KEM Konstruktion Mobile Maschinen 2017

AUTOMATISIERUNG

AUTOMATISIERUNG STEUERUNGSSYSTEME Steuerungsarchitektur mit Qubus und D1000 für die Mietenpflege Vom Landwirt zum Maschinenbauer Die Bedienung und Steuerung von landwirtschaftlichen Maschinen, die an einen Schlepper angebaut werden, sind häufig noch von konventioneller Verkabelung mit einem unübersichtlichen Kabelbaum geprägt. Dass dies auch deutlich einfacher geht, zeigt eine Maschine zur Pflege von Zuckerrübenmieten: Der Entwickler setzt hier auf den Qubus und ein Bedien- und Steuergerät von Graf-Syteco. Dr. Jörg Lantzsch, Agentur Dr. Lantzsch, Wiesbaden Mit den Maschinen zur Mietenpflege lassen sich Zuckerrüben schnell und einfach abdecken In Deutschland werden pro Jahr über drei Millionen Tonnen Zucker verarbeitet. Die größten Abnehmer sind dabei die Getränke- und die Süßwarenindustrie. Hergestellt wird der Zucker aus Zuckerrüben, aus denen in großen Zuckerfabriken der Zucker extrahiert wird. Die größten Fabriken können bis zu 20.000 Tonnen Zuckerrüben pro Tag verarbeiten. Die Konzentration im Zuckermarkt in den vergangenen Jahrzehnten hat dazu geführt, dass die Zuckerfabriken immer größer und gleichzeitig effizienter geworden sind. Um diese optimal auszulasten, sollte die Verarbeitung über einen möglichst langen Zeitraum erfolgen – in Deutschland dauert daher die Kampagne von der ersten Ernte bis zur letzten Verarbeitung bis zu 100 Tage. Da der Zuckergehalt in den Rüben schon durch die reguläre Lagerung sinkt, zahlen die Zuckerfabriken den Landwirten oft Spätlieferprämien. Deshalb werden die Rüben nach der Ernte bis zur Auslieferung in Mieten aufbewahrt. Um das Problem des Einfrierens in den Griff zu bekommen, werden diese Mieten seit Ende der 1990er Jahre mit Vlies abgedeckt, das bis zu sechsmal wiederverwendet werden kann. So bleiben die Rüben trocken und können atmen. Die Zuckerfabriken übernehmen oder bezuschussen teilweise auch die Kosten für diese Maßnahme, die sich positiv auf den Ertrag auswirkt. Maschine für die Mietenpflege „Die Abdeckungen auf den Mieten haben uns beim Laden immer wieder vor Probleme gestellt“ erinnert sich Hermann Klünder, Landwirt in Landesbergen in Niedersachsen: „Wir hatten den zusätzlichen Aufwand, die Planen oder Vliesabdeckungen zu entfernen.“ Teilweise waren die Planen auch am Boden festgefroren, sodass sie beim Entfernen zerschnitten werden mussten. Unzufrieden mit der Situation hat Klünder den Landwirten das Anbringen und Entfernen der Vliesabdeckungen als zusätzliche Dienstleistung angeboten. Als dann der Auftrag einer gesamten Liefergemeinschaft für diese so genannte Mietenpflege kam, machte er sich auf die Suche nach einer Maschine für diese Arbeiten – allerdings ohne Erfolg. „Da es am Markt keine brauchbare Lösung gab“, so Klünder, „haben wir uns selbst an die Konstruktion gewagt.“ Bei den ersten Versuchen mit einem Aufbaukran für einen Schlepper stellte sich ein wesentliches Problem heraus: Das Vlies ließ sich zwar über die Miete ziehen, bei starkem Wind wurde es aber schnell weggeweht. Auch die Idee, das Vlies mit Heringen festzustecken, hat sich als nicht sehr praktikabel erwiesen. Die zündende Idee kam Klünder als er an Erkältungen in der Kindheit zurückdachte: „Da steckt man die Bettdecke ja rundum unter dem Körper fest.“ Nach dem gleichen Prinzip hat der Landwirt dann eine Maschine entwickelt, bei dem eine rotierende Scheibe, das Vlies unter den Zuckerrüben feststeckt. Die gesamte Maschine besteht so aus zwei Teilen, die an den Dreipunkt-Krafthebern eines Schleppers montiert werden können. Am Heck befindet sich der Kran, der mit einem Dorn die Rolle mit dem Abdeckvlies aufnehmen kann. Ein Hydraulikmotor treibt den Dorn an, der so das Vlies auf oder abwickeln kann. Als Rollen werden herkömmliche Wasserrohre verwendet. „Die sind kostengünstig und stabil“, erklärt Klünder. An der Front befindet sich der Teil mit der rotierenden Scheibe, die ebenfalls mit einem Hydraulikmotor angetrieben wird. Nachdem das Vlies mit dem Kranaufbau über die Miete gezogen wurde, wird es mit der Scheibe festgesteckt. Und zwar so, dass es immer zwischen den untersten Lagen Zuckerrüben und nicht direkt auf dem Boden liegt. Der Kran am Heck ist so konstruiert, dass der Schlepper gleichzeitig noch einen Hänger am originalen Anhängemaul ziehen kann. So ist sichergestellt, dass der Schlepper trotz angebauter Maschine mit der zugelassenen Geschwindigkeit von 80 km/h auf der Straße fahren kann. Hydraulikzylinder und Hydraulikmotoren sorgen für die zahlreichen Bewegungen der Maschine. Insgesamt sind 11 Hydraulikventile für eine proportionale Ansteuerung der Bewegungen in den beiden Teilen der Maschine verbaut – insgesamt sind dafür 13 digitale und 7 PWM-Ausgänge nötig. Bild: Klünder/Graf-Syteco Ergonomische Bedienung In den ersten Maschinen, die Klünder entwickelt hat, waren alle Hydraulikventile bis zur Steuerung im Fahrerhaus verkabelt. Dort konnte der Fahrer die Maschine mit zwei Joysticks bedienen und so die verschiedenen Bewegungen kontrollieren. „Der Aufwand für die Verkabelung ist dadurch natürlich sehr groß, und besonders flexibel 72 K|E|M Konstruktion MOBILE MASCHINEN 2017

Die Verkabelung der einzelnen Qubus-Stecker benötigt durch das Bussystem nur eine Busleitung, die gleichzeitig die Spannungsversorgung enthält Bild: Klünder/Graf-Syteco Mit der so genannten Klünderscheibe, wird das Abdeckvlies unter den Zuckerrüben festgesteckt Bild: Klünder/Graf-Syteco Bild: Klünder/Graf-Syteco Das System zur Bedienung und Steuerung der Maschine ist ergonomisch und vereinfacht Änderungen an der Konfiguration ist diese Lösung auch nicht“, sagt Klünder. Eine deutlich einfachere und flexiblere Lösung fand er bei der Firma Brettmeister Elektronik. Statt einer Einzelverkabelung setzt Brettmeister auf den so genannten Qubus, bei dem alle Ventile über einen Eindrahtbus angesteuert werden. Der Verkabelungsaufwand ist dadurch sehr gering und auch unabhängig davon, wie viele Ventile benötigt werden. Als Qubus- Master setzt Brettmeister ein Bedien- und Steuergerät vom Typ D1000 von Graf-Syteco ein. Mit den Einbaumaßen von 96 x 96 mm bei einer Einbautiefe von 48 mm passt es in das kompakte Gehäuse, in das neben dem Bediengerät noch ein V25-Joystick von Gessmann sowie ein Not-Aus-Taster integriert sind. Das 3,5-Zoll-TFT-Display hat eine Auflösung von 320 x 240 Pixel und kann auch detailreiche Darstellungen visualisieren. Bedient wird es über vier taktile Tasten mit Status-LED. Neben der Masterfunktion für den Qubus bietet das Steuergerät noch eine Vielzahl weiterer Schnittstellen. Der Joystick ist beispielsweise über CAN angebunden. Flexibel konfigurieren Die Steuerung und die verschiedenen Konfigurationen lassen sich einfach über das D1000 anpassen. Die Umschaltung zwischen dem Kran am Heck und der rotierenden Scheibe erfolgt über die Tasten am Display. Die Drehgeschwindigkeit der Scheibe, die Belegung der Taster auf dem Joystick und weitere Funktionen lassen sich flexibel konfigurieren. Die Programmierung der Steuerung stammt von Brettmeister, die das komplette System liefert. Bei der Programmierung kommt die Software GDS von Graf-Syteco zum Einsatz. ge www.graf-syteco.de Weitere Informationen zum Qubus-system: http://hier.pro/2wbxg Intelligent Power & Control Systems für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge Lösungen und Technologien für: Powermanagement Signalübertragung Steuerung Anzeige und Eingabe www.we-online.de WEcabin Displays ICCS Steuerungen REDline Power Boxes Zentralelektriken BESUCHEN SIE UNS AUF DER AGRITECHNICA 12.-18. November 2017 Halle 17, Stand Nr. B37 HANNOVER K|E|M Konstruktion MOBILE MASCHINEN 2017 73