Společnost Iturri sází při hašení požárů na řídicí techniku pro mobilní aplikace
„Mozek“ vozidla: centrální řídicí jednotka CR711S od ifm.
Přes oheň i vodu s ifm
Ať už v hasičském voze, nebo v kontejneru pro těžká zařízení: Bez elektrické řídicí techniky dnes při hašení požárů nefunguje téměř nic. Společnost Iturri je globálním výrobcem podvozků pro požární automobily. Již více než 20 let se spoléhají na řídicí řešení pro mobilní aplikace od společnosti ifm, specialisty na automatizaci.
Při hašení požárů není na prvním místě jenom rychlost. Stejně důležitá je i spolehlivost použitého materiálu. Musí dokonale fungovat i v extrémních podmínkách, jako je teplo nebo voda. Vždy je součástí akce: moderní řídicí technika, která je klíčová pro fungování různých hasičských vozidel.
Společnost Iturri sídlí ve Wilnsdorfu v regionu Siegerland. Výrobce patří do stejnojmenné mezinárodně působící skupiny společností. Ta má kořeny ve Španělsku a specializuje se na konstrukci hasičských vozidel na míru.
V německém závodě se ročně vyrobí a dodá přibližně 80 až 100 hasičských a speciálních vozidel. Kromě hasičských vozů zahrnuje portfolio zejména vozidla těžké techniky, vozidla pro ochranu životního prostředí, velitelská vozidla a vozidla pro hygienu na staveništi. Mezi národní a mezinárodní zákazníky patří obce, průmyslový sektor a letiště.
Lesní hasičský vůz
V současné době je zvláštní pozornost věnována vozu na hašení lesních požárů, který vyvinula společnost Iturri. Jedná se o extrémně terénní vozidlo s pohonem všech kol, které zvládá nejen extrémní úhly svahů a stoupání, ale také překonává svahy se sklonem přes 30 stupňů. V tomto vozidle se snoubí veškeré know-how, které tato původně španělská společnost dokázala za desítky let nashromáždit během lesních požárů na jihu Evropy. Vozidlo je například opatřeno speciálním nátěrem, který je odolný proti požáru a díky speciální tepelné izolaci chrání cestující v kabině řidiče před extrémními teplotami v blízkosti požáru. Brzdová vedení a elektrické kabely jsou opláštěny žáruvzdorným materiálem a jsou tak chráněny před teplem a mechanickým poškozením.
Zvláštností vozidla je jeho systém vlastní ochrany: vodní trysky namontované na vnější straně vozidla v případě potřeby postříkají okna a pneumatiky proudem vody. To umožňuje vozidlu uniknout okolním stěnám požáru a v nouzové situaci se evakuovat pouhým průjezdem skrz oheň. Vozidlo má samostatnou nádrž na vodu o objemu 500 litrů a vlastní čerpací systém pro tento systém ochrany.
Hustě zalesněné oblasti v Německu, například v Dolním Sasku a Braniborsku, jsou v posledních letech také stále častěji postihovány lesními požáry. Dotčené spolkové země se proto rozhodly zakoupit tyto speciální vozy pro hašení lesních požárů od města Wilnsdorf.
Vozidlo pro hašení lesních požárů „CCFM 3000“ má vynikající terénní schopnosti a je vybaveno nejmodernější řídicí technikou.
Centrální řídicí funkce
Moderní hasičské vozy se neobejdou bez komplexní řídicí techniky. O různé řídicí a regulační úlohy na palubě různých vozidel se stará centrální PLC s podporou mnoha senzorů.
Hasivo, které se skládá například z vody s přídavkem smáčedla, se přesně dávkuje pro daný typ požáru pomocí snímačů průtoku. Dávkovací čerpadlo potřebné k tomuto účelu je řízeno PLC prostřednictvím signálu CAN. Hasiči mohou prostřednictvím ovládacího panelu s grafickým displejem nastavit a odečíst dávkování, které bylo zvoleno speciálně pro daný typ požáru.
Tlakové senzory zjišťují tlak vody v proudovém potrubí a řídí čerpadlo pro požadovaný objemový průtok a tlak. Toto čerpadlo je poháněno pomocným pohonem motoru vozidla. Řídicí jednotka reguluje otáčky dieselového motoru tak, aby nastavená hodnota tlaku vody zůstala konstantní. K tomuto účelu se používá rozhraní CAN s protokolem J1939 k motoru vozidla.
Další zařízení, jako je speciální signalizační systém (blikající modré světlo a siréna) nebo jiná signální světla a osvětlení pro zajištění místa mimořádné události, jsou zobrazována a ovládána prostřednictvím monitoru a řízena centrálním PLC. Dveře nebo rolety jsou monitorovány pomocí indukčních snímačů, protože vozidlo může vyjet pouze tehdy, když jsou zavřené.
V řídicí jednotce jsou uloženy i logické operace. Příklad: při aktivaci sirény se musí automaticky zapnout i modré světlo. Modré světlo však může svítit i bez sirény. Zadní výstražné zařízení (žlutá světla LED) se smí používat pouze při pomalé jízdě a nad určitou rychlostí se musí automaticky vypnout. Řídicí jednotka přijímá hodnotu rychlosti přímo z řídicího systému vozidla prostřednictvím sběrnice CAN.
Tlakové senzory na principu hydrostatického měření sledují hladinu vody a hasiva v nádržích vozidla a zobrazují ji na různých displejích v kokpitu a v zadní části vozidla.
Snímač náklonu na podvozku vozidla určuje úhel náklonu v podélném a příčném směru vozidla. V závislosti na stavu nádrží s hasivem a rychlosti vozidla řídicí jednotka určuje kritické úhly náklonu a včas varuje řidiče – vizuálními a akustickými signály včetně hlasového výstupu.
Hygienická stanice RO/RO je rovněž vybavena řídicí technikou a grafickým ovládacím panelem.
Vysoké nároky
Tyto příklady ukazují, jak rozsáhlé a složité jsou požadavky na centrální řídicí jednotku. Společnost Iturri se v tomto ohledu již léta spoléhá na řešení od společnosti ifm, která se specializuje na automatizaci.
Jens Schöler, programátor ve společnosti Iturri: „V minulosti se řídicí funkce realizovaly pomocí běžného zapojení. Poté výrobci vozidel přešli na sběrnici CAN. Do té doby používané řídicí jednotky to nezvládaly. Poté jsme testovali různé řídicí jednotky od různých výrobců a řídicí jednotka ifm nejlépe vyhovovala našim požadavkům. Zahrnovala vše, co jsme potřebovali, a to za dobrou cenu. Proto jsme si vybrali ifm.“
Společnost ifm nabízí na základě své produktové řady ecomatmobile výkonné řídicí jednotky, displeje, ovládací jednotky a I/O moduly pro mobilní použití. Ve srovnání se svými protějšky pro průmyslové prostředí jsou tyto komponenty navrženy pro specifické požadavky na použití ve vozidlech. Například kryty jsou speciálně utěsněné a lze je namontovat i mimo kabinu řidiče. Extrémní teploty, jako je horko nebo mráz, na ně nemají o nic větší vliv než nárazy a vibrace. Skříně jsou rovněž odolné vůči EMC (elektromagnetické rušení).
Dr. Ing. Klaus Kutzner, zástupce vedení společnosti Iturri: „EMC je pro naše vozidla důležitým požadavkem. Označení E musí mít všechna elektrická zařízení instalovaná ve vozidle, například rádia, modrá světla a také elektronická řídicí jednotka. Společnost ifm je jedním z mála výrobců, kteří nabízejí řídicí komponenty a senzory s tímto označením E.“
Systém vlastní ochrany kropí okna a pneumatiky proudem vody. To znamená, že vozidlo může v případě nouze projíždět i stěnami požáru a samostatně se evakuovat.
Výkonná řídicí jednotka
Moderní vozidla a mobilní stroje potřebují pro zpracování velkého množství vstupních a výstupních signálů velmi výkonnou řídící elektroniku. Speciálně pro tento účel byla vyvinuta nová třetí generace řídicí jednotky ecomatController. Má dva nezávislé interní PLC – jeden z nich je certifikovaná bezpečnostní řídicí jednotka.
Řídící elektronika je integrována do kompaktního kovového pouzdra s předními, zakódovanými, centrálními konektory pro mobilní použití, které poskytují všechna potřebná připojení pro vstupy a výstupy, komunikaci a programování. Stavové RGB LED-diody ukazují nejdůležitější systémová hlášení.
Jádro kontroleru, které bylo navrženo v souladu s platnými standardy pro elektroniku v mobilních aplikacích, je jedním z nejmodernějších vícejádrových 32-bitových procesorů s taktovou frekvencí 300 MHz. Jeho 6 Mbitová paměť zahrnuje 1Mbitový systém ukládání souborů.
Řídicí jednotka ecomatmobile je vybavena komunikačním rozhraním CAN. Ty se používají pro komunikaci s vozidlovými jednotkami prostřednictvím protokolu J1939. Ostatní komponenty podvozku vozidla, jako jsou signalizační houkačky, světla, senzory prostředí nebo couvací kamery, komunikují přes druhé rozhraní CAN prostřednictvím protokolu CANopen.
Použitá řídicí jednotka CR711S nabízí 60 vstupních/výstupních portů. Vstupy lze konfigurovat jako digitální, frekvenční nebo analogové vstupy s diagnostickou funkcí nebo jako vstupy pro měření odporu. Analogové vstupy umožňují měření proudu a napětí. Výstupy lze konfigurovat jako digitální nebo PWM s diagnostickými schopnostmi, s nebo bez řízení proudu. Další porty jsou k dispozici prostřednictvím modulů CAN I/O.
Programování se provádí prostřednictvím standardizovaných jazyků podle IEC 61131-3. Tvorbu programů usnadňuje skutečnost, že ifm nabízí bezplatné knihovny funkcí, například funkční bloky specifické pro výrobce pro komunikaci se vznětovým motorem prostřednictvím protokolu J1939.
Důležité funkce lze zvolit na displeji ecomatu CR0452. Na této stránce displeje lze nastavit dávkování smáčedla.
Vizualizace a obsluha
Lesní hasičský vůz má tři rozhraní HMI (Human Machine Interfaces) od společnosti ifm, dvě z nich v kabině řidiče a jedno v zadní části vozidla. Příslušné parametry vozidla a hasiva se hasičům zobrazují prostřednictvím přizpůsobených vizualizací s jasnými symboly. Pomocí snadno přístupných tlačítek může obsluha přepínat displeje nebo měnit procesní hodnoty.
Zde použité zobrazovací a ovládací jednotky CR0452 a CR1082 od ifm mají také integrovaný PLC se vstupními/výstupními porty a rozhraním CAN. Společnost Iturri používá tyto decentralizované řídicí jednotky v rozhraních HMI pro předběžné zpracování dat. Například naměřené hodnoty ze snímačů prostředí (včetně venkovní teploty, kvality vzduchu, směru a rychlosti větru) jsou předem zpracovány v řídicí jednotce displeje a přeneseny do hlavní řídicí jednotky jako hotový soubor dat. To nejen zjednodušuje tvorbu programu v tomto bodě, ale také zajišťuje efektivní průběh procesu.
Obrázek 1: Řidič může ovládat všechny speciální funkce a agregáty prostřednictvím programovatelného grafického displeje CR1082 v kokpitu. Obrázek 2: Tlakový snímač se schválením typu E1 pro zjišťování tlaku vody v proudovém potrubí.
Partnerství ifm
Společnost Iturri úzce a partnersky spolupracuje se společností ifm v oblasti řídicí techniky již více než 20 let.
Jens Schöler vysvětluje, čeho si na ifm cení: „Jednou z velkých výhod spolupráce s ifm je, že ifm nabízí hotové softwarové moduly pro mnoho funkcí, například pro připojení k podvozkům různých známých výrobců vozidel. Tyto moduly si můžeme zdarma stáhnout z webových stránek ifm. Hodně nám to pomáhá. Všechny řídicí programy si píšeme sami. I zde můžeme počítat s podporou ifm, například když se používají nové displeje a je třeba vytvořit nebo upravit program. Společnost ifm nám poskytla specializované kontakty, které k nám také dojíždějí a pomáhají nám s realizací na místě. To je obrovský přínos ifm. Existují i další renomovaní výrobci. Když tam zavolám, někdy mohu dlouho a marně čekat na podporu. Ale u ifm dostanu rychlou pomoc buď po telefonu, nebo mě navštíví jejich servisní pracovníci.“
Závěr
Rozsáhlé řídicí funkce na pozadí, včetně komplexní senzorové technologie a intuitivních vstupních displejů, zajišťují, že se hasiči mohou soustředit na svůj hlavní úkol v terénu: účinné hašení požárů. Se společností ifm jako dlouholetým partnerem může společnost Iturri tento požadavek plně splnit.