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Hart im Nehmen: Automatisierung von Sonderfahrzeugen
18.06.2011 | Die Anforderungen an Geräte, Sensoren und Aktoren, die in Fahrzeugen und mobilen Einsatzgeräten verwendet werden, unterscheiden sich gegenüber Komponenten der Industrieautomation sowohl hinsichtlich der Elektronik als auch der Mechanik. Die Entwickler mobiler Automation stehen vor der Herausforderung, dass ihre Systeme extremen Temperaturen, Salzwasser, Vibrationen und Stößen gewachsen sein müssen. Für besondere Bereiche, wie beispielsweise Kommunalfahrzeuge, Bahntechnik oder landwirtschaftliche Maschinen gelten noch einmal spezielle Anforderungen. Die Jetter AG aus Ludwigsburg bietet eigens dafür einen Systembaukasten mit Steuerungen, Peripherie und Bediengeräten an.
Ein Vergleich zwischen Komponenten von mobiler und industrieller Automation ist eingeschränkt möglich. In der industriellen Automation ist die Jetter AG seit über 30 Jahren Anbieter von Systemlösungen. Dank langer und enger Zusammenarbeit zwischen der Jetter AG mit Markt- und Branchenführern von mobilen Arbeitsmaschinen wurde während der letzten acht Jahre ein leistungsstarkes und robustes System entwickelt, das den Kundenbedürfnissen angepasst werden kann – auch in kleineren Serien.
Was es zu ertragen gilt
Sie müssen einiges aushalten, die Komponenten der mobilen Automation. Durch Stöße und Schocks, extreme Umgebungstemperaturen sowie hohe mechanische Beanspruchung sind sie stark gefordert. Um zusätzlich einen umfassenden Schutz gegen Schmutz, Feuchtigkeit und Salzwasser zu gewährleisten, ist eine entsprechende Konstruktion notwendig. Dementsprechend werden für Controller und Peripherie spezielle Gehäuse gefertigt. Sie sind in der Regel aus Gussaluminium gefertigt. Spezielle Abdichtungsmaßnahmen ermöglichen Schutzarten bis IP69K. Darüber hinaus sind die Geräte bordspannungstauglich (8 ... 32 VDC) und bei Temperaturen von -40 °C bis +85 °C voll funktionsfähig!
Funktionsfähig auch bei widrigen Einflüssen
Auch für die Elektronik der Controller, Peripheriemodule und Bediengeräte gelten harte Bedingungen. Elektrische Störungen wirken sowohl auf einzelne Komponenten als auch auf das gesamte System. In einer mobilen Arbeitsmaschine treten durch das Batterie- und Generatorsystem starke Schwankungen der Versorgungsspannung (Bordspannung) auf. Nur ein erweiterter Versorgungsspannungsbereich und spezielle Schirmung ermöglichen einen sicheren Betrieb der Geräte. Erschwerend kommt hinzu, dass mobile Arbeitsmaschinen auch gegen hohe EMV-Strahlungen von außen gewappnet sein müssen.
Bedienkomfort wird immer bedeutender
In den vergangenen Jahren ist die Komplexität von mobilen Arbeitsmaschinen kontinuierlich gestiegen, weil sie über eine Vielzahl von automatisierten Abläufen und Funktionen verfügen müssen. Deshalb wird der Bediener durch komfortable Bedienoberflächen und die Bereitstellung aktueller Arbeits- und Maschinendaten unterstützt. Die breite Palette von Bediengeräten der Jetter AG zeichnet sich vor allem durch ihre robuste Bauweise aus. Sie sind sonnenlichttauglich und können deshalb sowohl im Freien als auch der Fahrerkabine eingesetzt werden.
Im Zusammenspiel über CAN
Insbesondere im KFZ-Bereich hat CAN seit vielen Jahren eindrucksvoll seine Leistungsfähigkeit bewiesen. Auch bei den Nutzfahrzeugen ist diese Kommunikationstechnologie klar führend. CAN verbindet den zentralen Jobrechner mit Bediengeräten, I/O-Baugruppen, Kameras und diverser Sensorik und Aktorik. Für die verschiedenen Einsatzgebiete wie z.B. landwirtschaftliche Fahrzeuge, Feuerwehrfahrzeuge oder auch Kommunalfahrzeuge gibt es unterschiedlichste Protokolle und Profile. Die Jetter AG setzt dabei auf Standards. So sind als Protokolle CANopen® und SAE J1939 implementiert. Über SAE J1939 werden beispielsweise Daten von modernen Dieselmotoren ausgelesen, angezeigt und verändert. Zentrale Steuerungen in Nutzfahrzeugen können bis zu fünf CAN-Schnittstellen beinhalten. Aus folgenden Gründen wird innerhalb eines Fahrzeugs eine große Anzahl von CAN-Bussen eingesetzt:
- Logische Trennung einzelner Funktionalitäten
- Unterschiedlichste Protokolle für verschiedene Funktionalitäten
- Ausreichende Bandbreite
Kommunikation auf dem Acker
Weltweit haben sich die Anbieter von landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten auf das Kommunikationsprotokoll ISOBUS geeinigt. Das System vernetzt den Traktor mit Anbaugeräten und dem Hof-PC. Beim Anschließen eines Endgerätes, also zum Beispiel eines Pflugs, einer Sä- oder Erntemaschine, lädt die Steuerung die spezifischen Maskendaten auf das Bediengerät hoch. Die Basis des ISOBUS ist wiederum CAN. Für den Landwirt bedeutet dies eine große Vereinfachung: In der Fahrerkabine ist nur noch ein einziges Bediengerät vorhanden. Es stellt jeweils nur diejenigen Bedienelemente und Informationen dar, die im Moment relevant sind.
Mehrere führende Anbieter von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und von mobiler Automation haben sich zur Organisation ISOBUS zusammengeschlossen, in der sich auch die Jetter AG engagiert. Dort wurde die ISOBUS-Norm definiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Organisation ist auch die effiziente und umweltschonende Bewirtschaftung von Anbauflächen. Dies wird erreicht durch gezielte Dosierung von Pflanzenschutz- und Düngemitteln.
Herstellerübergreifende Norm nützt dem Anwender
Die ISOBUS-Norm unterstützt auch die Kommunikation zwischen dem Terminal und der ECU (Electronic Control Unit). Die Daten der Bedienoberfläche liegen als sogenannte IOP-Dateien in der ECU. Zur Erstellung von benutzerfreundlichen Bedienmasken auf dem Terminal im Cockpit bietet die Jetter AG dem Anwender den ISO-Designer. Dies ist eine leistungsfähige Designumgebung, mit der ISO 11783-konforme Masken erstellt werden können. Der komfortable Editor bietet dem Anwender eine hohe Funktionalität mit objektorientierten Strukturen zur Maskenerstellung. ISO 11783-konforme Masken werden zur Bedienung und Visualisierung bei Nutzfahrzeugen im Bereich der Land- und Forstwirtschaft und in Kommunalfahrzeugen eingesetzt. Einmal erstellte Objekte lassen sich in unterschiedlichen Masken eines Projektes wiederverwenden. Damit Objekte projektübergreifend verwendet werden können, lassen sich Bibliotheken einfach mit Drag & Drop anlegen. Die erstellten Masken werden als IOP-Dateien abgespeichert. Es ist auch möglich, existierende IOP-Dateien von Editoren anderer Hersteller im ISO-Designer einzulesen.
Komfortable Programmierumgebung rundet das System ab
Das Software-Entwicklungstool JetSym mit der Programmiersprache JetSym STX ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um die Systeme effizient zu programmieren. JetSym STX ist eine echte Hochsprache. Alle, die eine Hochsprache wie z.B. C, C++, Java oder C# beherrschen, können JetSym STX programmieren. Aber auch Programmierer mit Kenntnissen in strukturiertem Text aus der Norm IEC-61131-3 brauchen nur eine äußerst kurze Einarbeitungszeit in JetSym STX, weil es einfach eine Erweiterung des Sprachumfangs darstellt, der in dieser Norm definiert ist.
Know-how dank Praxiserfahrung
Die Jetter AG hatte die Möglichkeit, mit einigen namhaften Kunden aus unterschiedlichen Bereichen große Projekte für die mobile Automation zu realisieren. Somit konnte die notwendige Kompetenz aufgebaut werden, die man für die hohen Anforderungen solcher Systeme braucht.
Ein bedeutendes Projekt betreute die Jetter AG zusammen mit einem der führenden Hersteller für Kommunalfahrzeuge zur Reinigung und Schneeräumung von Straßen und Plätzen. Diese neue Generation von Kehrmaschinen wird mit Controllern und Anzeigegeräten der Jetter AG ausgerüstet. Das neue Steuerungssystem erleichtert die Bedienung, steuert die Vierradlenkung und Rekuperation (Wasserrückgewinnung) und dient der Optimierung von automatischen Abläufen und Diagnosefunktionen.
Ein weiteres Großprojekt betrifft Feuerwehrfahrzeuge, die vom zweitgrößten Feuerwehrgeräte-Hersteller produziert werden. Hier wurde als höchste Priorität eine durchgängige Programmiersoftware vom Controller bis zum Bediengerät gefordert. Das Programmiertool JetSym STX und die Visualisierungs- und SCADA-Software JetViewSoft konnten ihre volle Stärke zeigen. Eine weitere Anforderung bei diesem Projekt war, dass die Automatismen von verschiedenen Orten des Fahrzeuges bedient werden können. Auch die Regelungsaufgaben waren eine Forderung an den Controller.
Kompetenz wird kontinuierlich erweitert
Wie man sieht, sind die Anforderungen an Systeme der mobilen Automation anspruchsvoll und nicht einfach. Mit weiteren anspruchsvollen Applikationen baut die Jetter AG ihre Kompetenz in der mobilen Automation kontinuierlich aus und erweitert auch in Zukunft das Portfolio an Jobrechnern, Peripheriemodulen und Anzeigegeräten für verschiedenste Anforderungen und Preisklassen. Die Softwaretools werden auf noch mehr Komfort und Bedienerfreundlichkeit weiterentwickelt. Mit diesem Sortiment bietet die Jetter AG einen kompletten Systembaukasten. Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen profitieren somit heute schon vom Know-how des Systemanbieters und dem breiten aufeinander abgestimmten Produktangebot.
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