Feldkommunikation Feldbusmodule beim Förster im Spezialeinsatz

Installationskonzepte mit MVK Metall von Murrelektronik sind eine etablierte Lösung in hochautomatisierten Produktionsstraßen. Manchmal kommt das Feldbusmodul allerdings auch in Applikationen zum Einsatz, in denen man es im ersten Moment gar nicht vermutet.

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In wenigen Industriezweigen ist Robustheit so gefragt wie in der Forstwirtschaft. Entsprechend stabil gebaut ist die mobile Entrindungsanlage der Halder GmbH, die in den ausgedehnten Waldgebieten der Region Oberschwaben (Baden-Württemberg) zum Einsatz kommt. Um sie zu betreiben, nehmen zwei Mitarbeiter in Bedienkabinen auf dem vom Vierachser zum Dreiachser mit Anhänger umgebauten MAN-LKW Platz. Geschickt manövrieren sie lange und schwere Baumstämme auf das Gefährt. In kurzer Zeit werden diese von der Rinde befreit und auf der anderen Seite des Waldweges wieder abgelegt.

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„Unsere mobile Entrindungsmaschine ist seit 1996 im Einsatz“, sagt Berthold Halder, der Firmenchef mit einem Faible für den Maschinenbau. Etwa 1200 Stunden ist die Anlage pro Jahr im Einsatz, mal mehr, mal weniger. „Insgesamt hat sie fast 38.000 Stunden gearbeitet.“ Es handelt sich also um bewährte und robuste Technik. Schlammige Waldwege, heftige Regenschauer und ständige Erschütterungen dürfen die Maschine schließlich nicht beeinträchtigen.

Meistens kommt der Entrinder im Auftrag von Sägewerken ohne eigene fest installierte Anlage zum Einsatz. Oft ist die mobile Anlage auch dann gefragt, wenn die Stämme schnell trocknen sollen. Denn das geht ohne Rinde in kürzerer Zeit. „In einer Dreiviertelstunde schaffen wir rund 100 Festmeter“, sagt Berthold Halder. Das ist ein beeindruckender Polter, wie die Holzstapel genannt werden.

Leistungsstarke und robuste Maschinenteile

Ein Motor mit fast 500 PS dient dem Fahrantrieb, außerdem treibt er während des Betriebs die elf Hydraulikpumpen der Entrindungsmaschine an. Die Messer, mit denen die Stämme entrindet werden, sind auf einer rotierenden Trommel angebracht und hydraulisch gefedert. Die Rotorscheibe wird von einem Hydraulikmotor angetrieben. Vorschubwalzen befördern die Stämme durch die Maschinen. Eine variabel ausrichtbare Rindenschleuder befördert die abgelöste Rinde an den dafür vorgesehenen Platz am Wegesrand. Bei allen drei beweglichen Teilen ist die Geschwindigkeit einstellbar. Bei der Rindenschleuder wird damit beispielsweise die Wurfweite reguliert. Um die Betriebszustände der Aktoren zu überwachen, sind in der Maschine zahlreiche Sensoren angebracht. Beispiele dafür sind induktive Näherungsschalter an den Stützen, mit denen vor der Straßenfahrt der Maschine sichergestellt wird, dass diese auch eingefahren sind.

In Summe ergeben sich zahlreiche I/O-Punkte in der Maschine. „Rund zwei Drittel sind Aktoren und ein Drittel Sensoren“, erklärt Berthold Halder. Als er den Entrinder vor über zwei Jahrzehnten zum ersten Mal verdrahtete, geschah dies noch in herkömmlicher Einzeladerverdrahtung. Alois Öhler, der Halder als ausgewiesener Fachmann für Steuerungstechnik bei der Firma R&Ö konzeptionell unterstützt, erinnert sich: „Das war ganz schön mühevoll, da sind verwinkelte Leitungen von bis zu 20 Metern zustande gekommen.“ Im Laufe der Jahre wurde die Installation immer wieder vereinfacht, teilweise mit ersten Feldbuskomponenten. Als nun ein großer Retrofit anstand, war für Halder klar: Dieses Mal muss eine durchgängige Feldbuslösung auf Profibus-Basis her. Öhler ergänzt: „Wir haben für unseren speziellen Einsatz und aufgrund unserer langjährigen Erfahrungen ganz gezielt nach den passenden Komponenten gesucht.“

„Die Module sind durch den Vollverguss zuverlässig dicht“

Gemeinsam entschieden sie sich, MVK-Metall-Feldbusmodule von Murrelektronik einzusetzen. Ein gewichtiges Argument: die äußere Robustheit der Komponenten. Elektrokonstrukteur Alois Öhler: „Die MVK-Module sind durch den Vollverguss und das Metallgehäuse zuverlässig dicht.“ Die Anbringung auf Gummipuffern fängt die wildesten Erschütterungen ab. Auch bei ungemütlichem Wetter und selbst bei Kälte arbeiten die Module – offizieller Temperaturbereich von -25 bis +55 °C – ohne Ausfall. „Bis minus 20 Grad gibt es da überhaupt keine Probleme“, erklärt Berthold Halder und muss ein wenig schmunzeln. Der Grund: „Diesen Vorteil können wir aber gar nicht ausreizen. Wir schaffen zwar bei Wind und Wetter, aber bei minus 10 °C ist deshalb Schluss, weil sich die Rinde nicht mehr vom Baum löst.“

Flexibel durch multifunktionelle Steckplätze

In der Umbauphase war die Multifunktionalität der Steckplätze von MVK Metall ein wesentlicher Vorteil. „Das hat uns Flexibilität verliehen, wir konnten die einzelnen Steckplätze je nach Bedarf als Ein- oder Ausgang parametrieren und nutzen“, erklärt Alois Öhler. Unterm Strich wurde die gesamte Feldbuslösung deshalb auch mit vergleichsweise wenigen Modulen realisiert. Wenn doch einmal ein Steckplatz ungenutzt verbleibt, wird er mit einem akkurat passenden Blindstopfen zuverlässig abgedichtet. Das kommt aber selten vor, die meisten Steckplätze werden sogar doppelt genutzt. Zum Beispiel mit Doppelventilsteckern, über die die Pumpen der Hydraulik wirtschaftlich angesteuert werden. Bei den steckbaren M12-Anschlussleitungen ist der integrierte Sechskant ein Vorteil, sagt Öhler, „wir können sie mit dem Drehmomentschlüssel akkurat festziehen und im Reparaturfall auch schnell wieder lösen.“

Einfach austauschbar durch automatische Topologie-Erkennung

Ein Vorteil der Feldbuslösung mit MVK Metall besteht darin, dass die Maschinenbediener eine Vielzahl von Aufgaben vor Ort selbst erledigen können. „Wenn ein Feldbusmodul im ungünstigsten Fall mal nicht funktioniert, können sie einfach ein Ersatzmodul nehmen, die richtigen Adressen einstellen und es gegen das defekte Modul austauschen“, erklärt Berthold Halder. Die automatische Topologie-Erkennung besorgt den Rest. So lässt sich vermeiden, dass mitten im Wald aufwendig nach Fehlern gesucht oder ein Einsatz gar abgebrochen werden muss. Für Berthold Halder eher Theorie, denn: „wenn man es genau nimmt, gab es bisher nur einen Ausfall bei einer Profibus-Steckverbindung, der das Feldbussystem unterbrochen hat. Und der kam durch unsachgemäße Benutzung zustande.“ Ein Projekt, die Diagnosemöglichkeiten von MVK Metall zu nutzen und ein Display im Führerhaus zu installieren, ist darüber hinaus bereits in die Wege geleitet.

Kleine Feldbuskomponenten widerstehen Vibrationen und Stößen

In den Bedienkabinen des Fahrzeuges sowie in einigen kleineren dezentralen Schaltkästen der mobilen Entrindungsanlage ist die Feldbusstation Cube20S von Murrelektronik eingebaut. „Wir haben in diesen Kabinen ganz wenig Platz, da kommt es darauf an, kleine Komponenten mit hoher Packungsdichte einzubauen“, erklärt Berthold Halder. Zudem seien die Module dort Fahrzeugvibrationen und Stößen ausgesetzt. Für Alois Öhler jedoch kein Problem: „Weil die Drähte an rüttelsichere Federkraftklemmen angeschlossen werden, haben wir sichere Verbindungen.“ Positiv ist aus seiner Sicht außerdem, dass die Klemmen sehr gut zugänglich sind.

Puffermodul sorgt für zuverlässige Spannung

Wichtig für die Feldbuslösung ist, dass sie dauerhaft mit Spannung versorgt wird. Knifflig ist deshalb stets der Moment, wenn der Motor angelassen wird und die Lichtmaschine viel Energie zieht. „Da kann die Spannung schon kurzzeitig unterbrochen sein, im ungünstigen Fall auch mal für ein paar Sekunden“, verrät Halder. Abhilfe schafft hier das Puffermodul MB Cap von Murrelektronik, mit dem die 24V-Versorgung der Steuerung und des Feldbussystems abgesichert ist.

Unterm Strich ist Berthold Halder mit den Produkten und Lösungen von Murrelektronik sehr zufrieden: „Für uns ist wichtig, dass die Maschine läuft und wir nicht bei Regen im Wald stehen und nach Fehlern suchen müssen.“

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