Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

Moduly MVK Metal od firmy Murrelektronik na mobilním odkorňovači

Sběrnicové rozvody elektrických signálů využívající modul MVK Metal od společnosti Murrelektronik jsou osvědčenou součástí výrobních linek vyznačujících se vysokou mírou automatizace. Občas je ale tento odolný sběrnicový modul použit i tam, kde to je na první pohled velmi překvapivé. Pěkným příkladem je mobilní odkorňovač od firmy Halder GmbH. Tento výrobce lesnických strojů se sídlem na jihu Německa při inovaci uvedeného stroje využil moduly MVK Metal, komunikující s nadřazeným systémem po osvědčené komunikační sběrnici Profibus.

 
Stroje používané v lesnictví musí být mimořádně odolné. To platí i pro mobilní odkorňovač od firmy Halder, který pracuje postupně na různých místech jižního Německa, kde je právě těženo dřevo. Odkorňovač je postaven na podvozku tvořeném třínápravovým nákladním automobilem s přívěsem a vznikl přestavbou z původně čtyřnápravového kamionu značky MAN (obr. 1). Z ovládacích kabin odkorňovač obsluhují dva pracovníci, kteří přemísťují dlouhé a těžké kmeny jednotlivě na vozidlo, kde jsou tyto zbaveny kůry, a oloupané je ukládají na hromadu na druhou stranu cesty. Mobilní odkorňovač byl uveden do provozu v roce 1996 a ročně odpracuje asi 1 200 h, někdy více, někdy méně. Momentálně má stroj celkem odpracováno téměř 38 000 provozních hodin. Je to spolehlivé a odolné zařízení, jež zatím úspěšně odolává nástrahám rozbahněných lesních cest, prudkým lijákům, vedrům i mrazu a neustálým vibracím.
 
Služeb mobilního odkorňovače nejčastěji využívají menší pily bez vlastního pevně nainstalovaného odkorňovacího zařízení. Mobilní odkorňovač je velmi užitečný také tehdy, když je třeba, aby dřevo brzy vyschlo, neboť kmeny zbavené kůry schnou mnohem rychleji. Během 45 min dokáže zpracovat až úctyhodných 100 plnometrů dřeva. Vozidlo za jízdy i jedenáct hydraulických čerpadel vlastního odkorňovače pohání jeden společný motor o výkonu 373 kW.
 
Nože odlupující z kmene kůru mají hydraulické odpružení a jsou namontovány na rotujícím bubnu, poháněném výkonným hydraulickým motorem. Odkorňovaný kmen strojem protahují podávací válečky (obr. 2). Odstředivý vyhazovač kůry s nastavitelnou polohou dopravuje oloupanou kůru na zvolené místo u kraje cesty. Rychlost pohybu v každém z pohybových uzlů lze individuálně nastavit. U odstředivého vyhazovače je tím např. řízena vzdálenost, na kterou odlétává naloupaná kůra. Na stroji je nainstalováno mnoho snímačů sledujících provozní stav akčních členů, včetně např. indukčních snímačů přiblížení na výsuvných stabilizačních podpěrách. Tyto snímače hlídají, aby podpěry byly při pojezdu vozidla zataženy.
 
Jako celek obsahuje odkorňovač velký počet I/O zařízení. Asi dvě třetiny z nich jsou akční členy a třetina jsou snímače. Při první instalaci elektrického rozvodu na odkorňovači, před více než dvaceti lety, bylo použito tradiční provedení s jednožilovými kabely. Alois Öhler, specialista na automatizační techniku od firmy R & Ö, jež řídicí systém realizovala, se na to pamatuje: „Bylo to celé hodně náročné, protože jsme pokládali a protahovali kabely dlouhé až dvacet metrů.“ S postupem doby byl rozvod na stroji neustále zjednodušován, zčásti i s použitím prvních sběrnicových komponent. Když se posléze ukázala jako nezbytná důkladná modernizace odkorňovače, Berthold Halder, ředitel firmy Halder, věděl, že tentokrát chce na stroj nainstalovat rozvod I/O signálů výhradně na bázi sběrnice Profibus.
 
Společně s Aloisem Öhlerem se dohodli, že použijí sběrnicové moduly MVK Metal od společnosti Murrelektronik (obr. 3). Jedním z důležitých argumentů přitom byla jejich vynikající odolnost proti vnějším vlivům. Moduly MVK Metal jsou díky kovovému pouzdru a úplnému zalití trvale dokonale těsné (IP67). Doplňkové pryžové tlumiče absorbují podstatnou část energie vibrací a moduly spolehlivě pracují za všech povětrnostních podmínek, i v mrazu. Jmenovitý rozsah provozní teploty modulu MVK Metal je od –25 do +55 °C a to je více, než firma Halder potřebuje: přestože odkorňovač pracuje téměř za každého počasí, při deseti stupních pod nulou musí jeho práce skončit, protože pod touto teplotou už není možné oddělit kůru od jádra kmene.
 
Velkým přínosem při modernizaci rozvodů na odkorňovači byly multifunkční porty modulu MVK Metal, které konstruktérům poskytly potřebnou variabilitu. Každý jednotlivý port lze nastavit a použít buď jako vstupní, nebo jako výstupní, přesně tak, jak je třeba. Ve výsledku se kompletní sběrnicový rozvod podařilo realizovat s použitím jen poměrně malého počtu modulů. Nevyužité porty jsou spolehlivě utěsněny záslepkami. K tomu ovšem bylo přistoupeno jen zřídka, přičemž většina portů je využita dokonce dvojnásobně, nejčastěji k připojení dvojitých ventilových konektorů v řídicích obvodech hydraulických čerpadel. Dále si Alois Öhler cení prefabrikované propojovací kabely s konektory M12. Přínosem je pro něho zejména šestihran na šroubení konektorů, který umožňuje při použití momentového klíče konektor jak správně dotáhnout, tak i v případě potřeby při údržbě rychle vyjmout.
 
Další velkou předností sběrnicového rozvodu s moduly MVK Metal je, že pracovníci obsluhující stroj mohou mnoho případných problémů vyřešit na místě sami. Stane-li se, že sběrnicový modul na stroji přestane pracovat, stačí vzít náhradní modul, nastavit potřebné adresy a moduly navzájem zaměnit. O vše ostatní se postará systém automatického rozpoznávání topologie rozvodu. Tak se lze vyhnout situacím, kdy by bylo nutné přerušit práci a vrátit se do firmy nebo uprostřed lesa nákladně hledat a odstraňovat příčinu poruchy – i když zde jde o úvahu spíše teoretickou, neboť poruchy v podstatě nevznikají. Berthold Halder říká: „Popravdě jsme se dosud setkali jen s jediným výpadkem konektoru v síti Profibus s následným přerušením činnosti sběrnicového systému a ten byl způsoben jeho nesprávným použitím.“ Nicméně již byly zahájeny práce na dalším projektu, v jehož rámci je počítáno s instalací displeje v kabině řidiče a s využitím možností modulu MVK Metal v oblasti diagnostiky.
 
V kabině řidiče vozidla a ve dvou menších podružných ovládacích kabinách na odkorňovači jsou nainstalovány rozvody s moduly systému Murrelektronik Cube20 (obr. 4). V těchto kabinách totiž není příliš mnoho místa, takže je třeba použít kompaktní komponenty s co nejmenšími požadavky na prostor. Tyto moduly jsou vystaveny rázům a vibracím provázejícím provoz vozidla stejně jako moduly MVK Metal. To ovšem nepředstavuje problém. Vodiče jsou zde totiž zapojeny do pružinových svorek, zajišťujících spolehlivý kontakt. Svorky jsou přitom velmi dobře přístupné.
 
Důležité je také to, aby sběrnicový rozvod byl neustále napájen, bez jakéhokoliv přerušení. Kritická je z tohoto hlediska fáze spouštění motoru vozidla, kdy startér spotřebovává mnoho energie. Může se stát, že poklesne nebo bude i úplně přerušena dodávka napájecího napětí, třeba krátkodobě, ale podle těch nejhorších představ možná i na několik sekund. V takových případech pomáhá udržet napětí 24 V k napájení řídicího systému a sběrnicového rozvodu vyrovnávací modul Murrelektronik MB Cap (obr. 5).
 
Ve výsledku je Berthold Halder s produkty a systémy od společnosti Murrelektronik nanejvýš spokojen: „Pomáhají nám dosahovat toho, co je pro nás důležité – že náš stroj pracuje a že nestojíme v lese v horku nebo v dešti a neztrácíme čas při hledání závad.“ Jde o komponenty s malými rozměry, ale velkým přínosem.
Obr. 1. Odkorňovač firmy Halder
Obr. 2. Detail práce odkorňovače
Obr. 3. I/O modul MVK Metal na stroji
Obr. 4. V podružných ovládacích stanovištích jsou I/O moduly Cube20
Obr. 5. Vyrovnávací modul napájení MB Cap