STEUERUNGEN UND
STEUERUNGEN UND REGELUNGEN I BUSSYSTEME Gemeinsam gegen den Kabelsalat Bussystem reduziert Verkabelungsaufwand Jörg Lantzsch Die traditionelle Verkabelung von Hydraulikventilen ist mit viel Aufwand verbunden. Das neugegründete Unternehmen Brettmeister Elektronik hat nun ein Bussystem entwickelt, dass die Zahl der notwendigen Kabel deutlich reduziert. Graf Syteco übernimmt als Kooperationspartner die Produktion sowie den Vertrieb. Zudem unterstützen sämtliche Steuergeräte des Herstellers das neue Bussystem. Dr. Jörg Lantzsch, Agentur Dr. Lantzsch, Wiesbaden Ob Radlader, Bagger, Mähdrescher oder andere mobile Arbeitsmaschinen: die Aufgaben für die eingesetzte Technik sind meist ähnlich. Maschinenteile müssen gezielt bewegt werden, wobei teilweise große Kräfte aufzubringen sind – ein klassisches Anwendungsgebiet für die Hydraulik. Eine zentrale Hydraulikpumpe stellt die Energie zur Verfügung, indem sie Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzt. Die Steuerung der einzelnen Bewegungen geschieht über Hydraulikventile. Ein im Bereich mobile Maschinen tätiges Unternehmen ist der Josef Brettmeister Metall- und Fahrzeugbau. Der Spezialist für anwenderbezogene Lösungen im Bereich Metall- und Fahrzeugbau ist überwiegend in der Landmaschinentechnik tätig und realisiert als Zulieferer kundenspezifische Projekte von der Entwicklung bis hin zur Fertigung. Das 1992 gegründete Unternehmen hat 2012 seine erste eigene Landmaschine auf den Markt gebracht – die Brettmeister Minimaus, mit der Zuckerrüben gereinigt und geladen werden können. Während der Entwicklung der Minimaus hat man sich bei Brettmeister ausführlich mit der Steuerungs- und Automatisierungstechnik von Landmaschinen beschäftigt. Auch in der Eigenentwicklung von Brettmeister kommt klassische Hydraulik zum Einsatz. Die benötigte Hydraulikleistung stellt hierbei allerdings der Traktor zur Verfügung. Rund 30 Hydraulikventile, die über die gesamte Maschine verteilt sind, sorgen für die Bewegungen der Landmaschine. „Um so viele Hydraulikventile von einer zentralen Steuerung aus zu steuern, ist ein erheblicher Verkabelungsaufwand notwendig“, sagt Bernhard Brettmeister, Juniorchef des Unternehmens. Der Aufwand kann teilweise reduziert werden, wenn man statt einer Einzelverkabelung CAN-I/O- Knoten einsetzt, die dann über einen CAN-Bus mit der zentralen Steuerung kommunizieren. Trotzdem müssen die Hydraulikventile noch zum jeweiligen CAN-I/O-Knoten verkabelt werden. Ein weiterer Nachteil laut Bernhard Brettmeister: „Diese Lösung lässt sich nur bedingt bzw. in größeren Schritten skalieren. Das führt dazu, dass wir eventuell einen zusätzlichen CAN-I/O-Knoten einsetzen müssen, nur weil wir ein einziges zusätzliches Hydraulikventil benötigen.“ Eigeninitiative wird belohnt Die Marktrecherche nach einer besseren Lösung mit geringerem Verkabelungsauf- 01 Für die Ansteuerung der Hydraulikventile ist lediglich eine Busleitung notwendig 26 Mobile Maschinen 1/2016
BUSSYSTEM I STEUERUNGEN UND REGELUNGEN wand, die Bernhard Brettmeister 2013 durchführte, blieb erfolglos: „Daher haben wir uns entschlossen, eine eigene Lösung zu entwickeln.“ Das Ergebnis heißt Qubus. Die Grundidee war, ein Bussystem zu entwickeln, das den Verkabelungsaufwand drastisch reduziert. Über den Bus sollten nicht nur die Steuersignale übertragen sondern auch gleichzeitig eine Spannungsversorgung der Hydraulikventile realisiert werden. Basis für das neu entwickelte Qubus-System sind die Qubus-Stecker. Diese Würfelstecker, in denen die gesamte Elektronik untergebracht ist, werden direkt auf die Ventile gesteckt und steuern diese auch an. Die Versorgungsspannung beträgt zwischen 9 V und 32 V und die Ausgänge sind mit jeweils 3 A belastbar. Eine interne Stromüberwachung schützt vor Überbelastung und bei Bedarf kann sogar der aktuelle Strom abgefragt werden. Eine im Stecker integrierte zweifarbige Status-LED dient der Diagnose – eine Fehlersuche ist entsprechend unkompliziert. Es können einfache Magnetspulen, Doppelspulen, Motoren und PVG-Ventile von Danfoss angesteuert werden. Die Stecker werden über einfache T-Stecker miteinander verbunden. Bis zu 120 Teilnehmer sind an einem Qubus-Strang möglich. Der Aufwand für die Verkabelung sinkt entsprechend. Über die Signalleitung des Qubus lassen sich die Hydraulikventile über PWM-Signale mit 12 Bit ansteuern. Zusätzlich zu den Ventilen sind auch Stecker für das Schalten von Relais und analoge Eingänge erhältlich. „Mit diesen Komponenten lassen sich alle wesentlichen Funktionen einer mobilen Arbeitsmaschine ansteuern“, zeigt sich Bernhard Brettmeister überzeugt. Um das System zu entwickeln und zu vermarkten hat Bernhard Brettmeister ein eigenes Unternehmen gegründet – die Brettmeister Elektronik. Exklusive Kooperation Als Master im Qubus wird eine Steuerung benötigt, die auch gleichzeitig die Schnittstelle zum Bediener darstellen kann. „Die von uns entwickelte Steuerung für den Qubus hatte nur eine sehr begrenzte Leistungsfähigkeit“, sagt Bernhard Brettmeister: „Daher haben wir nach einem Kooperationspartner gesucht, der den Qubus-Master weiterentwickelt und in seine Bedien- und Steuergeräte integriert.“ Fündig wurde man bei Graf-Syteco. Das Unternehmen aus Tuningen bietet ein breites Portfolio an Steuer- und Bediengeräten an, die überwiegend in mobilen Maschinen eingesetzt werden. „Mit dem neuen Qubus haben wir eine ideale Ergänzung zu unserem Portfolio im Bereich Automatisierung für mobile Maschinen gefunden“, sagt Jürgen E. Müller, Geschäftsführer von Graf-Syteco. Beide Unternehmen haben eine exklusive Kooperationsvereinbarung getroffen. Sämtliche Qubus-Komponenten werden in Zukunft ausschließlich von Graf-Syteco produziert und vertrieben. Gleichzeitig integriert Graf- Syteco Qubus-Master in alle aktuellen Steuerund Bediengeräte. Damit lassen sich mobile Maschinen optimal automatisieren, indem ein Bedien- und Steuergerät von Graf- Syteco mit den Qubus-Komponenten von Brettmeister Elektronik ergänzt wird. Zur Verfügung stehen Geräte mit unterschiedlichen Bildschirmvarianten und einer großen Auswahl an möglichen Tastern, Schaltern und Digitalpotentiometern mit Druckfunktion für Bedienereingaben. Neben der Qubus-Schnittstelle sind die Bedien- und 02 Die Steuer- und Bediengeräte von Graf-Syteco fungieren als Master Steuergerät von Graf-Syteco noch mit CAN-Bus, digitalen und analogen I/Os sowie weiteren Schnittstellen ausgestattet. Projektierung leichtgemacht Bei der Projektierung einer Automatisierungslösung auf Basis des neuen Qubus können Anwender auf das bewährte Projektierungssystem Graf-Design-Studio (GDS) zurückgreifen. Damit lassen sich Anwendungen für die Steuer- und Bediengeräte sehr einfach und schnell umsetzen. Selbstverständlich unterstützt GDS ab sofort auch die Funktionalitäten der Qubus-Komponenten. „Mit der Kombination unserer Steuer- und Bediengeräte und den Qubus- Komponenten von Brettmeister Elektronik sehen wir uns für den Markt sehr gut aufgestellt“, betont Jürgen E. Müller: „Speziell in den für uns wichtigen Bereichen Landmaschinen, Baumaschinen und Kommunalfahrzeuge erwarten wir dadurch in Zukunft ein weiteres Wachstum.“ www.graf-syteco.de www.brettmeister-elektronik.de Your Global Automation Partner Ihr starker Automationspartner für mobile Arbeitsmaschinen Verschleißfreie induktive Sensorlösungen zur berührungslosen Weg- und Winkelmessung Robuste IP67/IP69K-Dauerlösungen durch vibrations- und schockfeste Sensoren mit vergossener Elektronik Erhöhte EMV-Festigkeit, speziell für Einsatz in Bordnetzen, und fahrzeugspezifische Anschlusstechnik (z. B. Deutsch, AMP, …) www.turck.de
