Kaufbeuren, 17.09.2021 – Getrieben vom Wunsch nach mehr Effizienz, Bedienkomfort und Assistenzsystemen bis hin zum autonomen Betrieb, sollen mobile Arbeitsmaschinen immer intelligenter werden. Damit die Maschinenhersteller diese Kundenwünsche realisieren können, brauchen sie smarte Steuerungstechnik – wie die ESX.4cs-gw von STW.
Die landwirtschaftlichen Flächen werden von Schwärmen von Farmrobotern bewirtschaftet, in unseren Innenstädten sind autonome Miniaturkehrmaschinen unterwegs – aktuell sind diese Anwendungen noch (nahe) Zukunftsvisionen, doch der Trend zum autonomen Fahren und Arbeiten ist auf den Feldern, Baustellen, der Infrastruktur sowie der Lagerlogistik klar erkennbar. Um diesen Entwicklungen gerecht zu werden – von Smart Farming bis Baustelle 4.0 –, müssen insbesondere Zulieferunternehmen am Puls der Zeit agieren und Maschinenherstellern entsprechend smarte Technologie zur Verfügung stellen.
STW aus Kaufbeuren unterstützt OEMs mobiler Arbeitsmaschinen seit mehr als 35 Jahren mit innovativen Elektronikkomponenten. Für anspruchsvolle Applikationen mit hohem Automatisierungsgrad hat das Unternehmen die ESX.4cs-gw entwickelt. Der Controller ist das erste Steuergerät von STW, das auf der neuen Aurix-Architektur basiert. Christian Klausner, Director Product Management bei STW, erklärt: „Wir haben unsere Aurix-Plattform vom TÜV nach IEC 61508 bis SIL 2 zertifizieren lassen. Künftige Steuerungsgenerationen werden auf dieser Plattform aufbauen und sind somit von Haus aus für die Herausforderungen der funktionalen Sicherheit von morgen gerüstet. Damit festigen wir unseren Anspruch, die Safety-Spezialisten für mobile Arbeitsmaschinen zu sein.“ Ebenfalls wichtig bei Steuergeräten für Bau-, Land-, Forst- und Kommunalmaschinen: die STW-typische Robustheit der Komponenten. Für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen verfügt die Steuerung im Aluminium-Druckgussgehäuse deshalb über Schutzart bis IP6k9k und kann bei -40 °C bis 85 °C betrieben werden.
Die ESX.4cs-gw agiert im Fahrzeug als zentraler Gateway-Controller, über den weitere CAN-Controller und I/O-Module angebunden werden können. Insgesamt stehen hierfür sechs CAN-Bus und 5 Ethernet-Schnittstellen zur Verfügung. Der gemanagte Ethernet-Switch der ESX.4cs-gw ermöglicht es, auch datenintensivste Signale wie etwa Videobilder von Kamerasystemen gezielt zu Anzeige- oder Bediengeräten zu übertragen. Dank Data-Forwarding muss die ESX.4cs-gw hierzu keine Prozessorleistung vorhalten. Optional ist es möglich, BroadR-Reach® und einen 1 Gbit/s Ethernet-Port über den Switch zu betreiben. Selbstverständlich kann die Steuerung auch an Telemetrieeinheiten angebunden werden, um Maschinen remote zu monitoren. Die Signalverarbeitung übernimmt der Infineon Aurix Prozessor der ESX.4cs-gw mit 3 x 300 MHz.
Steuerungsarchitektur dezentral aufbauen
Solche dezentralen Steuerungsnetzwerke hat BHS Intralogistics mit Hilfe der ESX.4cs-gw in seiner autonomen mobilen Transportplattform iShuttle realisiert. Die ESX.4cs-gw arbeitet in dieser Maschine als Mastersteuerung, über CAN sind zwei weitere ESX.3ios-Controller angebunden, die Connectivity und Sensorik-Optionen der Transportplattform erweitern.
Ähnliche Systemarchitekturen sind beispielsweise auch in der Landtechnik in Verbindung mit Anbaugeräten denkbar. Auch dort kann die ESX.4cs-gw als zentraler Knoten- und Rechenpunkt dienen, I/O-Module können die Signale der Aktoren und Sensoren an die Steuerung übermitteln, zusätzliche Steuerungen sind nicht notwendig. Falls nötig, sind im STW-Steuerungsbaukasten alle Recheneinheiten und I/O-Module auch mit entsprechender Safety-Zertifizierung nach IEC 61508 bzw. EN ISO 13849 verfügbar. So lassen sich funktional sichere Applikationen bis SIL 2 bzw. PL d realisieren.
Programmierung leicht gemacht
Die Steuerung vom Typ ESX.4cs-gw unterstützt vollumfänglich das Open Source Entwicklungs- und Lifecycle-Tool openSYDE von STW. Die Applikationssoftware kann variabel in C oder auch gemäß IEC 61131-3 programmiert werden. Durch die logi.CAD 3-IDE kann die Programmierung in C und IEC61131-3 auch kombiniert werden. Die logi.CAD-3-Integration ermöglicht einen besonders intuitiven Programmierungsprozess. Das Software-Tool bietet unter anderem einen leistungsstarken ST-Editor (Strukturierter Text) und den grafischen FBD-Editor (Funktions-Baustein-Sprache) sowie eine komplette Datenablage im ASCII-Format. „Unser Ziel ist es, die Komplexität des Programmierungs- und Konstruktionsprozesses deutlich zu reduzieren. Mit openSYDE haben wir ein Werkzeug, das stetig weiterentwickelt wird, dadurch stets auf dem neuesten Stand der Technik und Normung ist, und den Aufwand funktional sichere Maschinen und Anwendungen zu entwickeln gering hält“, erläutert Christian Klausner.
Über openSYDE lassen sich zudem bestehende Maschinen und Systeme – auch funktional sicher – konfigurieren, verwalten und updaten. Eine große Zahl vorinstallierter Widgets in openSYDE ermöglicht es, Datenpools, die über CAN oder Ethernet zur Verfügung stehen, grafisch und übersichtlich dargestellt in HMIs oder Cloud-Lösungen zu nutzen. Zahlreiche Komfortfunktionen wie Stromregler und Rampenfunktionen für Ausgänge oder Frequenzmittelung für Eingänge sind bereits integriert. Für die Applikation des Kunden stehen 16 MB externer und 8 MB interner Flash-Speicher, 2MB Ram und ein 32 kB EEPROM zur Verfügung.
Mit der ESX.4cs-gw steht Herstellern von innovativen Maschinen eine Master-Steuerung zur Verfügung, welche den Aufbau dezentraler Systemarchitekturen vereinfacht und den Programmierungsaufwand in Verbindung mit openSYDE reduziert. Funktional sichere Anwendungen lassen sich - STW typisch - intuitiv und anwenderfreundlich realisieren.
Über STW
Als international tätiges Unternehmen mit Headquarter in Kaufbeuren, stehen wir seit 35 Jahren für die Digitalisierung, Automatisierung und Elektrifizierung mobiler Maschinen. Mit generischen oder kundenspezifischen Produkten, Systemen und Lösungen, die in unserer Zentrale in Deutschland entwickelt und gefertigt werden, unterstützen wir unsere Kunden auf ihrem Weg, mit innovativer Technik ihre Maschinen zu den besten der Welt zu machen.
Ergänzt durch Partnerprodukte und begleitet durch unsere Schulungs-, Support- und Systemteams helfen wir mittelständischen Unternehmen und großen OEMs, die Leistung und Effizienz ihrer Maschinen zu steigern und die Sicherheit zu erhöhen. Durch die Kommunikation zwischen den Maschinen und die Vernetzung mit Cloud-Plattformen und Diensten von Partnern ermöglichen wir die Integration der mobilen Maschine in Geschäftsprozesse.
