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Mobile Maschinen 6/2016

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Mobile Maschinen 6/2016

High-Speed für mobile

High-Speed für mobile Arbeitsmaschinen Implementierung von Powerlink als leistungsfähiges Bussystem Halle 2, Stand 410 Stefan Hensel Der Automatisierungsgrad mobiler Arbeitsmaschinen ist in den vergangen Jahren gestiegen. Die anfallenden Datenmengen lassen sich mit dem bisher verwendeten CAN-Bus nicht mehr bewältigen. Als leistungsfähiges Bussystem für die Bau- und Agrarbranche bieten sich Industrial-Ethernet-Protokolle wie Powerlink an. Stefan Hensel, EPSG GPS-Steuerung, Sicherheitstechnik und vollautomatisierte Prozesse gehören inzwischen zur Grundausstattung fahrbarer Hightech-Maschinen wie Mähdrescher Da die Maximalbandbreite des bisher verwendeten CAN-Busses für diese anspruchsvollen Aufgaben nicht mehr ausreicht, sind in einem Fahrzeug mittlerweile bis zu zehn parallel geschaltete Netzwerke im Einsatz. Mehr Bandbreite „Der Aufwand für Engineering, Wartung und Diagnose steigt proportional mit der Zahl der Netzwerke an“, erklärt Stefan Taxer, Product Manager Mobile Automation bei B&R. Zudem reichen Performance und Bandbreite für sicherheitskritische Applikationen nicht aus. Die Branche sucht nach einem neuen Backbone-Bussystem, welches die Basis für eine Weiterentwicklung der mobilen Automatisierung sein wird. Die Auswahl eines Bussystems ist eine langfristige Entscheidung. Daher sind die Hersteller an einer offenen und sicheren Lösung interessiert. „Powerlink ist prädestiniert für diese Aufgabe, denn obwohl der Sprung in der Performance sehr groß ist, gestaltet sich die Umstellung auf das System als Backbone-Bus jedoch nicht sehr aufwendig“, erklärt Taxer. Die Kosten für die Implementierung von Powerlink sind im Vergleich zu anderen ethernetbasierten Feldbussen niedrig. Es wird weder eine spezielle Hardware benötigt, noch fallen Lizenzgebühren an. Der Protokoll-Stack steht unter der BSD-Lizenz, der Quellcode für Master und Slave ist für jeden frei zugänglich. Mit den Kosteneinsparungen gehen keinerlei Qualitätseinbußen einher, die Maschinenverfügbarkeit steigt sogar. Die hohe Bandbreite ermöglicht es z. B. detaillierte Diagnosemechanismen zu implementieren oder Softwareupdates von Modulen über das Netzwerk abzuwickeln. Da Powerlink mit einem Einzelrahmenprotokoll arbeitet sind Beeinträchtigungen durch solche EMV-Störungen nahezu ausgeschlossen. Powerlink nutzt das CANopen-Objektverzeichnis, -Profile und Kommunikationsmechanismen. So werden u. a. zyklische Prozessdaten- über -objekte und Parameterdaten über Servicedatenobjekte ausgetauscht. Damit arbeiten beide optimal 44 Mobile Maschinen 6/2016

SPECIAL I SPS IPC DRIVES 2016 zusammen. Wie bei CANopen ist der direkte Querverkehr eines der Merkmale von Powerlink. Alle CANopen-Applikationen und -Geräteprofile können in Powerlink-Umgebungen implementiert werden. Der Gewinn der Übertragungsrate beträgt 100 Mbit/s. Ein Kabel für alles Powerlink ermöglicht die Datenübertragung über ein einziges Kabel auf Basis der CAN-Technologie in mobilen Arbeitsmaschinen Mit Powerlink lassen sich sämtliche Daten in einer mobilen Maschine oder einem Verbund, z. B. aus Traktor, Mähwerk und Anhänger, über ein einziges Kabel übertragen. Neben Echtzeit-Prozessdaten werden u. a. Visualisierungsinformationen, Safety-Daten und Videosignale der Rückfahrkamera über das Netzwerk ausgetauscht. Aufgrund der Multi-Master-Fähigkeit können selbstfahrende Maschinen für sich selbst oder von einem Zugfahrzeug aus gesteuert werden – zusätzliche Konfigurationen oder ein Neustart des Systems sind dafür nicht notwendig. Die Topologie eines Powerlink -Netzwerks ist frei wählbar. „Stern-, Baum-, Busoder Ringstrukturen sind ohne Konfiguration im Netzwerk möglich“, erklärt Taxer. Die dadurch erlangte Modularität ermöglicht es, Netzwerksegmente im laufenden Betrieb hinzuzufügen oder zu entfernen. Aufgrund der hohen Datenübertragungsraten und der Echtzeitfähigkeit von Powerlink, reicht eine Steuerung für eine Applikation aus. Die Daten von Sensoren und Aktuatoren werden an die Steuerung geschickt, dort verarbeitet und gegebenenfalls wieder zurückgesandt. Zentrale und dezentrale Steuerungskonzepte sind gleichermaßen möglich. Safety inklusive Da die Maschinenrichtlinie der EU auch für mobile Arbeitsmaschinen gilt, benötigen diese häufig eigene Sicherheitsapplikationen. „Das Sicherheits-Protokoll openSafety ist dafür prädestiniert“, erklärt Taxer. Die Open-Source-Lösung kann auf Powerlink aufgesetzt werden und benötigt kein eigenes physikalisches Netzwerk. Die Sicherheitsanwendungen werden unabhängig vom restlichen Datenverkehr über das Netzwerk übertragen. Aufgrund der Vorzertifizierung bis SIL3/PLe kann eine Sicherheitslösung mit openSafety implementiert werden. www.ethernet-powerlink.org KOSTENEFFIZIENT UND ROBUST Besuchen Sie uns: Halle 7A, Stand 506 Magnetischer Multiturn Drehgeber Sendix M36 • Prädes stiniert für den Außeneinsatz • Einfache Installation in engen Einbauräumen • Kompakte Bauform von nur 36 mm • Wider rstandsfähig gegen äußere Einflussfaktoren • Hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit – Schutzart IP67 • Extrem robuste Variante verfügbar mit verstärkter Mechanik und Edelstahlgehäuse V4A • Energy Harvesting Technology www.kuebler.com