In Kanalreinigungsanlagen unterstützt eine Kombination aus Dialoggeräten und Steuereinheit effiziente Prozesse. Was genau steckt dahinter.

Kanalreinigungsfahrzeug mit Spül- und Saugpumpe zum Reinigen von Kanälen. (Bild: ifm)

Extreme Temperaturen, Feuchtigkeit, Staub, Schmutz und Vibrationen wirken sich negativ auf die Komponenten von Arbeitsfahrzeugen aus. Auch an Kanalreinigungsfahrzeuge müssen Sensoren und Steuerungskomponenten höchsten Ansprüchen genügen, um die verschiedenen Arbeitsschritte und Prozesswerte zuverlässig überwachen und steuern zu können.

● Robuste, mobil einsetzbare SPS, die mit zwei voneinander unabhängigen internen SPS-Einheiten arbeitet.

● Sensoren, Displays und IO-Systeme bis hin zu Steuerungen für Kommunalfahrzeuge.

● Als Mensch-Maschine-Schnittstelle werden mobiltaugliche Displays außerhalb des Fahrzeugs installiert.

● Programmierbare Grafikdisplays zum Steuern, Parametrieren und Bedienen von mobilen Maschinen und Anlagen.

● Erhöhte EMV-Stabilität und eine E1-Typgenehmigung für die Zulassung im Straßenverkehr.

Bucher Municipal ist ein weltweit tätiger Hersteller von Spezialfahrzeugen wie Müllwagen, Kehrmaschinen und Winterdienstgeräten. Das Unternehmen fertigt Kanalreinigungsfahrzeuge in Silkeborg, Dänemark. Brian Munk Andersen, Leiter Forschung und Entwicklung bei Bucher in Dänemark, erklärt den Aufbau und die Funktion dieses Fahrzeugtyps: „Eine Kanalreinigungsanlage ist mit zwei Pumpensystemen ausgestattet. Die Spülpumpe reinigt Kanäle und Tanks. Mit der Vakuumpumpe können wir Schlamm und Industrieabfälle in den am Fahrzeug montierten Behälter saugen. „Über zwei mobiltaugliche Bedieneinheiten, die außen am Fahrzeug angebracht sind, kann der Fahrzeugführer die verschiedenen Arbeitsschritte durchführen: Ausleger schwenken, Schlauch ab- und aufrollen, alle Pumpen schalten oder Abwasserbehälter entleeren.

Die relevanten Systemparameter und Prozesswerte werden auf den Displays der Dialoggeräte des Automatisierungsspezialisten ifm angezeigt und unterstützen den Anwender bei der Durchführung der Arbeitsschritte. Eine Steuereinheit im Inneren des Fahrzeugs sorgt für den reibungslosen Ablauf der einzelnen Prozesse. „Mit unserer intelligenten Steuerung der Kanalfahrzeuge sorgen wir für effiziente Prozesse und maximale Fokussierung auf die Aufgabe, damit das Fahrzeug den höchstmöglichen Mehrwert für unsere Endverbraucher bietet“, so Andersen. Andersen weiter: „Bei Bucher Municipal haben wir einen ständigen Fokus auf Innovation und Entwicklung. Deshalb setzen wir auf automatisierte und intelligente Lösungen. "

Als das Unternehmen 2016 eine Kooperation mit ifm einging, war es auf der Suche nach einem zuverlässigen Lieferanten für die Steuerungslösungen. ifm bietet ein breites Spektrum an Komponenten – von Sensoren über Displays und IO-Systeme bis hin zu Steuerungen. „Während der gesamten Entwicklungsphase haben wir eng zusammengearbeitet, um eine Lösung zu entwickeln und die optimalen Produkte dafür auszuwählen“, erinnert sich der Entwicklungsleiter: „Unsere Fahrzeuge müssen unter sehr unterschiedlichen Bedingungen wie Kälte, Hitze, Staub und Schmutz zuverlässig funktionieren. Dies stellt besonders hohe Anforderungen an die Komponenten. "

Herzstück des Systems ist der ecomatController CR711S, eine robuste und mobiltaugliche SPS. Es arbeitet mit zwei unabhängigen internen SPS-Einheiten, von denen eine als Sicherheitssteuerung zertifiziert ist. Die integrierten Multicore-Prozessoren ermöglichen eine schnelle Bearbeitung auch komplexer Steuerungsfunktionen. Bei Bedarf können die Anwendungsprogramme auf die beiden internen SPS-Einheiten aufgeteilt werden. Dadurch kann der Programmteil für die Sicherheitsfunktionen ohne Beeinflussung durch den allgemeinen Programmablauf ausgeführt werden. Dies ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb auch bei umfangreichen Steuerungsfunktionen. Die Steuerung kann in sicherheitsgerichteten Anwendungen bis ISO 13849 PL d und IEC 62061 SIL CL 2 eingesetzt werden.

Neben zahlreichen diagnosefähigen, multifunktionalen Ein- und Ausgängen ist der ecomatController mit zwei Ethernet-Ports und vier CAN-Schnittstellen ausgestattet. Die CAN-Schnittstellen unterstützen alle wichtigen Busprotokolle (CANopen, CANopen Safety und J1939) und den transparenten und vorverarbeitenden Datenaustausch. Die CODESYS-Programmierung (Version 3.5) ermöglicht eine einfache Integration der Steuerungsfunktionen in das Anwendungsprogramm. Bei Bucher ist die Steuerung zusätzlich mit einem GSM-Funkmodul verbunden. „In vielen Fällen können wir unsere Remote-Verbindung nutzen, um Probleme zu lösen, während das Fahrzeug noch unterwegs ist. Das Kommunalfahrzeug muss nur dann eines unserer zahlreichen Service-Center ansteuern, wenn das Problem nicht aus der Ferne behoben werden kann“, sagt Andersen.

Um die unterschiedlichen Arbeitsschritte und Prozesswerte zu überwachen und zu steuern, sind am Kanalreinigungsfahrzeug zahlreiche Sensoren und Aktoren verbaut. Sie kommunizieren über dezentrale IO-Module per CAN-Bus mit der Steuerung. Andersen erklärt den Vorteil: „Mit an unterschiedlichen Stellen platzierten CAN-Einheiten reduzieren wir den Verkabelungsaufwand und erreichen zudem eine höhere Zuverlässigkeit und einfachere Bedienung der Geräte.“ Die eingesetzten CR2032-Steuermodule verfügen über jeweils 16 Ports, die multifunktional konfiguriert werden können, beispielsweise als digitale Ein- oder Ausgänge oder als PWM-Ausgang zur Ansteuerung von Proportionalventilen. Ein in den Modulen integrierter Controller ermöglicht es, Sensorsignale vorab lokal auszuwerten. Diese Vorfilterung der Daten verringert nicht nur den Datenfluss auf dem CAN-Bus zur Steuerung, sondern vereinfacht auch das Anwendungsprogramm auf der SPS.

Als Mensch-Maschine-Schnittstelle werden verschiedene mobiltaugliche Displays außerhalb des Fahrzeugs installiert. „Auf dem großen Display im Hauptschrank kann der Bediener die gesamte Anlage bedienen und die Grundeinstellungen vornehmen. Er kann das System dann über die Fernbedienung oder die Bedienfelder bedienen“, nennt Andersen einen der Vorteile dieser Architektur. Die Dialoggeräte sind programmierbare Grafikdisplays zum Steuern, Parametrieren und Bedienen von mobilen Maschinen und Anlagen. Sie können in Kombination mit einem mobilen Controller oder als Stand-alone-Lösung betrieben werden. Über die CAN-Schnittstellen werden die Daten und Gerätefunktionen übertragen. Sie bieten eine erhöhte EMV-Stabilität und eine E1-Typgenehmigung für die Zulassung im Straßenverkehr. Brian Munk Andersen abschließend: „Mit der Lösung von ifm haben wir die Möglichkeit, ein automatisiertes System zu schaffen, das uns eine hohe Zuverlässigkeit bietet und dem Bediener die Bedienung unserer Geräte erleichtert.“

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