Steuerungsarchitektur für mobile Maschinen

Im Bereich der Mobilen Automation sind minimale Rüstzeiten, ein hochproduktiver Arbeitsprozess und eine maximale Verfügbarkeit durch minimale Stillstandszeiten im Fehlerfall kein Zufall, sondern das Ergebnis eines optimalen Zusammenspiels von Mechanik, Hydraulik, Elektronik und Software. Eine diesen Anforderungen angepasste Steuerungsarchitektur liefert die hierfür notwendige Basis. Dezentrale Erfassung Ausgangspunkt ist hierbei die Erfassung aller relevanten Maschinenzustände über entsprechende Sensoren. Zur Vermeidung von Störeinkopplungen und zur Reduzierung des Verdrahtungsaufwandes werden diese digitalen oder analogen Sensordaten direkt durch die Sensoren selbst oder möglichst sensornah über CAN-Knoten konzentriert und weitergeleitet. Die Datenübertragung an die Steuerung erfolgt über den Feldbus CAN. Signale von Befehlsgebern wie z.B. analoge Joysticks und Bedienelemente werden ebenfalls konzentriert über den CAN-Bus übertragen. Zentrale Verarbeitung Die dezentral erfassten Daten werden dann an einen leistungsfähigen zentralen Prozessrechner mit SPS-Funktionalität gesendet. Dieser erhält so ein vollständiges Abbild des aktuellen Maschinenzustandes, auf dessen Basis die logische Verarbeitung durch das Anwenderprogramm erfolgt. Die hierzu notwendigen, teilweise sehr umfangreichen Prozessdaten (z.B. Lastmomenttabellen, Streu- und Spritzkarten, Geometriedaten) sind ebenfalls in diesem Prozessrechner hinterlegt. Im Rahmen des Datenloggings werden die später benötigten Maschinenzustandsdaten wie auch aktuelle Prozessdaten (gehobene Lasten, Feldertrag, etc.) zentral protokolliert und abgelegt. Das Ergebnis der logischen Verarbeitung wird wieder über den CAN-Bus an die dezentrale Aktorik, also Hydraulikventile oder Motoren, übertragen und in Echtzeit an Monitoren grafisch dargestellt. Mit der dezentralen Kommunikationsstruktur werden aufwendige Verdrahtungen in Form von kostenintensiven Kabelbäumen eingespart. Dies ist nicht nur bei großen Übertragungswegen, sondern auch an neuralgischen Punkten wie z.B. Drehkränzen von Vorteil. Unabhängig davon können über die gleiche Struktur Zustandsinformationen von Aktoren zurückgelesen werden. Dies ist insbesondere für die Fehlererkennung und Diagnose der externen Elemente von großer Bedeutung. Den Überblick behalten Die zentrale Verarbeitung und Speicherung ermöglicht den einfachen Zugriff auf die aktuellen wie auch die Historiendaten. Am Bedien-stand kann dem Maschinenführer so der aktuelle Maschinenzustand und gleichzeitig auch der Arbeitsprozess visualisiert werden. Auch der direkte Aufruf von Rüstzuständen und Historiendaten ist so möglich. Darüber hinaus ist dieser zentrale Speicherort der optimale Einstiegspunkt für vielfältige Telematikanwendungen. Abgerundet wird das System durch ein angemessen großes Display, welches eine benutzerfreundliche Darstellung für verschiedene Anwendungsfälle wie Rüsten, Arbeiten und Fehlersuche ermöglicht. Eine intuitive und weitgehend sprachunabhängige Maschinenbedienung wird durch eine mobiltaugliche Touchbedienung ermöglicht. Das Gesamtsystem ist demnach in 3 Ebenen gestaltet: 1. Bedienen / Beobachten 2. Steuern / Automatisieren 3. Sensorik / Aktorik Bedienung mit Touch-Display Inter Control bietet hier eine neuartige, mobiltaugliche und komfortable Lösung. Das Farbgrafik-Display digsy PMS ist speziell für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen entwickelt und konstruiert worden. Die Bedienung erfolgt durch das Touch-Display, welches für den rauen Betrieb ausgelegt wurde. Es ist kratzfest und mit Handschuhen bedienbar. Nach dem Motto \’Ein Bild sagt mehr als tausend Wort\‘ lassen sich bei Touchbedienung viele Funktionen über Symbole erklären, diverse Tastenbeschriftungen oder sogar Frontplattenvarianten erübrigen sich. Die Bedienerführung selbst erfolgt komfortabel durch Softkeys, die situationsbedingt aktuell in die jeweilige Bildseite eingeblendet werden. Für speicherintensive Grafiken, Prozessdaten und protokollierte Historiendaten steht ein großzügig bemessener CF-Speicher von bis zu 4GB zur Verfügung. Für noch schnelleren Zugriff verfügt das digsy PMS über 32MB SDRAM. Die 400MHz schnelle 32bit-CPU sorgt nicht nur für eine zügige Abarbeitung auch umfangreicher SPS-Programme, sondern darüber hinaus für ein reibungsloses Management der Prozessdaten. Sowohl das Steuerungsprogramm wie auch die grafische Oberfläche werden dabei durchgängig mit CoDeSys V.3 nach IEC61131 erstellt. Die vorhandenen LAN- und USB-Schnittstellen gewährleisten einen einfachen Zugriff auf die gespeicherten Daten und ermöglichen so eine komfortable Weiterverarbeitung auf einem Büro-PC. Auf dem gleichen Wege lassen sich notwendige Prozessdaten in das System einspielen. Zusammenfassung Das Steuerungssystem digsy PMS ermöglicht durch seine hohe Rechenleistung und umfangreiche Speicherkapazität eine klar strukturierte Steuerungsarchitektur. Es schafft so die Grundlage für höchste Transparenz, Servicefreundlichkeit, Verfügbarkeit und Produktivität.