digsy outdoor electronics über CAN-BUS

Elektronische Automatisierung für mobile Arbeitsmaschinen

Elektronik ist in Kraftfahrzeugen heutiger Bauart sowie bei modernen mobilen Arbeitsmaschinen bereits Standard. Die Anforderungen, die aktuell an eine moderne Arbeitsmaschine gestellt werden, sind ohne Elektronik nicht mehr realisierbar. An die elektronische Automatisierung (total control) mobiler Arbeitsmaschinen selbst werden - im Gegensatz zu Maschinensteuerungen im industriellen Einsatz - deutlich höhere Anforderungen gestellt.

Anforderungen Elektronik

Extreme mechanische Beanspruchung durch Stöße und Schocks sowie der Einsatz bei extremen Umgebungstemperaturen erfordern konstruktive Maßnahmen und eine sorgfältige Auswahl der Komponenten. Um eine hohe Schutzart gegen Schmutz, Feuchtigkeit und Salzwasser zu gewährleisten, sind entsprechende Maßnahmen bei der Entwicklung und bei der Auswahl der Materialien für die outdoor-Elektronik zu treffen.

Elektrische Störungen, die sowohl auf das gesamte System als auch auf einzelne Geräte von außen einwirken, sind zu beherrschen.
Starke Schwankungen der Versorgungsspannung (Bordspannung) durch das Batterie-/Generatorsystem treten in einer mobilen Arbeitsmaschine auf. Nur ein erweiterter Versorgungsspannungsbereich und genau abgestimmte Schutzmaßnahmen ermöglichen einen sicheren Betrieb der Geräte.
Erschwerend kommt hinzu, dass mobile Arbeitsmaschinen auch gegen hohe EMV-Einstrahlungen von außen gewappnet sein müssen.

Anforderung Hydraulik

In der Regel haben mobile Arbeitsmaschinen hydraulische Antriebe.
Zur Steuerung und Regelung dieser hydraulischen Antriebe besitzen Automatisierungssysteme für mobile Arbeitsmaschinen direkte Ansteuerungsmöglichkeiten für unterschiedliche Technologien und Anpassungsmöglichkeiten sowohl funktionell als auch an die technischen Daten verschiedener Hersteller proportional hydraulischer Ventile.

Durch die programmtechnisch funktionsabhängige Logik können hydraulische Bewegungen ausgeführt und kontrolliert werden, die bei rein hydraulischen Systemen nicht realisierbar sind. Dies ist u.a. der Grund für die rasante Verbreitung der outdoor-Elektronik.

Anforderung Verdrahtung

Durch die Dimensionen mobiler Arbeitsmaschinen sind die Kosten der Verdrahtung nicht unerheblich. Daher werden heute bereits üblicherweise Bus-systeme anstelle von Kabelbäumen, die für den rauen mobilen Einsatz geeignet sind, eingesetzt.
Zur Vernetzung der Geräte hat sich in den letzten Jahren der CAN-Bus erfolgreich durchgesetzt. Während in den Personenkraftwagen mit ihren hohen Stückzahlen spezielle, optimierte und genau abgestimmte Protokolle genutzt werden, ist in den mobilen Arbeitsmaschinen das CANopen Protokoll nicht mehr wegzudenken.

Das Bussystem ermöglicht die dezentrale Anordnung leistungsfähiger Ein-/ Ausgangsmodule direkt in der Nähe der Sensoren und Aktoren. Die Montage erfolgt dort, wo die Daten anfallen, beziehungsweise benötigt werden. Zusätzlich müssen die Komponenten bei der Montage und im Servicefall leicht handhabbar sein. Dieses wird zum einen durch den mechanischen Aufbau, zum anderen aber auch durch eine einfache und übersichtliche Einbindung bei der Programmierung erreicht.

Nicht zuletzt müssen die eingesetzten Komponenten und Geräte den extremen mechanischen, klimatischen und elektrischen Anforderungen standhalten und über einen langen Zeitraum zuverlässig funktionieren. Alle oben genannten Forderungen haben ein Ziel: die Entwicklung zuverlässiger, wirtschaftlicher und damit wettbewerbsfähiger Maschinen.

Anforderung Dieselmotor

Die heute bereits geltenden gesetzlichen Abgasnormen für Verbrennungsmotoren sind ohne Elektronik nicht mehr zu realisieren. Antriebsmotoren für mobile Arbeitsmaschinen verfügen heute ebenfalls über elektronische Steuerungen, die mit einem CAN-Bus ausgerüstet sind. Allerdings mit einem Protokoll der amerikanischen SAE-Norm J1929.

Über Gateways lassen sich hersteller- und branchenspezifische Protokolle wie beispielsweise Motordiagnosedaten nach SAE J 1939, das in der Landwirtschaft verbreitete Bussystem (ISO Bus bzw. LBS) oder die Truck-Trailer Schnittstelle der LKWs an den Maschinenprozess ankoppeln.
Inter Control hat hierzu die notwendigen Werkzeuge geschaffen.

Das Automatisierungssystem digsy Compact von Inter Control verfügt über zwei CAN-Controller mit einer internen Prozessschnittstelle. Somit können mit einem Gerät unterschiedliche CAN-Protokolle bedient und die Daten gegenseitig ausgetauscht werden. Daten des Motors, wie zum Beispiel Betriebstemperatur, Öldruck, Drehmoment oder Drehzahl, werden ausgefiltert und im Steuerungsprogramm ausgewertet oder visualisiert.

Anforderungen Visualisierung

Mobile Arbeitsmaschinen der neuen Generation sind komplexe Maschinen, bei denen eine Vielzahl von Funktionen ablaufen. Der Maschinenbediener ist daher auf aktuelle Arbeits- und Maschinendaten angewiesen. Sichere und der jeweiligen Betriebssituation angepasste Bedienkonzepte helfen, Fehlbedienungen zu vermeiden. Spezielle robuste und im direkten Sonnenlicht ablesbare Displays verschaffen dem Bediener den notwendigen Überblick.

Eine hohe Verfügbarkeit dieser kostenintensiven Maschinen und Anlagen hat oberste Priorität. Dies erfordert eine umfassende, einfache und sichere Systemdiagnose zur schnellen Fehlerlokalisierung direkt durch das Bedienpersonal. Die Betriebs- und Systemzustände müssen über eine Betriebsdatenerfassung zur Statistik und zur Dokumentation gespeichert werden.