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The best for mobile machines


Die Automatisierung mobiler Maschinen ist ein Nischenmarkt, in dem nur wenige mit spezialisiertem Know-how entsprechende Lösungen anbieten können. Gefragt ist neben der allgemeinen, automatisierungstechnischen Kompetenz auch eine genaue Kenntnis der besonderen Anforderungen. Graf-Syteco ist mit seinem umfangreichen Lieferprogramm an Steuerungen, Bediengeräten und IO-Modulen in diesem Markt sehr gut aufgestellt und bietet seinen Kunden individuelle Lösungen für die Automatisierung mobiler Maschinen.

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Kompakte Steuerungen wie die MCM100 von Graf-Syteco eignen sich ideal für den Einsatz im Bereich der mobilen Automatisierung.

Kompakte Steuerungen wie die MCM100 von Graf-Syteco eignen sich ideal für den...

Der mobile Maschinenbau stellt seit einigen Jahren immer höhere Anforderungen an die eingesetzte Automatisierungstechnik. In der Landwirtschaft und in der Baubranche – die beiden größten Marktsegmente für mobile Automatisierung – wächst der Druck zur Rationalisierung. Diese Entwicklung, die in der fertigenden Industrie vor einigen Jahrzehnten auch zu verzeichnen war, führt zu neuen Anforderungen an die Automatisierungstechnik. Aufgrund der besonderen Umgebungsbedingungen sind deutliche Unterschiede im Vergleich zur klassischen Fabrikautomatisierung zu beachten.

Härtere Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, EMV und mechanische Stabilität

In den Grundzügen ist die Automatisierung mobiler Maschinen der Industrieautomatisierung sehr ähnlich. Ein wesentlicher Unterschied im Bereich mobiler Maschinen besteht aber darin, dass die Komponenten teilweise deutlich härteren Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. So sind in industriellen Anwendungen in der Regel Temperaturen im Bereich von 0° C bis +50° C zu erwarten. Land- und Baumaschinen werden z. B. auch im Winter oder in Regionen mit sehr hohen Temperaturen eingesetzt. Daher müssen die für die Automation verwendeten Komponenten einen Temperaturbereich von -20° C bis +70° C oder sogar bis +80° C aushalten. Auch die EMV-Anforderungen, die erfüllt werden müssen, sind deutlich anspruchsvoller. So gibt es z. B. spezielle EMV-Normen für den Automotive-Bereich, die über die üblichen Anforderungen der Normenreihe EN 61000 hinausgehen. Auch die Robustheit der Mechanik ist in vielen mobilen Anwendungen wichtiger als in der Fabrikhalle. Schock und Vibrationen gibt es je nach
industrieller Anwendung zwar auch, wenn aber die Komponenten an der Außenseite oder unter dem Fahrzeug montiert werden sollen, ist ein entsprechend robustes Gehäuse unverzichtbar, das z. B. auch gegen Steinschläge resistent ist.

Einfache Steuerungen genügen oft

Die Automatisierung von großen Maschinen und Anlagen in der Industrie ist häufig sehr komplex. So müssen teilweise hunderte Antriebe und andere Aktoren angesteuert sowie entsprechend viele Sensoren ausgelesen und ausgewertet werden. Im Gegensatz dazu ist die Komplexität, beispielsweise bei einer landwirtschaftlichen Maschine, begrenzt. Die benötigte Rechenleistung einer Steuerung somit geringer. Auch Bediengeräte, die häufig direkt in das Armaturenbrett eines Fahrzeugs eingebaut werden, unterscheiden sich von denen, die an großen Industriemaschinen verwendet werden. So haben grafische Bediengeräte in der Regel deutlich kleinere Bildschirmdiagonalen.

Auch die Bedienung unterscheidet sich: Während in der Industrie heute verstärkt auf Touch-Bedienung gesetzt wird, sind in Land- und Baumaschinen häufig noch Taster und Schalter vorgesehen. Die Gründe, die gegen eine Touch-Bedienung sprechen sind vielfältig: Touch-Screens lassen sich schlecht mit Handschuhen bedienen, Oberflächen sind heikel und leicht durch Schmutz zerkratzen. Die eingesetzten Bediengeräte haben daher häufig einige Tasten, mit denen sich verschiedene Funktionen und Menüs bedienen lassen. Ein digitaler Drehknopf ermöglicht z. B. die Einstellung von Sollwerten etc.

Schnittstellen und I/Os

Zur Kommunikation wird in der mobilen Automatisierung in der Regel CAN, das ursprünglich ja speziell für Automobil-Anwendungen entwickelt wurde, als Bussystem eingesetzt. Auf diese Weise ist es seitens der Automatisierung möglich auf den CAN-Bus des Basisfahrzeugs zuzugreifen. Die MCM100-Steuerung von Graf-Syteco bietet hier einen
besonderen Vorteil: Die kompakte Steuerung hat zwei CAN-Bus-Schnittstellen, sodass sich einfach zwei getrennte CAN-Bus-Stränge betreiben lassen. Während der erste CAN-Bus für das Fahrzeug- und Motormanagement des Basisfahrzeugs verwendet wird, steht der zweite CAN-Bus für die Automatisierung des Aufbaus und entsprechende I/Os zur Verfügung. Durch die Trennung der beiden Stränge wird ausgeschlossen, dass sich das Fahrzeugmanagement und die Automatisierungslösung des Aufbaus gegenseitig beeinflussen.

Für die erwähnte MCM100-Steuerung gibt es entsprechende I/O-Module, die über CAN mit der Steuerung kommunizieren. Diese sind, wie die Steuerung, in robusten Gehäusen untergebracht, die sich sehr einfach unter einem Fahrzeug montieren lassen. Auf diese Weise lassen sich Sensoren einlesen und Aktoren schalten. Weitere Bedienelemente, wie z. B. ein Joystick, lassen sich über den CAN-Bus auch direkt an die Steuerung anschließen.

Typische Anwendungen

Die beiden größten Bereiche sind die Landmaschinen- und Baumaschinenbranche. Gerade in der Landwirtschaft kommt der Automatisierung eine immer größere Bedeutung zu. Unter dem Schlagwort Computer-Aided Farming (CAF) oder Precision Farming werden seit einigen Jahren verstärkt Anstrengungen unternommen, den Ackerbau zu optimieren. Neben wirtschaftlichen Vorteilen, wie dem optimalen Einsatz von Düngemitteln und Saatgut, spielen auch ökologische Aspekte hierbei eine große Rolle. Wichtige Voraussetzung dabei ist ein gewisser Automatisierungsgrad in den landwirtschaftlichen Maschinen, sodass beispielsweise exakt festgelegt werden kann, welche Menge Düngemittel auf eine bestimmte Fläche ausgebracht wird.

Ein interessantes Anwendungsbeispiel aus der Baumaschinenbranche ist ein Gerät, mit dem Kalksäulen in Böden eingebracht werden können, um diese für Baumaßnahmen zu stabilisieren. Bei diesem Verfahren werden mit einer schneckenförmigen Bohrstange und einem speziellen Verpresskopf Vollverdrängungssäulen hergestellt. Die Besonderheit bei dem
Verfahren ist, dass sich die CSV-Schnecke gegen den Uhrzeigersinn dreht. Statt also, wie ein herkömmlicher Bohrer, Material aus dem Boden zu fördern, wird der Boden rund um das Loch verdichtet. Die Schnecke durchläuft, bevor sie in den Baugrund eintaucht, einen Vorratsbehälter, der mit einem Zuschlagsgemisch gefüllt ist. Dieses Gemisch wird sowohl beim Eindrücken in den Boden als auch beim Ziehen durch die Schnecke in den Boden gefördert, dabei gleichzeitig verdichtet, sodass feste Säulen entstehen.

Für das Verfahren wird ein Anbaugerät verwendet, das an einem Bagger betrieben werden kann. Die Schnecke ist 9 m lang, so dass Säulen von bis zu 9 m, bei einem Durchmesser zwischen 13 und 26 cm möglich sind. Das gesamte Anbaugerät wiegt etwa 6,5 t und wird komplett durch die Hydraulik des Baggers angetrieben. Zur Ansteuerung des Anbaugeräts kommen u. a. die I/O-Module aus der MCM-Serie von Graf-Syteco zum Einsatz.

Bericht in folgenden Kategorien:
Gehäusesysteme, Vorratsbehälter, Mobile Maschine

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