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Industrielle Automation 5/2015

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Industrielle Automation 5/2015

STEUERN UND ANTREIBEN

STEUERN UND ANTREIBEN Auf dem Prüfstand Intelligente Steuerungen bieten ideale Testbedingungen für Traktoren im Rollenprüfstand Marcel Kohn Damit Landwirte praxisnahe Informationen über Leistungsfähigkeit, Verbrauch und Emission eines Traktors erhalten, werden im Rollenprüfstand Belastungsszenarien simuliert, die auf typischen Feld- arbeiten basieren. Im Gegensatz zur bisherigen Vorgehensweise bewegt sich der Traktor dabei nicht mehr von der Stelle. Realisierbar wird dies durch intelligente Steuerungen, die gleichzeitig eine Simulation im Gebäude ermöglichen. Im Frühjahr 2015 ist der neue DLG-Power- Mix-Rollenprüfstand der Deutschen Land - wirtschafts-Gesellschaft e.V. (DLG) in Groß- Umstadt in Betrieb genommen worden. Hier lässt sich die Energieeffizienz von Traktoren unter 14 verschiedenen, praxisrelevanten und dynamischen Belastungszyklen erfassen. Im Erdgeschoss befindet sich der Rollenprüfstand, im Untergeschoss sind ein Rollenkeller sowie Technikräume. Die Technikzentrale für Lüftung, Kühlung und Abluft ist im Dachgeschoss untergebracht. Die technische Gebäudeausrüstung (TGA) verantwortet die Firma Entega Energieeffizienz aus Darmstadt. Für die MSR-Technik war Stefan Helbig von Entega zuständig. Er Marcel Kohn, Fachjournalist aus Bruchsal bei Viatico Strategie und Text griff für die Automation auf speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) von Saia Burgess Controls (SBC) zurück, dem Schweizer Spezia listen für Systeme der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik. Weltweit stärkster Rollenprüfstand Auf dem Rollenprüfstand sollen Leistungsund Kraftstoffverbrauchtests von Traktoren mit bis zu 1 000 PS möglich sein, ohne dass sich der Traktor von der Stelle bewegen muss. Zwei Stahlrollen mit jeweils 2 m Durchmesser und einem einstellbaren Achsabstand zwischen 2,05 und 6,00 m simulieren die Prüfbahn. Als Belastungseinheiten sind Elektromotoren im Einsatz, die das Fahrzeug antreiben können. Mit rund 35 t ist jede Einheit aus Rolle, Elektromotor und Motorhalterung stabil genug für Achs- lasten von bis zu 30 t. Die maximal übertragbare Zugbelastung pro Rad beträgt 135 kN. Neben der Belastungsmöglichkeit über die Rollen zählen auch die parallelen Belastungsmöglichkeiten über die Heckzapfwelle (1 000 PS, 7 000 Nm) und die hydraulischen Steuergeräte (bis rund 200 PS, 600 l/min) zu den Merkmalen des Prüfstands. Diese Daten machen den Power-Mix zum weltweit stärksten Rollenprüfstand. Ist der Traktor „in Bewegung“, sorgt die Klimaanlage durch den Austausch von 100 000 m³ Luft pro Stunde für eine gleichbleibende Raumtemperatur von 25 °C in der Prüfzelle. Für die Luftführung von Außen-, Um- und Fortluft sorgen je drei Belimo MP Antriebe, die in einer Kaskade mit einem max. Öffnungsgrad von 60 % die Prüfraumkonditionen herstellen. „Wir messen die Luftmengen über die Klappen ein und integrieren die Kaskade über die ermittelte Kennlinie in die Steuerung PCD3. M5540 von SBC“, erläutert Helbig. Ideale Temperaturregelung dank MSR-Technik Die Heizungsanlage besteht aus einer Luft- Wasser-Wärmepumpe mit ca. 60 kW Leistung, einem Heizkreisverteiler und drei angeschlossenen Heizgruppen, bestehend aus statischen Heizflächen im Gebäude, Lufterhitzer in der Prüfhalle und der Heizkreis-„Raumluftanlage“. Im Regelfall beheizt die RLT-Anlage das Gebäude, je nach Bedarf können die statischen Heizflächen und Umluft-Heizgeräte zugeschaltet werden, ausgelöst vom Zeitprogramm der DDC-Software von SBC. Die Regelungsfunktionen des Heizungsregelkreises sind witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung mit Maximalbegrenzung der Vorlauftemperatur, Stand by- Betrieb, Frostschutz und Pumpen-Blockierschutz. Im Taktbetrieb gibt die Software die Mindesteinschaltzeiten und Mindestausschaltzeiten der Wärmepumpe vor. In der Automatikstellung wird die Wärmepumpe über ein Zeitprogramm freigegeben. Auf der DDC sind alle sicherheitstechnischen Einrichtungen wie STB, Störung, maximaler Betriebsdruck, Wassermangel und Not-Aus nur als Störanzeige aufgeschaltet. Die Kälteanlage besteht aus zwei parallelgeschalteten Kältemaschinen zur Erzeugung von Klimakaltwasser, einem trockenen Kühlturm und vier angeschalteten Kühlkreisen für Raumluft-, Prüfstandluft-, Prüfstandtechnik- und Kraftstoffverbrauchsmessungskühlung. Die Kältemaschinen haben eine Leistung von je etwa 300 W und werden durch DDC über ein Zeitprogramm angefordert. Je nach Bedarf der Kälteleistung erfolgt die Regelung der Kältemaschinen. Die Regelgröße ist die Temperatur des nachgeschalteten Kaltwasser-Puffer- 28 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2015

STEUERN UND ANTREIBEN speichers. Zur Erfassung des Volumenstroms im Kältenetz sind die Kaltwasserzähler mit M-Bus-Schnittstelle von SBC ausgestattet. Luft-Überströmung durch Unterdruck vermeiden Die Lüftung des Gebäudes gliedert sich in die raumlufttechnische Anlage (Raumlüftung), die lufttechnische Anlage (Prüfstandbe lüftung) und die Abluftanlage (Abgasanlage). Die lüftungs- und raumlufttechnischen Anlagen sowie Teile der Prüftechnik müssen mittels Kaltwasser gekühlt werden. Die Erzeugung erfolgt durch die wassergekühlten Kältemaschinen. Die Systemtemperaturen liegen dabei zwischen sechs und zwölf Grad Celsius. Zur Rückkühlung der Kondensatorleistung der Kältemaschinen benötigt die Anlage Kühlwasser. Die Rückkühlung erfolgt in einem außerhalb des Gebäudes aufge bauten Trockenkühlturm. Um die vorgegebenen Prüfparameter einzuhalten, muss die Prüfzelle je nach Umgebungs- und Prüfstandbedingungen gekühlt oder beheizt werden. Lüftungsgeräte im Untergeschoss versorgen den Prüfstand mit konditionierter Luft. Temperaturüberwachung mit mobilem Sensor Die Anlage ist durchgängig in der Netzform TN-S verdrahtet. Das Lüftungskonzept entspricht einer energetisch optimierten Betriebsweise der lufttechnischen Anlage, die durch die zugehörige Regelungstechnik von SBC im zum Prüfstand zugehörigen Anlagenschaltschrank realisiert ist. Die Ablufttemperatur ist ungeregelt und ein Ergebnis des Wärmeeintrags des Prüflings und der festen Einblastemperatur von 25 °C. In der Spitze kann sie bis zu 62 °C erreichen. Die Zuluft-Temperatur wird am Zuluft-Austritt in der Zelle auf 25 °C geregelt. Ein mobiler Sensor überwacht die Temperatur vor dem Prüfling. Sie darf 25 ± 2 °C nicht überschreiten. Eine Abgasanlage führt die während den Tests entstehenden Motorenabgase von der Abgasmesseinrichtung in der Prüfhalle bis zur Schornsteinmündung. Einen Abgasventilator und den erforderlichen Schalldämpfer installierten die Techniker im Untergeschoss direkt neben den Schornstein. www.saia-pcd.de Das Lüftungskonzept ist energetisch optimiert; die zugehörige Regelungstechnik im Schaltschrank konzipierte Saia Burgess Controls Edelstahl mit Feingefühl! Dünnschichtmesszellen aus Edelstahl • Für Relativdruck • Einsatzbereich standardmäßig bis 200 °C • Messbereiche von 0 … 25 bar bis 0 … 3000 bar • Mit integriertem Temperatursensor Messetermine Agritechnica, Hannover 08.11. – 14.11.2015 Halle 15, Stand F53 SPS/IPC/DRIVES, Nürnberg 24.11. – 26.11.2015 Halle 7, Stand 150 Sensor-Technik Wiedemann GmbH · Am Bärenwald 6 · 87600 Kaufbeuren · Deutschland · Telefon: +49 8341 9505-0 Internet: www.sensor-technik.de