Technisches Know-how

Fundierte technische Expertise als Schlüssel zum Erfolg: Systemkonzept und Simulation…

Der Systemansatz:

Neben den im Lastenheft vorgegebenen technischen Daten haben die Ingenieure von Bosch Rexroth einen wesentlichen Beitrag zur Gestaltung des Gesamtsystems geleistet, insbesondere:

• Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems in den einzelnen Betriebsphasen,
• Optimierung des Energieverbrauchs der Anlage,
• Optimierung der Leistungsverbrauchsspitzen,
• Strategien für Anlagensteuerung und -überwachung,
• Funktionen der Aufzugsanlage insgesamt und Definition der Schaltsequenzen unter Berücksichtigung des Fahrkomforts für die Passagiere,
• Optimierung der eingesetzten Regler,
• Einbau von Redundanzen in die Hydraulik und Festlegung der Abfolge für den Funktionsselbsttest zur Optimierung der Anlagenverfügbarkeit.

Realistisches Abbild der Realität durch leistungsfähige Simulationstools:

Was leisten Simulationstools?

Simulationstools sind ein wichtiges Element für den Systemansatz. Sie erlauben es per Computerberechnung das statische und dynamische Verhalten eines Gesamtsystems und damit seine Auslegung zu überprüfen – und das schon lange vor der Produktion.

Simulation einmal praktisch: Beispiel Projekt Eiffelturm

Im Rahmen des Eiffelturmprojektes nutzte Bosch Rexroth die Möglichkeiten modernster Simulationstools, um vorab ein realistisches Modell der Hydraulik, der Mechanik und des Steuerungssystems zu erzeugen:

• Mechanikmodell: erstellt unter ADAMS.MSC 2003© durch die Firma DEP Engineering,
• Hydraulik- und Steuerungsmodell erstellt mit MOSIHS (Bosch Rexroth Entwicklung),
• Verknüpfung und Verwendung der beiden entwickelten Modelle durch Bosch Rexroth.

Anhand dieses Modells simulierten die Ingenieure ausgewählte Betriebsarten und überprüften das Verhalten des Gesamtsystems beim Aufwärts- und Abwärtsfahren beispielsweise bei verschiedenen Nutzlasten.

Umfassende Simulation folgender Aspekte:

• Überprüfung der Systemparameter, Drücke, Durchflüsse an verschiedenen Punkten des Kreislaufs, benötigte Leistung/Drehmomente für Elektromotoren, maximale Schwenkwinkel der Hydraulikpumpen, Druckverluste insgesamt im Hydrauliksystem, auf die Hydraulikaktuatoren einwirkende Kräfte, Positionen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungswerte der Hydraulikzylinder/der Aufzugskabinen,
• Untersuchung und Optimierung der Regler zur Steuerung von Position/Geschwindigkeit/Beschleunigung der Kabinen unter Berücksichtigung der wesentlichen Elastizitätswirkungen durch die Seile und die Mediensäulen im Hydrauliksystem, Überprüfung des Gesamtsystems auf einwandfreie Steuerbarkeit,
• Simulation des Gesamtverhaltens bei verschiedenen Abtastraten der Steuerung und verschiedenen Auflösungen des Messsystems,
• Simulation des Gesamtverhaltens unter Einwirkung von Fehlern oder Störungen (z. B. Reibungen am Schlitten, interne Reibung an den Hydraulikaktuatoren, Hindernisse/Ungenauigkeiten an den Fahrschlittenschienen usw.).

Vorteil: Es muss kein einziges Teil gefertigt werden, um:

• die Auslegung der Elemente und ihr Zusammenspiel zu überprüfen,
• Strategien zur Anlagensteuerung für das Regelungssystem zur Positionierung und Beschleunigung der Kabinen zu definieren. Dieser Punkt ist entscheidend, er vereinfacht und beschleunigt deutlich die Inbetriebnahme,
• die Wirkung der einzelnen systembildenden Elemente auf das Gesamtverhalten genau zu verstehen und potenziell kritische Parameter zu identifizieren. Dadurch ist es möglich:
  • besondere technische Spezifikationen für die entsprechenden Teilsysteme abzuleiten (z. B. Mindestauflösung für Messsysteme, höchste zulässige interne Reibung der Aktuatoren, Grenzwerte zur Erkennung von Betriebsstörungen),
  • vorbeugend Gegenmaßnahmen festzulegen und umzusetzen, um eventuell später bei Inbetriebnahme der Anlage auftretende Schwierigkeiten lösen zu können.

KURZUM : EINE HOHE ENGINEERINGSQUALITÄT

Beispiel: die Ausgleichfunktion

Die Ausgleichfunktion sorgt dafür, dass die Kabine beim Ein- und Aussteigen der Passagiere auf den Etagen stets bündig an den Boden anschließt, ohne eine Stufe zu bilden, die ein Hindernis für Personen mit eingeschränkter Mobilität und ganz allgemein für den Nutzungskomfort der Aufzugsanlage darstellen würde. Variationen der Nutzmasse verändern insbesondere die Länge der Seile, an denen die Kabinen aufgehängt sind. Ohne Nachregelung durch die Ausgleichfunktion können störende Auf- oder Abwärtsbewegung der Kabine entstehen, die bis zu mehreren zehn Zentimeter betragen. Dieses Phänomen lässt sich an allen Seilanlagen beobachten, ist an der Aufzugsanlage des Eiffelturms angesichts der außergewöhnlichen Seillänge von rund 400 Metern jedoch besonders stark ausgeprägt.

Diese Funktion wurde besonders gründlich untersucht, unter anderem mithilfe der Simulationstools.

Ebenso wie bei den verknüpften Simulationen zum Gesamtsystem konnte anhand dieser Simulationen nicht nur die statische und dynamische Auslegung der Ausgleichsysteme überprüft, sondern auch ein höchst spezifisches Positionsregelprinzip für die Kabinen auf den Etagen beim Ein-/Aussteigen der Passagiere unter Berücksichtigung des verwendeten dynamischen Gesamtsystems definiert, validiert und vorab optimiert werden.

Auch hier ließen sich auf diese Weise die kritischen Anlagenparameter bestimmen (z. B. interne Reibung, Steifigkeit der Seile) und vorbeugende Gegenmaßnahmen definieren, die bei Schwierigkeiten während der endgültigen Inbetriebnahme herangezogen werden konnten.