Steuerungstechnik in mobilen Arbeitsmaschinen für Standard- und Sicherheitskritische Anwendungen

Einleitung & Problemstellung:

Die wachsende Elektronifizierung im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen, die in den letzten 20 Jahren einen enormen Schub durch die Automobilindustrie und Kommunikationselektronik (Smartphone, Tablets, usw.) erfahren hat, setzt sich mehr und mehr in allen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus fort. Auch bis dato eher technisch konservative Bereiche werden und wurden in den letzten Jahren sehr stark elektronisch durchdrungen und mit moderner Kommunikationstechnik ausgestattet.

Ein besonders hohes Maß an elektronischer und computergestützter Ausstattung haben hierbei vorrangig mobile Arbeitsmaschinen bekommen. Wo es z.T. Ende der 90-er Jahre (z.T. sogar bis vor wenigen Jahren) noch klassische Relais-Steuerungen gab, sind heute leistungsfähige Rechnersysteme als Basis der Maschinensteuerung und modernste Feldbussysteme, bis hin zu Ethernet-Verbindungen als Kommunikationsplattform und -Protokoll im Einsatz. Sehr häufig sind hierfür auch spezielle Zulassungszertifikate für hochsicherheitskritische Anwendungen erforderlich.

Weiterhin kommen auf der Maschinenseite diagnosefähige Sensoren und Messsysteme mit analoger und Feldbusschnittstelle zum Einsatz. Auf der Bedienerseite finden einfache Taster und Schalter ebenso Verwendung wie Touch-Pads und Netzwerkkomponenten mit Ethernet-Schnittstelle.

Mobile Arbeitsmaschinen - Übersicht

Mobile Arbeitsmaschinen gibt es in sehr unterschiedlichen Größen und Ausführungen. In der Regel sind die Arbeits-funktionen elektrohydraulisch realisiert. Die Fahrfunktionen bzw. der Antrieb kann klassisch diesel-getrieben oder hydrostatisch sein. Ein hydrostatischer Fahrantrieb ist ebenso wie eine klassische Arbeitsfunktion als eine elektrohydraulische Funktion anzusehen. Als Beispiele seien hier die Hub- oder Drehbewegung eines Mobilkrans genannt. Mobilkrane zählen zu dem Bereich der Fördertechnik. Neben dem Bereich der Fördertechnik seien hier exemplarisch weitere Maschinengattungen oder Mobilbranchen genannt:

Agrarmaschinen, Forstmaschinen, Baumaschinen, Kommunalfahrzeuge, Bohrgeräte

Elektrohydraulische Arbeits- und Fahrfunktionen

All diese unterschiedlichen Maschinen- und Fahrzeugtypen sind ausgelegt, unterschiedlichste elektro-hydraulische Funktionen zu realisieren. Für die komplette Umsetzung einer elektrohydraulischen Funktion sind auf aktuatorischer Seite in der Regel Hydraulikventile (schwarz-weiß oder proportional) und hydraulische Motoren und Pumpen notwendig. Als Schnittstelle zur Maschinensteuerung kommen unterschiedliche Sensoren zum Einsatz Diese nehmen sowohl Daten innerhalb der Hydraulik als auch für die Arbeitsfunktion relevante Größen aus dem Umfeld der Maschine auf. Verarbeitet werden diese Mess-größen in der Regel in einer programmierbaren elektronischen Steuerung, die für beliebige Mobil-anwendungen ausgelegt ist und das jeweils maschinenspezifische Applikationsprogramm (die Arbeits-funktion) ausführt. Dieses „Ausführen“ besteht darin, dass das Steuergerät die entsprechenden Ventile in der geforderten Weise ansteuert und deren Wirkungs- und Funktionsweise zugleich überwacht. Hier schließt sich dann der (Regel-)Kreis von der Hydraulik zur Sensorik. Die Anforderungen an die Performance und Bandbreite der eingesetzten Komponenten (Sensoren und Steuergeräte) hat sich dabei in den letzten Jahren drastisch erhöht.

In diesem Vortrag soll eine Einführung in die Komplexität und Arbeitsweise mobiler Arbeitsmaschinen gegeben werden. Das Hauptaugenmerk soll hierbei zunächst auf der Ansteuerung der Elektrohydraulik und nicht so sehr auf der Visualisierung und Bedienung liegen.

Dr.-Ing. Uwe Seel, HYDAC Electronic

Herr Dr.-Ing. Uwe Seel studierte Elektrotechnik mit Schwerpunkt Nachrichtentechnik an der FH Kaiserslautern sowie Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Allgemeine Elektrotechnik und Informationstechnik (Vertiefung Theoretische Elektrotechnik und Hochfrequenztechnik) an der Universität des Saarlandes. Nach Stationen als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität des Saarlandes, wo er auch seine Doktorabeit erstellte, und bei Laeis Bucher sowie Terex Demag ist kam 2007 zu HYDAC Electronic. Dort wirkte er mit beim Aufbau des neuen Produktbereichs "Elektronische Steuerungen für mobile Anwendungen" und hat heute die Leitung des Produktmanagements für diesen Bereich inne.

Dieser Vortrag wird in Präsenz und via online durchgeführt. Für beides melden Sie sich bitte bei Herrn Dr. Jiri Spale an: spale@hs-furtwangen.de

Maskenpflicht