Standardmäßige Feldbustechnik hat sich im Maschinen- und Anlagenbau im Temperaturbereich zwischen 0 und 55°C fest etabliert. Anwendungen außerhalb dieses Bereiches konnten bislang nur mit erheblichem Aufwand und in der Regel als individuelle Insellösungen realisiert werden. Mit einem Baukasten sind nun Applikationen für anspruchsvolle Einsatzbedingungen schnell realisierbar. Das modulare Automatisierungs- und I/O-System ricos TP von Wieland Electric besteht aus frei kombinierbaren Kommunikations-, Datenverarbeitungs- und E/A-Baugruppen und erfüllt die Normen für Elektronik in Schienenfahrzeugen. Das System ist damit für alle Arten von Fahrzeugen ebenso geeignet wie für den Einsatz in rauer Umgebung. Darüber hinaus erfüllt es die Anforderungen des Germanischen Lloyds (GL) der Kategorie C, die u.a. Voraussetzung für die Nutzung in der Schiffstechnik ist. Das modulare System ricos TP geht hinsichtlich Einsatztemperaturen und Vibrationsbelastbarkeit deutlich über Industriestandards hinaus. Es arbeitet bei Temperaturen von 40 bis 70°C (EN50155), bietet eine Störfestigkeit von minimal 10 V/m (EN 50121) und kann für unterschiedlichste Applikationen genutzt werden. Die einzelnen Baugruppen lassen sich über den internen Green-Bus auf einer Hutschiene ohne Abstand miteinander kombinieren. Die schmale Bauform mit nur 22,5mm Breite gestattet Applikationen, bei denen der Montageraum eng bemessen und schwer zugänglich ist.
Applikationen in der Bahntechnik
Seinen ersten erfolgreichen Praxistest absolvierte ricos TP als verteiltes I/O-System am Feldbus in Straßenbahnzügen der Rostocker Verkehrsbetriebe. Mittlerweile ist eine Vielzahl von Anwendungen hinzugekommen, zum Teil mit umfangreichen Steuerungsaufgaben. Bedingt durch die räumlichen Ausdehnungen der Waggons bei schienengebundenen Fahrzeugen ist oft eine Aufteilung der Aktor- und Sensorfelder in dezentrale Teileinheiten notwendig. Zwar ließe sich hier ein in der Bahn-Branche üblicher Feldbus wie der MVB (Multiple Vehicle Bus) installieren, jedoch sind die entsprechenden Komponenten deutlich teurer als vergleichbare Produkte der industriellen Feldbustechnik. Deshalb wird häufig auch als Sub-Netzwerk der Feldbus CANopen verwendet. Die Prozessperipherie mit Aktoren und Sensoren kommuniziert dann über CANopen mit einem zentralen, übergeordneten Steuergerät (ZSG). ricos TP verarbeitet als zusätzlicher Wagenbuscontroller (Auxiliary Vehicle Control) die nicht sicheren Prozesssignale von Türsteuerungen, Bremsen, Spannungsversorgung, Fahrgastinformationen, Temperaturen und Beleuchtung, um das Datenhandling in einem überschaubaren Rahmen zu halten. Dadurch können zusätzlich umfangreiche Diagnosefunktionen des Betriebszustands aller Aggregate dem Zugführer über das Fahrerinformationssystem zur Verfügung gestellt werden. Im Störungsfall erhält der Zugführer Handlungshinweise. Das PC-Ethernet-Modul des Automatisierungssystems bildet dabei das Herzstück und erlaubt mit seiner universellen SPS-Funktionalität dem Anwender vielfältige Programmierfreiheiten. Mit dem Power-PC-Prozessor und dem Realtime-Linux-Betriebssystem setzt ricos TP Maßstäbe in Verarbeitungsgeschwindigkeit, Speichergröße und Busanschlussmöglichkeiten über CANopen und Ethernet TCP/IP. Mit der Implementierung eines SPS-Laufzeitsystems für die Programmiersoftware CoDeSys (von 3S Smart Software Solutions) stehen leistungsfähige, intuitive Programmierumgebungen (nach EN 61131-3) zur Verfügung. Die kompakten ricos TP-I/O-Module werden auf Tragschienen montiert und sind vor Ort in Nähe der Sensoren und Aktoren installierbar. Die CANopen-Knoten können gemischt mit analogen und digitalen Modulen bestückt werden. Mit dem Automatisierungssystem sind auch nachträgliche Funktionserweiterungen möglich. Das größte Einsparpotential gegenüber herkömmlicher Technik bildet jedoch die Substitution der Kabelbäume in konventioneller Parallelverdrahtung durch die CAN-Feldbustechnologie. Beispiele zeigen, dass mit dem modularen Automatisierungskonzept die Initialkosten deutlich gesenkt werden konnten, bei einer Steigerung des Funktionsumfangs um ca. 20%.
Applikationen im Schiffbau
Schlepper, Fähr-, Feuerlösch- und Bergungsschiffe haben eines gemeinsam: Sie legen schnell kurze Fahrstrecken zurück bei häufigen Anlege- und Wendemanövern. Dies erfordert hochpräzise, manövrierfähige Antriebe, bei denen mittels hydraulischer Rotorblattverstellung der Schiffsschraube der Schub sehr schnell stufenlos in jeder Stärke und in alle Richtungen erzeugt werden kann. Die Befehle von der Kommandobrücke verarbeitet eine Steuerung und übermittelt entsprechende Signale über CANopen-Bus an die Zylinderventile. ricos TP überwacht als I/O-System in der Schiffstechnik zum Beispiel die Position der Hydraulikzylinder, indem ein Wegmesssystem analoge Werte ausgibt, die über ein Analog-I/O-Modul erfasst und entsprechend aufbereitet an die übergeordnete Steuerung weitergegeben werden. Die Digitalmodule verarbeiten und erfassen weitere Antriebsparameter, die für einen störungsfreien Betrieb erforderlich sind. Durch entsprechende Softwareanpassungen bzw. Parametriermöglichkeiten kann die Steuerung relativ einfach für verschiedene Schiffsantriebsarten kundenspezifisch ausgelegt werden. Nur je ein CANopen-Buskoppler, Power-Supply-Baustein, analoges Ein-/Ausgangsmodul sowie ein digitales Ein-/Ausgangsmodul werden pro Antriebseinheit benötigt. Neben der Überwachung des Schiffsantriebes gehören das Management der Führerstandsinformationen, Motormanagement und die Klimaanlagenregelung zu typischen Applikationen in der Schiffstechnik. Das Automatisierungs- und I/O-System ricos TP kann in vielen anderen Branchen eingesetzt werden, beispielsweise in schweren Baumaschinen, Landmaschinen, Krananlagen oder fördertechnischen Außenanlagen. Überall dort, wo besondere Anforderungen bezüglich Temperatur und Schwingungs-/Schockfestigkeit bestehen, ist es für typische Applikationen wie Motormanagement, Positionsüberwachung und Lastregelung zuständig. Hierzu gehören auch Windenergieanlagen sowie Maschinen und Anlagen der Stein- und Betonbearbeitung, Gummiindustrie, Glasherstellung, Metallerzeugung usw.
