Komplettlösung Züge werden automatisch gewaschen

Automatische Zugwaschanlagen funktionieren ähnlich wie klassische Autowaschanlagen, jedoch mit einem Unterschied: In einer Zugwaschanlage bewegt sich nur der Zug. Die Bürsten drehen sich natürlich, aber sie bewegen sich nicht am Fahrzeug entlang. Wie Autos werden auch Züge mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit durch die Waschanlage gefahren, während motorgetriebene Bürsten den Schmutz abwaschen. Das Unternehmen FDI+ mit Sitz in der westfranzösischen Vendée-Region hat sich als Entwickler und Hersteller von Waschanlagen für Züge und Straßenbahnen etabliert. Mit guten Beziehungen zu europäischen Bahnbetreibern und anderen Organisationen in der Bahnindustrie entwickelt das Unternehmen sein Produktportfolio kontinuierlich weiter, um die wachsenden Anforderungen dieser Kunden zu erfüllen.

Der Fahrer reguliert die Geschwindigkeit

Zum Antrieb der Bürsten und Pumpen stattet FDI+ seine neuesten Zugwaschanlagen mit 17 Motoren mit Leistungen von 2,2 bis 7,5 kW aus. Außerdem ist eine Vielzahl an Sensoren über die gesamte Anlage verteilt, da unter anderem der von den Waschbürsten ausgeübte Druck überwacht und dem Zugfahrer zurückgemeldet werden muss. Denn im Gegensatz zum Autofahrer passt der Zugführer die Geschwindigkeit des Zuges an den Waschvorgang an. Weil traditionelle Automatisierungskomponenten sehr aufwendig und teuer sind und anspruchsvollere Funktionen wie Fernüberwachung oder Fehlersuche nur schwer zu implementieren waren, suchten die Ingenieure eine bessere Lösung.

Direkte Verbindung

Als passende Lösung erwies sich eine Kombination aus dem Verdrahtungs- und Kommunikationssystem SmartWire-​DT und der speicherprogrammierbaren Steuerung XC152 von Eaton. Mit SmartWire-DT entfällt die konventionelle Steuerverdrahtung und die in der Schaltanlage montierten Komponenten, wie Motorstarter, lassen sich direkt mit der SPS verbinden.

Die SPS greift nun über diese Verbindungslösung direkt auf die Betriebsdaten der angeschlossenen Motorstarter zu. Dadurch kann sie die aktuellen Betriebsströme der Motoren für den Antrieb der Waschbürsten ohne zusätzliche Geräte oder Verdrahtung kontinuierlich überwachen. Auf diese Weise lässt sich der Bürstendruck auf den aktuell im Waschprozess befindlichen Zugteil kontrollieren.

Die Steuerung XC152 bietet zahlreiche Kommunika­tions­möglichkeiten: Sie ist nicht nur mit einer integrierten SmartWire-DT-Schnittstelle ausgestattet, sondern unterstützt auch nahezu alle gängigen Netzwerk- und Feldbusprotokolle. Für die Zugwaschanlage wurde die Steuerung über einen CANopen-Feldbus mit den dezentralen Ein-/Ausgabemodulen verbunden. Zwei Frequenzumrichter PowerXL DA1 sind ebenfalls via CANopen eingebunden, um den Zugriff auf deren Betriebsdaten zu ermöglichen.

Die zwei dezentralen Touchscreen-HMI-Anzeigegeräte XV100 sind mit der SPS über Ethernet per Modbus kommunizieren. Die Anzeigegeräte sind entlang der Waschstraße angebracht. Während der Fahrt des Zuges durch die Anlage können sie Geschwindigkeitsanweisungen sowie Start- und Stopp-Befehle an den Fahrer weitergeben. Die Ethernet-Schnittstelle der XC152 wird auch für die Ferndiagnose der Waschanlagen verwendet. So können die Ingenieure von FDI+ von jedem beliebigen Ort der Welt aus mit den Anlagen kommunizieren – für Diagnosezwecke, um Betriebsparameter zu ändern und um Programm-Updates zu installieren.

Echtzeitinformationen

Ergänzend wählte FDI+ die Motorstarter PKZ und PKE, um die Motoren an der Maschine zu steuern. Mit konventionellen Motorschutzschaltern ausgestattet sind die PKZ-Starter eine kostengünstige Lösung für viele Motoren. Durch den elektronischen Motorschutz des PKE können zudem aktuelle Werte über die Betriebsströme der Motoren bereitgestellt werden, wie man sie für die Überwachung des Bürstendrucks benötigt. Selbstverständlich sind beide Startertypen mit SmartWire-DT kompatibel.

FDI+ stattete gleich zwei Zugwaschanlagen mit dem Automatisierungssystem von Eaton aus, eine davon wurde nach Polen geliefert, die andere nach Dubai. Die Projektierung der Steuerungen erwies sich als einfach, und die Schaltschrankverdrahtung verlief wesentlich schneller als erwartet. Zudem konnten Verdrahtungsfehler beinahe ausgeschlossen werden, was ebenfalls zu einer schnelleren und einfacheren Prüfung und Inbetriebnahme der Maschinen führt. Außerdem profitieren Endnutzer von der erweiterten Überwachung des Bürstendrucks, der übersichtlichen Darstellung der Informationen zu den Antrieben auf den Touch-Panels sowie der Möglichkeit zur Ferndiagnose. „Mit der Automatisierungslösung von Eaton konnten wir Kosten senken, den Verdrahtungsaufwand um 40 Prozent reduzieren und die Funktionalität unserer Maschinen erweitern”, sagt Benoît Rôle, Automatisierungsingenieur bei FDI+.

Eingefangen: SmartWire-DT außerhalb des Schaltschranks

Das SmartWire-DT-Netzwerk ermöglicht, Sensoren und Aktoren im Feld in das Kommunikationssystem einzubinden. 99 Teilnehmer lassen sich so direkt mit der Steuerung verknüpfen, verteilt über eine Strecke von bis zu 600 m. An die IP67-Ein-/Ausgangsmodule können Anwender alle am Markt üblichen Sensoren und Aktoren mit M12-Stecker anschließen. Bei Sensoren mit eigener Versorgung kann durch Messung der Stromaufnahme überprüft werden, ob der Sensor angeschlossen ist. So können Anwender auf einfache Weise ihre Installation überprüfen. Zudem signalisiert das Modul vor Ort optisch aus jeder Einbauposition seinen Netzwerkstatus sowie eventuelle Diagnosemeldungen.