Der steigende Anspruch an Bediensicherheit, Komfort und Effizienz bei mobilen Maschinen und an Fahrzeugaufbauten resultiert in zunehmend komplexen Systemen. Längst sind auch an einer simplen Hydraulikfunktion Endlagenschalter beteiligt, die signalisieren, an welcher Position sich eine Bewegung befindet, um damit andere Funktionen auszulösen. Eine herkömmliche industrielle SPS ist hier jedoch oft nur eine Notlösung, da sie den hohen Anforderungen im mobilen Einsatz nicht gerecht wird. Aus diesem Grund kommen bei mobilen Maschinen oft noch klassische Relaisschaltungen zum Einsatz, die einen stattlichen Schaltschrank und erheblichen Verdrahtungsaufwand mit sich bringen. Die Automatisierungsplattform Arriva von Kuhnke ist hier eine überzeugende Alternative. Sie beruht auf extrem robusten Komponenten und erlaubt individuelle Lösungen für die mobile Steuerungstechnik. Einfache Programmierung ohne Fachwissen Das Arriva SPS Multimodul für den mobilen Einsatz hat diverse Schnittstellen, spart jede Menge Platz und kann beliebig programmiert werden. Die Funktionalität der Ein- und Ausgänge wird durch die Anwendungssoftware bestimmt und ist damit individuell und hochflexibel. Das Programmiertool Arriva Pilot für Windows® erlaubt eine intuitive Programmierung ganz einfach über Drop-down-Menüs. Das verschafft auch Fahrzeugbauern, die sich mit dem Thema Steuerung und Software bisher wenig beschäftigt haben, einen leichten Zugang zu einem umfassenden Lösungs-Know-how. Ein Anwendungsbeispiel der Firma Marchner Maschinenbau aus Winhöring verdeutlicht die Vorteile, die sich durch den konsequenten Einsatz von programmierbaren Steuerungen ergeben: Kundenwünsche nach besonderer Funktionalität sind innerhalb kürzester Zeit realisierbar. Marchner nutzt sein Know-how im Bereich der Gülletechnik sowohl bei der Mechanik, als auch bei der zugehörigen Steuerung und kann dadurch problemlos auch individuelle Kundenvorstellungen erfüllen. Am Beispiel eines Schleppschlauchverteilers, dessen Gestänge auch halbseitig betrieben werden sollte, wird dies besonders deutlich. Die Lösung wurde noch kurz vor Auslieferung rein softwaretechnisch umgesetzt. Durch diese Kombination aus Schnelligkeit und Lösungskompetenz verschafft sich Marchner einen deutlichen Wettbewerbsvorteil. Bei komplexeren Systemen lassen sich die einzeln programmierbaren Module über den CAN-Bus miteinander vernetzen. Der CAN-Bus verbindet alle Fahrzeugsysteme miteinander und ist heute als Datenkommunikation in jedem Fahrzeug etabliert. Er liefert eine Vielzahl von Signalen als Datenpool, der an jedem Busknoten zur Verfügung steht. Dieser Datenpool kann auch vom Fahrzeugaufbauer genutzt werden. So stehen zum Beispiel Signale über die Position von Feststellbremse, Kupplung und Nebenabtrieb über den CAN-Bus zur Verfügung und können direkt in die Arriva Steuerung eingebunden werden. CAN-Bus reduziert Komplexität und Kosten Der CAN-Bus ersetzt den konventionellen Kabelbaum mit je einer Litze für jedes Signal durch eine einzige Vierdrahtleitung von Knotenpunkt zu Knotenpunkt. Das verringert ganz entscheidend den Verdrahtungsaufwand und damit die Montagezeit. Außerdem kostet eine CAN-Leitung nur den Bruchteil eines speziell angefertigten Kabelbaumes. Arriva ist ein Multimaster-System, bestehend aus autarken Modulen, die jeweils mit einem eigenen Prozessor ausgestattet sind. Das bietet nicht nur erhöhte Sicherheit für die Maschine, da sich Sicherheitsfunktionen über mehrere Prozessoren kontrollieren lassen. Es erleichtert auch ganz erheblich die Anpassung eines Standardaufbaus an spezielle Kundenanforderungen. Einzelne Funktionen oder Module können ohne Rücksicht auf das bestehende System einfach angefügt werden. Bei der Montage kleiner Serien lassen sich einheitliche Funktionsmodule vorhalten, die vorab mit einer Software bespielt wurden, um dann bei der Endmontage einfach zum elektrischen System vernetzt zu werden. Der Arriva CAN-Bus ist unempfindlich gegenüber EMV-Störeinflüssen. Alle Module sind nach den einschlägigen Automotive-Normen getestet. Einzelne Gerätetypen haben bereits das E-Zeichen der europäischen Typenprüfung. Mit Arriva Modulen lassen sich Lasten sowohl digital schalten, als auch über eine Pulsweitenmodulation (PWM) steuern. Für die meisten Funktionen sind digitale Ein-/Ausschaltungen hinreichend. Für spezielle Funktionen, die zum Beispiel eine gefühlvolle Bedienung erfordern, ist jedoch eine PWM-Ansteuerung der Last erforderlich. Hierbei wird ein analoges Eingangssignal (0-10V) an der Steuerung in ein getaktetes Rechtecksignal am Ausgang gewandelt. Aus dem Taktsignal ergibt sich eine mittlere Spannung, mit der zum Beispiel Proportionalventile den Ölstrom regulieren und damit Hydraulikfunktionen in ihrer Arbeitsgeschwindigkeit beeinflussen können. Die Taktfrequenz ist parametrierbar und kann damit optimal an den Ventiltyp angepasst werden. Auf dieselbe Weise lässt auch die Drehzahl von Motoren präzise regeln. Über den CAN-Bus des Fahrzeugs lassen sich zum Beispiel mit geringem Aufwand sämtliche Bedienfunktionen direkt von der Arbeitskabine eines mobilen Großhackers aus steuern. Der schwedische Spezialfahrzeughersteller Floby montiert dafür auf einem Trägerfahrzeug ein universelles Arbeitsgerät mit Hacker, Ladekran und Kippbehälter. Da der Antriebsmotor des LKW\’s den Hacker betreibt, werden auch Betriebsdaten wie Öldruck und Kühlwassertemperatur des Motors in der Arbeitskabine visualisiert. Kran und Hacker werden über Joysticks in der Kabine bedient und von dezentral angeordneten Modulen am Fahrzeug gesteuert. Der Kippbehälter kann über eine Funksteuerung bedient werden, wobei ein Multimodul mit Funkschnittstelle direkt die Magnetventile am Hydraulikblock schaltet. Die digitalen Ausgänge schalten bis zu 4 Ampere über intelligente Solid State-Transistoren. Diese können Kurzschlüsse sowie Überlast erkennen und schalten sich im Fehlerfall vorübergehend ab. Daraus resultiert eine hohe elektrische Robustheit und die Module sind unempfindlich gegenüber externen Fehlern. Durch einen Verpolungsschutz werden sogar Verdrahtungsfehler toleriert – ein entscheidender Vorteil, wenn zum Beispiel nicht in jeder Werkstatt geschultes Fachpersonal für Wartungsarbeiten zur Verfügung steht. Systemübersicht zur Fehlerdiagnose Über die Programmiersoftware kann der Zustand der Ein- und Ausgänge in einer Übersicht visualisiert werden. Damit ist die Fehlersuche im Gesamtsystem einfacher, als bei konventionell verdrahteten Systemen. Das erlaubt eine präzise Fehlererkennung und reduziert damit den Serviceaufwand. Die Fehlerdiagnose oder auch ein Routine-Softwareupdate lässt sich auch über das Mobilfunknetz mit der GSM-Schnittstelle bequem vom Werk aus in alle Welt durchführen. Dafür wird die GSM-Schnittstelle fahrzeugseitig einfach an die CAN-Schnittstelle gesteckt. Das Gegenstück wird im Werk an den PC angeschlossen. Mit einer SIM-Karte in beiden Geräten lässt sich damit eine innovative und kostensparende Fernwartung realisieren, die im Notfall schnelle Hilfe bietet. Zur SPS/IPC/Drives (Halle 7, Stand 250) rundet die Kuhnke Automation GmbH & Co. KG die Automationsplattform Arriva mit einem neuen Touch Panel PC für die Fahrerkabine ab. Es bildet eine hochkompakte Bedieneinheit, die besonders bei begrenzten Platzverhältnissen in der Kabine oder im Fahrerhaus von Vorteil ist. Das Touch Panel verfügt über einen 6,2\“ Bildschirm und kann bis zu 99 individuell definierte Bedienebenen darstellen. So lassen sich zum Beispiel alle Bedienfunktionen mit Tastenfeldern in verschiedenen Ebenen anordnen. Neben den Steuerungs- und Visualisierungsaufgaben können auch Bewegtbilder von bis zu vier verschiedenen Kameras dargestellt werden. Außerdem lassen sich Betriebsdaten zwischenspeichern und über die USB-Schnittstelle abrufen. Die mobile Automatisierungsplattform Arriva treibt innovative Ideen von Fahrzeugaufbauern und Maschinenherstellern voran. Sie trägt zur Kostensenkung bei und erlaubt die Realisierung flexibler Technologien mit durchgängigem Know-how. Das macht sie zur technischen Basis für entscheidende Wettbewerbsvorteile.
Kendrion Kuhnke Automation GmbH
