Vid brandbekämpning förlitar sig Iturri på styrteknik för mobila tillämpningar
Applikationsrapport
Fordonets "hjärna": ifm:s centrala styrenhet CR711S.
Genom eld och vatten med ifm
Oavsett om det är i brandbilen eller i utrustningscontainern: Nästan ingenting fungerar inom brandbekämpning i dag utan elektrisk styrteknik. Iturri är en global tillverkare av chassin till brandbilar. De har förlitat sig på automationsspecialisten ifm:s styrlösningar för mobila tillämpningar i mer än 20 år.
När det gäller brandbekämpning är snabbhet inte allt. Lika viktig är tillförlitligheten hos det material som används. Det måste fungera perfekt även under extrema förhållanden som värme eller vatten. Alltid med i spelet: modern styrteknik som är avgörande för funktionen hos de olika brandbekämpningsfordonen.
Iturri har sitt säte i Wilnsdorf i regionen Siegerland. Tillverkaren tillhör den internationellt verksamma koncernen med samma namn. Den senare har sina rötter i Spanien och är specialiserad på konstruktion av specialanpassade brandbekämpningsfordon.
Vid den tyska fabriken tillverkas och levereras varje år cirka 80 till 100 brandbekämpnings- och specialfordon. Förutom brandbekämpningsfordon omfattar sortimentet framför allt utrustningsfordon, miljöskyddsfordon, ledningsfordon och fordon för hygien på nödsituationsplatser. Bland de nationella och internationella kunderna finns kommuner, industrier och flygplatser.
Brandbil för släckning av skogsbränder
För närvarande är det särskilt fokus på den brandbil för bekämpning av skogsbränder som Iturri har utvecklat. Den senare är en extremt terränggående fyrhjulsdriven bil som inte bara klarar extrema sluttningsvinklar och lutningar utan även sidolutningar på över 30 grader. Detta fordon kombinerar allt det kunnande som det ursprungligen spanska företaget har kunnat skaffa sig under årtionden i det skogsbrandsdrabbade Sydeuropa. Till exempel är fordonet belagt med en speciell färg som är brandbeständig och som tack vare den särskilda värmeisoleringen skyddar passagerarna i förarhytten mot extrema temperaturer nära branden. Bromsledningar och elkablar är mantlade i värmebeständigt material och skyddas därmed mot värme och mekaniska skador.
En särskild egenskap hos fordonet är dess självskyddssystem: vattenmunstycken monterade på utsidan av fordonet sprutar vid behov vatten på dess fönsterrutor och däck. Detta gör att fordonet kan undkomma omgivande bränder och evakuera sig självt i en nödsituation, helt enkelt genom att köra genom elden. Fordonet har en separat 500-liters vattentank och ett eget pumpsystem för detta självskyddssystem.
Tysklands skogstäta områden, t.ex. i Niedersachsen och Brandenburg, har under de senaste åren också i allt högre grad drabbats av skogsbränder. De berörda delstaterna har därför också beslutat att köpa dessa speciella skogsbrandbekämpningsfordon från Wilnsdorf.
Skogsbrandbekämpningsbilen "CCFM 3000" har utmärkta terrängegenskaper och är utrustad med toppmodern styrteknik.
Centrala styrfunktioner
Moderna brandbilar klarar sig inte utan omfattande styrteknik. En central PLC, som stöds av många givare, tar hand om de olika styr- och regleruppgifterna ombord på de olika fordonen.
Släckmedlet, till exempel, som består av vatten med tillsats av ett vätmedel, doseras exakt för den aktuella typen av brand med hjälp av flödesgivare. Den proportioneringspump som krävs för detta ändamål styrs av PLC:n via en CAN-signal. Via en kontrollpanel med grafisk display kan brandmännen ställa in och läsa av doseringen, som har valts specifikt för den aktuella typen av brand.
Tryckgivare känner av vattentrycket vid utloppsröret och styr pumpen för önskat volymflöde och tryck. Denna pump drivs av fordonsmotorns hjälpdrivenhet. Styrenheten reglerar dieselmotorns varvtal så att det inställda värdet för vattentrycket förblir konstant. För detta ändamål används CAN-gränssnittet med J1939-protokoll till fordonsmotorn.
Ytterligare utrustning, såsom det särskilda signalsystemet (blinkande blått ljus och siren) eller andra signallampor och belysningar för att säkra platsen för en nödsituation, visualiseras och manövreras via en monitor och styrs av den centrala PLC:n. Dörrar eller rulljalusier övervakas med hjälp av induktiva givare, eftersom fordonet endast får köra iväg när dessa är stängda.
Även logiska operationer sparas i styrenheten. Exempel: När sirenen aktiveras måste även blåljuset tändas automatiskt. Blåljuset kan dock tändas utan att sirenen i sin tur aktiveras. En bakre varningsanordning (gula LED-lampor) får endast användas vid långsam körning, och över en viss hastighet måste den stängas av automatiskt. Styrenheten tar emot hastighetsvärdet direkt från fordonets styrsystem via CAN-bussen.
Tryckgivare som använder den hydrostatiska mätprincipen övervakar nivån i vatten- och släckmedelsbehållarna i fordonet och visualiserar dem på de olika displayerna i förarhytten och baktill i fordonet.
En lutningsgivare på fordonschassit bestämmer lutningsvinkeln i fordonets längsgående och tvärgående riktning. Beroende på nivån i släckmedelsbehållarna och fordonets hastighet fastställer styrenheten kritiska lutningsvinklar och varnar föraren i god tid med hjälp av visuella och akustiska signaler inklusive röstmeddelanden.
Hygienstationens RO/RO-container är också utrustad med styrteknik och en grafisk manöverpanel.
Höga krav
Dessa exempel visar hur omfattande och komplexa kraven på den centrala styrenheten är. Iturri förlitar sig sedan flera år tillbaka på lösningar från automationsspecialisten ifm.
Jens Schöler, programmerare på Iturri: "Tidigare implementerades styrfunktioner med hjälp av konventionell kabeldragning. Sedan gick fordonstillverkarna över till CAN-buss. De styrenheter som använts fram till dess kunde inte hantera detta. Vi testade då olika styrenheter från olika tillverkare och ifm-styrenheten passade bäst för våra krav. Den täckte allt vi behövde, och till ett bra pris. Det var så vi kom att välja ifm."
Med produktlinjen ecomatmobile erbjuder ifm kraftfulla styrenheter, displayer, manöverenheter och I/O-moduler för mobil användning. Jämfört med sina motsvarigheter för industriella miljöer är dessa komponenter utformade för de specifika kraven för användning på fordon. Till exempel är höljena särskilt tätade, och de kan också monteras utanför förarhytterna. Extrema temperaturer som värme eller kyla påverkar dem inte mer än stötar och vibrationer. Kapslingarna är också EMC-beständiga.
Dr.-Ing. Klaus Kutzner, ledningsrepresentant på Iturri: "EMC är ett viktigt krav för våra fordon. Alla elektriska apparater som installeras i ett fordon måste ha detta E-märke, till exempel radioenheter, blåljus och även den elektroniska styrenheten. Och ifm är en av få tillverkare som erbjuder styrkomponenter och givare med detta E-märke."
Självskyddssystemet besprutar fönster och däck med en vattenstråle. Det innebär att fordonet till och med kan köra genom väggar av eldslågor för att evakuera sig självt i en nödsituation.
Styrenhet med hög kapacitet
Moderna fordon och mobila maskiner behöver mycket kraftfull styrelektronik för att kunna hantera det stora antalet in- och utsignaler. Den nya tredje generationens ecomatController har utvecklats speciellt för detta ändamål. Den har två oberoende interna PLC:er en av dem är en certifierad säkerhetsstyrenhet.
Styrelektroniken är integrerad i ett kompakt metallhus med frontmonterade, kodade centralkontakter för mobil användning, som tillhandahåller alla nödvändiga anslutningar för ingångar, utgångar, kommunikation och programmering. RGB statuslysdioder indikerar de viktigaste systemmeddelandena.
Styrenhetens kärna, som har utformats i enlighet med gällande standarder för elektronik i mobila tillämpningar, är en av de mest avancerade flerkärniga 32-bitars processorerna med 300 MHz klockfrekvens. Det 6 Mbyte stora tillämpningsminnet innehåller ett 1 Mbyte stort fillagringssystem.
ecomatmobile-styrenheten levereras med CAN-gränssnitt för kommunikation. De senare används för kommunikation med fordonsenheterna via J1939-protokollet. Andra komponenter i fordonschassit, som signalhorn, lampor, miljögivare eller backkameror, kommunicerar via det andra CAN-gränssnittet via CANopen-protokollet.
CR711S-styrenheten som används här har 60 ingångs-/utgångsportar. Ingångarna kan konfigureras som digital-, frekvens- eller analogingångar med diagnosfunktion eller som ingångar för motståndsmätning. De analoga ingångarna möjliggör både ström- och spänningsmätning. Utgångarna kan konfigureras som digitala utgångar eller PWM-utgångar med diagnosfunktioner, med eller utan strömstyrning. Fler portar finns tillgängliga via CAN I/O-moduler.
Programmeringen utförs med hjälp av standardiserademässiga IEC 61131-3 språk. Programskapandet underlättas av att ifm erbjuder kostnadsfria funktionsbibliotek, till exempel tillverkarspecifika funktionsblock för att adressera dieselmotorn via J1939-protokollet.
Viktiga funktioner kan väljas på CR0452 ecomats display. På denna displaysida kan proportioneringen av vätningsmedlet ställas in.
Visualisering och drift
Skogsbrandbilen har tre HMI (Human Machine Interfaces, människa-maskin-gränssnitt) från ifm, två av dem i förarhytten och ett i fordonets bakre del. Relevanta parametrar för fordon och släckmedel visas för brandmännen via specialanpassade visualiseringar med tydliga symboler. Med hjälp av lättåtkomliga knappar kan operatören byta display eller ändra processvärden.
De CR0452- och CR1082-displayer och manöverenheter från ifm som används här har också en integrerad PLC med in- och utgångsportar och CAN-gränssnitt. Iturri använder dessa decentraliserade styrenheter i HMI:erna för förbehandling av data. Till exempel förbehandlas mätvärdena från miljögivarna (inklusive utomhustemperatur, luftkvalitet, vindriktning och vindhastighet) i displayenheten och överförs till huvudenheten som en färdig datauppsättning. Detta förenklar inte bara programskapandet vid denna tidpunkt, utan säkerställer också ett smidigt processflöde.
Bild 1: Föraren kan styra alla specialfunktioner och aggregat via den programmerbara grafiska displayen CR1082 i cockpiten. Bild 2: Tryckgivare med E1-typgodkännande för detektering av vattentrycket vid utloppsröret.
ifm-partnerskap
Iturri har haft ett nära samarbete och partnerskap med ifm inom området styrteknik i mer än 20 år.
Jens Schöler förklarar vad han uppskattar med ifm: "En av de stora fördelarna med att arbeta med ifm är att ifm erbjuder färdiga mjukvarumoduler för många funktioner, till exempel för anslutning till chassin från olika välkända fordonstillverkare. Dessa moduler kan hämtas kostnadsfritt från ifm:s webbplats. Det hjälper oss mycket. Vi skriver alla styrprogram själva. Även här kan vi räkna med ifm:s stöd, till exempel när nya displayer används och programmet måste skapas eller anpassas i processen. ifm har tillhandahållit dedikerade kontaktpersoner som också kommer till oss och hjälper oss med implementeringen på plats. Detta är en enorm fördel med ifm. Det finns också andra välkända tillverkare. Om jag ringer dit kan jag få vänta länge förgäves på support. Men med ifm får jag snabb hjälp, antingen via telefon eller genom ett besök av deras servicepersonal."
Slutsats
Omfattande styrfunktioner i bakgrunden, inklusive omfattande givarteknik och intuitiva indatadisplayer, säkerställer att brandmännen kan koncentrera sig på sina faktiska uppgifter på fältet: effektiv släckning av bränder. Med ifm som en långvarig partner kan Iturri till fullo uppfylla detta krav.