Iturri vertrouwt op mobiele besturingstechniek voor brandbestrijding
Applicatiebericht
Het "brein" van het voertuig: De centrale besturingseenheid CR711S van ifm.
Met ifm door het vuur
Of het nu in het blusvoertuig of in een containers met uitrustingen is: Zonder elektrische besturingstechniek werkt tegenwoordig bijna niets meer bij brandbestrijding. Iturri is een wereldwijde fabrikant van carrosserieconstructies voor brandweerwagens en vertrouwt al meer dan 20 jaar op de mobiele besturingsoplossingen van de automatiseringsspecialist ifm.
Bij bluswerkzaamheden is snelheid niet het enige dat telt. Net zo belangrijk is de betrouwbaarheid van het gebruikte materieel. Het moet ook perfect functioneren onder extreme omstandigheden zoals hitte of water. Altijd aanwezig: moderne besturingstechniek, zonder dat zou niets werken op de verschillende brandweerwagens.
De fabrikant Iturri, gevestigd in Wilnsdorf in de regio Siegerland, behoort tot de gelijknamige bedrijvengroep die internationaal actief is. Dit bedrijf heeft zijn wortels in Spanje en is gespecialiseerd in de bouw van brandweervoertuigen op maat.
In de Duitse fabriek worden jaarlijks circa 80 tot 100 brandweervoertuigen en voertuigen voor speciale doeleinden geproduceerd en geleverd. Naast blusvoertuigen omvat het portfolio met name voertuigen met uitrustingen, milieubeschermingsvoertuigen, commandovoertuigen en voertuigen voor hygiëne en ontsmetting. Tot de nationale en internationale klanten behoren gemeenten, industrie en luchthavens.
Bosbrandbestrijdingsvoertuig
Er wordt momenteel speciale aandacht besteed aan het bosbrandbestrijdingsvoertuig dat door Iturri is ontwikkeld. Dit is een vierwielaangedreven terreinvoertuig dat bij uitstek geschikt is voor extreme hellingshoeken en hellingen, evenals zijwaartse hellingen van meer dan 30 graden. Dit voertuig combineert alle knowhow die het in Spanje opgerichte bedrijf gedurende tientallen jaren heeft weten te verzamelen in het door bosbranden geteisterde Zuid-Europa. Het voertuig is bijvoorbeeld voorzien van een speciale laklaag die brandwerend is en dankzij de speciale warmte-isolatie de inzittenden in de bestuurderscabine beschermt tegen extreme temperaturen bij de brandhaard. Rem- en elektrische leidingen zijn omhuld met hittebestendig materiaal en zodoende beschermd tegen hitte en mechanische schade.
Een bijzonder kenmerk van het voertuig is het zelfbeschermingssysteem: Met behulp van de watersproeiers die aan de buitenkant van het voertuig gemonteerd zijn, worden de ruiten en banden van het voertuig beschermd met een waternevel als dat nodig is. Daardoor kan het voertuig in noodgevallen door een muur van vlammen rijden, mocht men omringd zijn door een vlammenzee, zodat men zichzelf in veiligheid kan brengen. Voor deze zelfbescherming beschikt het voertuig over een aparte watertank van 500 liter en een eigen pompsysteem.
Ook de dichtbeboste gebieden in Duitsland, bijvoorbeeld in Nedersaksen en Brandenburg, zijn de afgelopen jaren steeds vaker getroffen door bosbranden. Daarom hebben deze deelstaten besloten om ook deze speciale bosbrandbestrijdingsvoertuigen uit Wilnsdorf aan te schaffen.
Het bosbrandbestrijdingsvoertuig "CCFM 3000" is uitermate geschikt voor off-road toepassingen en uitgerust met de modernste besturingstechniek.
Centrale besturingsfuncties
Moderne brandweervoertuigen kunnen niet zonder uitgebreide besturingstechniek. Een centrale PLC, ondersteund door talloze sensoren, neemt de verschillende besturings- en regeltaken over aan boord van de diverse voertuigen.
Het blusmiddel, dat bijvoorbeeld bestaat uit water met een toegevoegd additief voor het verlagen van de oppervlaktespanning, wordt met behulp van stromingssensoren nauwkeurig gedoseerd naar de acute brandhaard. De doseerpomp die hiervoor nodig is, wordt aangestuurd door de PLC via een CAN-signaal. De dosering die individueel op de brandhaard is afgestemd, kan de brandweerman via een bedieningspaneel met grafisch display individueel instellen en aflezen.
Druksensoren registreren de waterdruk bij de spuitlans en regelen de pomp voor de gewenste volumestroom en druk. Deze pomp wordt aangedreven door een nevenaandrijving van de voertuigmotor. De besturing regelt het toerental van de dieselmotor zodat de waterdruk constant op de ingestelde waarde blijft. Hiervoor wordt de CAN-interface met J1939-protocol naar de voertuigmotor gebruikt.
Aanvullende voorzieningen, zoals het speciale signaleringssysteem (blauw zwaailicht en sirene) of andere signaallampen en verlichting voor het beveiligen van de bestrijdingslocatie, wordt gevisualiseerd en bediend via een monitor en bestuurd door de centrale PLC. Deuren of rolluiken worden bewaakt door middel van inductieve sensoren, omdat het voertuig alleen mag wegrijden als deze gesloten zijn.
In de besturing zijn ook logische verknoping opgeslagen. Een voorbeeld: Wanneer de sirene geactiveerd wordt, moet het blauwe zwaailicht automatisch ingeschakeld worden. In het tegenovergestelde geval kan het blauwe zwaailicht echter ook zonder sirene ingeschakeld zijn. Een waarschuwingselement aan de achterzijde (gele LED-lampen) mag alleen gebruikt worden bij langzaam rijden en moet boven een bepaalde snelheid automatisch uitgeschakeld worden. De regeleenheid ontvangt de snelheid rechtstreeks via de CAN-bus van de besturing van het voertuig.
Druksensoren controleren het niveau van de water- en blusmiddeltanks in het voertuig door middel van het hydrostatische meetprincipe en geven dit weer op de verschillende displays in de cockpit en aan de achterzijde van het voertuig.
Een hellingssensor op het voertuigchassis bepaalt de hellingshoek in de lengte- en dwarsrichting van het voertuig. Afhankelijk van het niveau in de blustanks en de snelheid van het voertuig, bepaalt de besturing de kritieke hellingshoeken en waarschuwt de bestuurder tijdig - door middel van visuele en akoestische signalen, inclusief stemgeluid.
Ook de rolcontainer van het hygiënestation is uitgerust met besturingstechniek en een grafisch bedieningspaneel.
Hoge eisen
De voorbeelden laten zien hoe uitgebreid en complex de eisen voor centrale besturing zijn. Hiervoor vertrouwt Iturri al jaren op oplossingen van de automatiseringsspecialist ifm.
Jens Schöler, programmeur bij Iturri: "In het verleden werden de besturingsfuncties op conventionele wijze uitbedraad. Toen schakelden de voertuigfabrikanten over op CAN-bus. De tot dan toe gebruikte besturingssystemen konden dit niet. Vervolgens hebben we diverse besturingen van verschillende fabrikanten getest en de ifm-besturing voldeed het beste aan onze eisen. Het bestrijkt alles wat we nodig hadden en dat voor een goede prijs. Zo zijn we bij ifm terechtgekomen."
Met de productlijn ecomatmobile biedt ifm krachtige besturingen, displays, bedieningseenheden en I/O-modules voor mobiel gebruik. Vergeleken met hun tegenhangers voor de industriële omgeving, zijn deze componenten ontworpen voor de speciale eisen van het gebruik in voertuigen. De behuizingen zijn bijvoorbeeld bijzonder goed afgedicht en kunnen ook buiten de scabine worden gemonteerd. Extreme temperaturen zoals hitte of vrieskou zijn niet van invloed evenals schokken en trillingen. De behuizingen zijn ook EMC-bestendig.
Dr.-Ing. Klaus Kutzner, vertegenwoordiger van de directie bij Iturri: "EMC is een belangrijke vereiste voor onze voertuigen. Alles wat ik elektrisch in een voertuig inbouw, moet over dit E-keurmerk beschikken, bijvoorbeeld radio's, blauw zwaailicht en ook de elektronische besturing. En ifm is een van de weinige fabrikanten die besturingscomponenten en sensoren met dit E-keurmerk aanbiedt".
Het zelfbeschermingssysteem maakt de ruiten en wielen nat met een waterspuitnevel. Dit betekent dat het voertuig zelfs door een muur van vlammen kan rijden om in noodgevallen de inzittenden in veiligheid te brengen.
Krachtige besturing
Moderne voertuigen en mobiele machines hebben krachtige besturingselektronica nodig om het grote aantal in- en uitgangssignalen te kunnen verwerken. Precies daarvoor is de nieuwe ecomatController CR711S van de 3e generatie ontwikkeld. Hij beschikt over twee onafhankelijk van elkaar werkende, interne PLC-kernen, waarvan er een gecertificeerd is als veiligheidsbesturing.
Die besturingselektronica die in een compacte metalen behuizing is geïntegreerd, beschikt over een aan de voorzijde gemonteerde centrale gecodeerde stekker die geschikt is voor alle noodzakelijke aansluitingen voor in- en uitgangen, communicatie en programmering. RGB-statusleds tonen de belangrijkste systeemmeldingen.
Het zenuwcentrum van de besturing die ontworpen is volgens de geldende normen voor mobiele toepassingen, is een van de modernste 32-bits multicore processors met een klokfrequentie van 300 MHz. Het 6 MB grote applicatiegeheugen bevat een bestandsopslagsysteem dat 1 MB groot is.
Voor de communicatie beschikt de ecomat mobile-besturing over CAN-interfaces. Deze wordt gebruikt voor communicatie met de voertuigonderdelen via het J1939-protocol. Andere componenten in de voertuigcarrosserie, zoals signaalhoorns, lampen, omgevingssensoren of achteruitrijcamera's communiceren via de tweede CAN-interface met behulp van het CANopen-protocol.
De hier gebruikte besturing CR711S beschikt over 60 ingangs-/uitgangspoorten. De ingangen kunnen als digitale, frequentie- of analoge ingang met diagnosefunctie of als ingang voor weerstandsmeting worden geconfigureerd. Met de analoge ingangen kan zowel stroom alsook spanning worden gemeten. De ingangen kunnen ook worden geconfigureerd als voor diagnose geschikte digitale of PWM-uitgangen met of zonder stroomregeling. Andere poorten zijn beschikbaar via CAN-I/O-modules.
De programmering vindt plaats volgens de talen die in de IEC 61131-3 zijn vastgelegd. Het maken van programma's wordt vergemakkelijkt doordat ifm gratis functiebibliotheken aanbiedt, bijvoorbeeld fabrikantspecifieke functiebouwstenen voor de communicatie met de dieselmotor via het J1939-protocol.
Belangrijke functies kunnen worden geselecteerd op het ecomat-display CR0452. Op dit displayscherm kan de toevoeging van het additief voor het verlagen van de oppervlaktespanning worden ingesteld.
Visualisatie en bediening
Het bosbrandbestrijdingsvoertuig heeft drie HMI's (Human-Machine-Interfaces) van ifm, twee in de cabine en één aan de achterzijde van het voertuig. De brandweerlieden krijgen de relevante voertuig- en blusmiddelparameters te zien via individuele visualisaties met duidelijke symbolen. Door middel van gemakkelijk toegankelijke drukknoppen kan de operator de displays wisselen of proceswaarden wijzigen.
De hier gebruikte display- en besturingseenheden CR0452 en CR1082 van ifm hebben ook een geïntegreerde PLC inclusief in-/uitvoerpoorten en CAN-interface. Iturri gebruikt deze decentrale besturingen in de HMI's voor de voorbewerking van de gegevens. Zo worden bijvoorbeeld de meetwaarden van de omgevingssensoren (zoals buitentemperatuur, luchtkwaliteit, windrichting en -snelheid) voorbewerkt in de displaybesturing en als een voltooide gegevensrecord naar de hoofdbesturing verzonden. Daarmee wordt het maken van programma's vereenvoudigd en zorgt voor een gestroomlijnde processtroom.
Afbeelding 1: Via het programmeerbare grafische display CR1082 in de cabine kan de bestuurder alle speciale functies en aggregaten bedienen. Afbeelding 2: Druksensor met E1-goedkeuring voor het bepalen van de waterdruk bij de spuitlans.
Samenwerkingsverband met ifm
Op het gebied van de besturingstechniek werkt Iturri al meer dan 20 jaar nauw en als partner samen met ifm.
Jens Schöler legt uit wat hij zo waardeert aan ifm: "Een van de grote voordelen bij ifm: ifm biedt kant-en-klare softwaremodules voor vele functies, bijvoorbeeld voor de aansluiting op het chassis van diverse bekende voertuigfabrikanten. Die zijn gratis te downloaden van de ifm-website. Dat helpt ons enorm. De besturingsprogramma's schrijven we allemaal zelf. Ook hier kunnen we rekenen op de ondersteuning van ifm, bijvoorbeeld als er nieuwe displays worden toegepast en het programma hiervoor gemaakt of aangepast moet worden. Hiervoor beschikken we over vaste contactpersonen bij ifm, die ook naar ons toe komen en ons bij de implementatie ter plaatse ondersteunen. Ook dat is een enorm voordeel van ifm. Er zijn ook andere grote fabrikanten. Als ik die bel, kan ik lang tevergeefs op ondersteuning wachten. Met ifm daarentegen krijg ik snel hulp, telefonisch of door een bezoek van een servicemedewerker".
Conclusie
Uitgebreide besturingsfuncties op de achtergrond, waaronder uitgebreide sensortechniek en intuïtief te bedienen interfacedisplays zorgen ervoor dat de brandweerlieden zich tijdens hun werk kunnen concentreren op hun eigenlijke taak: het effectief blussen van branden. Met ifm als jarenlange partner kan Iturri volledig aan deze eis voldoen.