Automatisierung auf Rädern

Kaum jemand käme bei industriellen Steuerungsanwendungen auf die Idee zu fordern, dass das Gehäuse einer CPU oder eines Peripheriemoduls so robust konstruiert und gefertigt sein muss, dass es auch als Trittbrett verwendet werden kann. Nicht so in der mobilen Automation: In Stresssituationen kommt es vor, dass ein Feuerwehrmann statt einer Trittleiter das Gehäuse einer elektrischen Komponente benützt, um auf das Fahrzeug zu steigen. Bereits dieses Beispiel zeigt, was den elektrischen Komponenten zum Teil abverlangt wird. Branchenunterschiede Die mobile Automation braucht je nach Branche unterschiedliche Lösungen. In der Landwirtschaft sind beispielsweise Automatisierungslösungen für das \’Precision Farming\‘ verantwortlich. Diese Technologie ermöglicht es, Dünger, Saatgut und Spritzmittel via GPS praktisch auf den Quadratzentimeter genau in der optimalen Menge auszubringen. Verwendet werden dazu die bei der vergangenen Ernte ermittelten Erträge. Intelligente Traktionskontrollen sorgen in landwirtschaftlichen und Kommunalfahrzeugen für mehr Fahrkomfort und Ökonomie, da trotz höherer Arbeitsgeschwindigkeit der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann. Im Bereich der Kommunalfahrzeuge und Baumaschinen geht es häufig darum, Hydraulikantriebe mit großen Kräften optimal zu steuern bzw. zu regeln. So sorgen Automationskomponenten dafür, dass eine Feuerwehrleiter – unabhängig von der Belastung – exakt die Position hält. Bei diesen Systemen werden also erhöhte Anforderungen an die Systemstabilität und an die Sicherheit gestellt. Robuste Hardware Die Umweltanforderungen an die Produkte der mobilen Automation sind frappant gegenüber den Produkten der Industrieautomation, da mobile Automation meist Außeneinsatz bedeutet – mit allem, was dazugehört: Feuchtigkeit, Kondenswasser, Salz, Schmutz, Vibrationen, Schocks, Hitze und Kälte. Die Komponenten müssen Schutzanforderungen hinsichtlich Umgebungstemperatur, Schock, Vibration, elektromagnetischer Verträglichkeit und Dichtigkeit erfüllen. Bei Temperaturen von -20 bis +60°C oder sogar -40 bis +85°C müssen die Geräte zuverlässig arbeiten. Je nach Einbaulage sind die Schutzarten IP20 (Geräte im Cockpit), IP68 oder bis zu IP69K Voraussetzung. Steigende Komplexität Steuerungssysteme für mobile Arbeitsmaschinen werden in ihrer Komplexität den Maschinensteuerungen aus dem industriellen Bereich immer ähnlicher. Vernetzte Systeme müssen koordiniert werden und bestehen aus Steuerungen, elektrischen Peripheriemodulen mit digitalen Ein- und Ausgängen, Hydrauliksteuerungen und immer mehr elektrischen Antrieben. Dafür sorgen ein oder mehrere parallele Bussysteme. Moderne Steuerungen sind für den Anwender frei programmierbar. Nur noch wenige Anbieter mobiler Automatisierungstechnik halten ihre Anwender in Abhängigkeit, indem sie die Programmierung nicht offenlegen. Für die Erstellung der Visualisierungsmasken auf den Bediengeräten gibt es Design-Tools, die auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten sind. Systemgedanke: offene Standards Jetter ist offen für Standards. Quasi-Standards haben sich bereits durchgesetzt. Die verwendeten Komponenten verfügen meist über eine CAN-Schnittstelle, über die sie mit anderen Geräten innerhalb der Maschine kommunizieren können. Als Protokolle sind standardmäßig CAN­open und SAE J1939 implementiert. Alternativ bietet Jetter bei mehreren Komponenten die Möglichkeit, über Ethernet zu vernetzen und ist damit auch für zukünftige Anwendungen vorbereitet. Jeder Controller ist beliebig mit den verschiedenen Peripheriemodulen kombinierbar. Controller können als Standalone-Geräte oder auch gemeinsam mit Peripheriemodulen verbaut werden. Die Steuerungen sind frei programmierbar, wobei die Software-Kompatibilität zwischen allen Controllern gegeben ist. So kann ein Projekt auf einen anderen Controller portiert werden. Programmiersprache ist JetSym STX. Die Hochsprache basiert auf strukturiertem Text und kommt vielfach in der Industrieautomatisierung zum Einsatz. Praxiserfahrung Jetter realisierte mit einigen Anwendern aus unterschiedlichen Bereichen große Projekte für die mobile Automation, z.B. mit einem der führenden Hersteller von Kommunalfahrzeugen zur Reinigung und Schneeräumung von Straßen und Plätzen. Die neue Generation von Kehrmaschinen wird mit Controllern und Anzeigegeräten der Jetter AG ausgerüstet. Die Hauptaufgaben des Steuerungssystems sind die Erleichterung der Bedienung, Vierradlenkung, Wasserrückgewinnung, Optimierung von automatischen Abläufen und Diagnosefunktionen. Ein weiteres Großprojekt betrifft Feuerwehrfahrzeuge, die der weltweit zweitgrößte Hersteller von Feuerwehrgeräten produziert. Hier ist als Priorität eine durchgängige Programmiersoftware vom Controller bis zum Bediengerät vorgegeben. Hierfür eignen sich das Programmiertool JetSym STX und die Visualisierungs-Software JetViewSoft. Eine weitere Anforderung bei diesem Projekt ist, dass die Automatisierung von verschiedenen Orten des Fahrzeuges aus gesteuert und überwacht werden kann. Unterschiedliche Softwaretools Das Software-Entwicklungstool JetSym mit der Programmiersprache JetSym STX ist ein Werkzeug, um Systeme zu programmieren. Wer eine Hochsprache wie C, C++, Java oder C# beherrscht, kann JetSym STX programmieren. Aber auch Programmierer mit Kenntnissen in strukturiertem Text aus der Norm IEC61131-3 finden sich schnell zurecht, da die Hochsprache eine Erweiterung des Sprachumfangs dieser Norm darstellt. Das verkürzt die Einarbeitungszeit. Zur Realisierung grafischer Bedienoberflächen über den Isobus bietet Jetter dem Anwender den ISO-Designer. Das ist eine komfortable Design­umgebung, um ISO-11783-konforme Masken mit objektorientierten Strukturen zu erstellen. Das Tool basiert auf der Visualisierungs-Software JetViewSoft, die im industriellen Bereich seit vielen Jahren eingesetzt wird. Anwendungen aus der Praxis haben gezeigt, dass die IOP-Dateien aus dem Tool auf Geräten anderer Hersteller funktionieren. Zusammenspiel der Geräte Vernetzung von Geräten verschiedener Anbieter – was in der Industrieautomatisierung noch Wunschdenken ist, scheint in der mobilen Automation zu funktionieren. Zum Wohle der Anwender werden die offenen Standards eingehalten. Jetter engagiert sich deshalb in der Gruppe des VDMA, die sich für die Marktentwicklung und Normierung des Isobus-Standards verantwortlich zeigt. Der Isobus ist konform zur Norm ISO11783, die die physikalischen Eigenschaften des Netzwerkes sowie Datenformate und Schnittstellen definiert. Sie hält sich dabei an die Protokolle J1939 und NMEA2000. Sie beschreiben die Kommunikation zwischen landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen – damit auch in Zukunft das Zusammenspiel funktioniert.