kanssa. Muut ajoneuvoalustan komponentit, kuten merkinantotorvet, valot, ympäristöanturit tai peruutuskamerat, kommunikoivat toisen CAN-liitännän kautta CANopen-protokollan välityksellä.
Tähän käytettävä CR711S-ohjain tarjoaa 60 tulo-/lähtöporttia. Tulot voidaan konfiguroida diagnostiikkatoiminnolla varustetuiksi digitaali-, taajuus- tai analogiatuloiksi tai vastusmittaukseen käytettäviksi tuloiksi. Analogiset tulot mahdollistavat sekä virran että jännitteen mittauksen. Lähdöt voidaan konfiguroida diagnostiikkakykyisiksi digitaalisiksi tai PWM-lähdöiksi virranohjauksella tai ilman virranohjausta. Lisää portteja on saatavilla CAN I/O -moduulien kautta.
Ohjelmointi tapahtuu IEC 61131-3-standardikielillä. Ohjelmien luontia helpottaa se, että ifm tarjoaa ilmaisia toimintokirjastoja, esimerkiksi valmistajakohtaisia toimintokomponentteja, joilla dieselmoottoria voidaan ohjata J1939-protokollan kautta.
Tärkeitä toimintoja voidaan valita CR0452 ecomat -näytöltä. Tällä näyttösivulla voidaan asettaa kostutusaineen annostus.
Visualisointi ja käyttö
Metsäpaloautossa on kolme ifm:n HMI (Human Machine Interfaces) -käyttöliittymää, joista kaksi on ohjaamossa ja yksi ajoneuvon peräpuolella. Tärkeät ajoneuvo- ja sammutusaineparametrit näytetään palomiehille yksiselitteisillä symboleilla mukautettujen visualisointien kautta. Käyttäjä voi vaihtaa näytöstä toiseen tai muuttaa prosessiarvoja helposti käytettävissä olevien painikkeiden kautta.
Tässä käytettäviin ifm:n CR0452- ja CR1082-näyttö- ja käyttöyksikköihin kuuluu myös integroitu PLC, jossa on tulo-/lähtöportit ja CAN-liitäntä. Iturri käyttää näitä hajautettuja ohjaimia HMI-käyttöliittymissä tietojen esikäsittelyyn. Esimerkiksi ympäristöantureiden mitatut arvot (kuten ulkolämpötila, ilmanlaatu, tuulen suunta ja -nopeus) esikäsitellään näyttöohjaimessa ja lähetetään pääohjaimelle valmiina datakokonaisuuksina. Tämä helpottaa tällöin ohjelman luontia ja varmistaa myös prosessin kevyen kulun.
Kuva 1: Kuljettaja voi ohjata kaikkia erikoistoimintoja ja yksiköitä ohjaamossa olevan ohjelmoitavan CR1082-grafiikkanäytön kautta. Kuva 2: E1-tyyppihyväksynnän saanut paineanturi vedenpaineen mittaamiseen suihkuputkessa.
ifm-kumppanuus
Iturri on tehnyt ifm:n kanssa tiivistä yhteistyötä ohjaustekniikan alalla jo yli 20 vuoden ajan.
Jens Schöler kertoo, mitä hän arvostaa ifm:ssä: Yksi ifm:n kanssa työskentelyn suurista eduista on se, että ifm tarjoaa monille toiminnoille valmiita ohjelmistomoduuleja, esimerkiksi liitäntään eri tunnettujen ajoneuvovalmistajien alustoihin. Nämä moduulit voi ladata ilmaiseksi ifm:n verkkosivuilta. Tämä auttaa meitä paljon. Kirjoitamme kaikki ohjausohjelmat itse. Tässäkin asiassa voimme luottaa ifm:n tukeen esimerkiksi silloin, kun otetaan käyttöön uusia näyttöjä, ja prosessin aikana täytyy luoda ohjelma tai sitä on mukautettava. ifm on asettanut erityisiä yhteyshenkilöitä, jotka myös tulevat luoksemme ja auttavat meitä toteutuksessa paikan päällä. Tämä on ifm:n tarjoama suuri etu. On olemassa myös muita nimekkäitä valmistajia. Jos soitan jollekulle muulle, saan odottaa tukea pitkään ja turhaan. ifm:ltä saan puolestaan nopeasti apua joko puhelimitse, tai heidän huoltohenkilökuntansa tulee käymään.
Yhteenveto
Laajat ohjaustoiminnot taustalla sekä kattava anturitekniikka ja intuitiiviset syöttönäytöt takaavat, että palomiehet voivat keskittyä varsinaiseen tehtäväänsä kentällä: tulipalojen tehokkaaseen sammuttamiseen. Iturri voi täyttää tämän vaatimuksen täysin, koska sen pitkäaikaisena yhteistyökumppanina on ifm.