Startseite » Mess- & Prüftechnik »

Steuerungstechnik für automatisierte Dauerlauftests

Prüfstandsautomatisierung
Steuerungstechnik für automatisierte Dauerlauftests

Der Messtechnikspezialist MeasX entwickelte eine universelle und flexible Automatisierung für das heterogene Dauerlaufprüffeld des Motorgeräteherstellers Stihl. Die Lösung ermöglicht es, variable Prüfprogramme schnell und in hoher Qualität umzusetzen. Mit entscheidend ist dabei das effiziente Zusammenspiel der Automatisierungssoftware Twincat von Beckhoff mit Labview.

Heinz Rottmann, Abteilungsleiter Prüfstandstechnik Software von MeasX,
und Christian Lindemann, Produktmanagement I/O von Beckhoff

Inhaltsverzeichnis

1. Testvielfalt erfordert hohe Flexibilität
2. Mess- und Steuerungstechnik nahtlos integriert
3. Automation Interface als Dreh- und Angelpunkt
4. Bereit für neue Anforderungen
5. Ethercat-Messtechnik und Labview

Die MeasX GmbH & Co. KG, Mönchengladbach, konzipiert und realisiert seit 1981 kundenspezifische Mess-, Prüf- und Auswertesysteme für Anwendungen in den unterschiedlichsten Industriebereichen. Ein Schwerpunkt im Kompetenzfeld Prüfstandstechnik sind automatisierte Entwicklungsprüfstände. Für die Andreas Stihl AG & Co. KG (Stihl) realisierte der Messtechnikspezialist solch eine hocheffiziente Automatisierung für ein großes Dauerlaufprüffeld, bei dem das Ethercat- und Busklemmensystem sowie Twincat PLC der Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Verl, zum Einsatz kommen. Umgesetzt wurde diese Dauerlaufautomatisierung (DLA) in einer Kombination von Labview und Twincat. Stihl setzt das System mittlerweile unternehmensweit bei der Dauererprobung ein; ursprünglich entwickelt wurde es für die Prüfstände im hochmodernen Entwicklungszentrum am Stammsitz in Waiblingen bei Stuttgart.

Im Stihl-Entwicklungszentrum durchlaufen Prototypen und Seriengeräte – von Motorsägen über Heckenscheren und Trennschleifer bis hin zu Mährobotern – in einer dreistelligen Anzahl an Prüfkabinen rund um die Uhr parallel unterschiedlichste Last-, Funktions- und Lebensdauertests. Zu jedem Gerätemodell existiert ein detaillierter Prüfplan. „Die DLA-Applikation ist darauf ausgelegt, unterschiedlichste Geräte mit variierenden Konfigurationen verlässlich und performant zu testen“, erklärt Marco Tiskens, für das Stihl-Projekt verantwortlicher MeasX-Ingenieur. „Auf Grundlage eines einheitlichen, intuitiven Bedienkonzepts lässt sich jeder Versuch unkompliziert definieren, durchführen und überwachen. Damit wird auch der Wechsel zwischen verschiedenen Prüfabläufen sehr einfach.“

Testvielfalt erfordert hohe Flexibilität

Gesteuert werden die Prüfanlagen von einem Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6015 mit Twincat, der über einen Ethercat-Koppler EK1100 die Messdaten von zahlreichen Ethercat- und Busklemmen in Echtzeit erfasst. Als universelles I/O-System bieten die beiden Klemmensysteme die für Entwicklungsprüfstände erforderliche Flexibilität, wie Marco Tiskens erklärt: „Es ist kein separates Messsystem erforderlich und die Daten können ohne Aufwand zeitsynchron zu den Stellwerten erfasst werden. Zudem lassen sich Messkanäle einfach zur Beeinflussung des Prüfablaufs nutzen. Bei Bedarf werden zusätzliche oder andere Klemmen integriert. Ein Vorteil gerade im Dauertest ist die Stabilität und Robustheit der I/O-Klemmen, nicht zuletzt überzeugen sie hinsichtlich der Kosten.“

Beckhoff bietet One-Click Dashboard für Datenanalyse

Die verschiedenen Prüflinge und Prüfungen stellen unterschiedlichste Anforderungen an die Prüfstände. So benötigt das eine Gerät eine Kraftstoff-, das andere eine Wasser- und das nächste eine Stromversorgung. Insbesondere bei der präzisen und störungsfreien Messung von Temperaturen mit Thermoelementen spielt die kanalweise galvanisch getrennte Ethercat-Klemme EL3314-0002 ihre Vorteile aus. Bei den meisten Prüfläufen ist die Drehzahl eine weitere wichtige Messgröße, die mit den Ethercat-Klemmen aus der EL5xxx-Reihe im gleichen System und damit synchron zu allen anderen Messgrößen erfasst wird. Ergänzend dazu liefern Energiemessklemmen wichtige Daten zur Leistungsaufnahme des Prüflings.

An allen Prüflingen müssen unterschiedliche Parameter gemessen und gesteuert oder geregelt werden. Es soll aber auch der gleiche Versuch an einem anderen Prüfstand oder gar an einem anderen Standort möglich sein, trotz jeweils unterschiedlicher Hardware. Dies wird dadurch erreicht, dass die Definition der Messtechnik, der Messkanäle und des Prüfablaufs getrennt sind und erst zu Beginn der Messung der Auftrag entsprechend zu einem Prüfprogramm zusammengeführt werden.

Mess- und Steuerungstechnik nahtlos integriert

Für jeden Dauerlauftest sind in der Stihl-eigenen Versuchsdatenbank die zu messenden Kanäle und alle notwendigen Prüfparameter präzise festgelegt. Das jeweilige Mess- und Ablaufprogramm wird in der DLA über ein Labview-Framework automatisch-generisch für die Twincat-Umgebung erzeugt, kompiliert und erst dann an die SPS übertragen. Um Prüfabläufe zu realisieren, sind keine tiefgehenden Kenntnisse in Twincat notwendig. Der eigentliche Ablauf wird einmalig für einen Prüfungstyp in Ablaufsprache (AS) erstellt und dann – immer wieder neu parametriert – wiederverwendet. So entsteht eine Bibliothek mit Templates für Versuchsabläufe, die sich sehr effizient einsetzen lässt.

Systemintegrierte Messtechnik verbessert Prozessführung

Die DLA-Applikation ‚übersetzt‘ die Versuchsformulierung aus der Versuchsdatenbank über mehrere Abstraktionsstufen für Twincat, sodass automatisch die richtigen I/O-Konfigurationen und Variablen angelegt werden. Die prüfstandspezifische Verbindung zwischen I/O-Klemmen und Variablen erfolgt ebenfalls dynamisch. Die DLA aktiviert das Steuerungsprogramm, überwacht dieses während des Prüfablaufs und erfasst dabei sämtliche Parameter und Messwerte. „Wir steuern Microsoft Visual Studio mit der Twincat-Umgebung von Labview aus fern, um Sourcecode für eine SPS zu erzeugen und diesen dann zu kompilieren und auszuführen“, beschreibt Marco Tiskens das besondere Softwarekonzept. „Wir machen all das, was sonst der Benutzer machen muss, programmatisch.“

Automation Interface als Dreh- und Angelpunkt

Die Konfiguration und Erstellung der Mess- und Steuerungsprogramme aus der DLA heraus wird erst durch das Automation Interface von Twincat möglich. Diese offene Schnittstelle zur automatischen Codegenerierung unterstützt komplexe Anwendungen wie die DLA, die vordefinierte Templates für die Konfiguration verwendet. „Die Mehrfachnutzung geprüfter Programmteile und die automatisierte Zusammenstellung zur testspezifischen Ablaufsoftware spart Zeit und minimiert Fehler. Zudem unterstützt dieses Verfahren die Standardisierung und damit die Vergleichbarkeit von Tests“, betont Marco Tiskens.

Alle Prüfstände lassen sich über dieselbe graphische Benutzeroberfläche bedienen und überwachen. So werden per ADS die nötigen Werte aus Twincat ausgelesen oder gesetzt. Das Spektrum reicht dabei vom Setzen einer einzelnen Variablen, um etwa die Medienversorgung einzuschalten oder den Prüfablauf zu starten, bis hin zum Auslesen von weit über 100 Messkanälen. Letzteres erfolgt über mehrere, beim Programmstart dynamisch erzeugte Ringspeicher, die die Daten für bis zu 12 s zwischenpuffern.

Die DLA-Applikation bietet vielfältige Visualisierungs- und Monitoringfunktionen. Von im Netzwerk eingebundenen PCs aus lassen sich mittels des DLA Viewer ganze Prüfstandsgruppen überwachen oder auch einzelne Systeme bedienen. Das Dashboard liefert einen Überblick über sämtliche konfigurierten Prüfstände und deren Betriebszustände. In der Detailsicht informieren Anzeigeelemente und Farbkennungen bereits während der Messung über die aktuellen Kanäle und Kennwerte einzelner Prüfstände. Ein Graph visualisiert darüber hinaus die Messdaten seit Start der Prüfung, die schon Hinweise auf das zu erwartende Messergebnis liefern können.

Ethercat-I/O-Steckmodule reduzieren Platzbedarf und Inbetriebnahmezeiten

Die Datendateien, die Twincat während des Versuchs liefert, speichert die DLA auf den Prüfstandsrechner und überträgt sie nach konfigurierbaren Zeitintervallen oder bei bestimmten Dateigrößen auf einen zentralen Dateiserver. In einem automatisierten Prozess werden die Datenpakete zusammengefasst und stehen direkt für die weitere Offline-Auswertung bereit. Bereits während der Datenaufbereitung werden wichtige Formeln und Kenngrößen berechnet sowie Basisauswertungen mit Ergebnisberichten als PDF bereitgestellt.

Bereit für neue Anforderungen

Die DLA wird in Stihl-Testzentren in Deutschland, Österreich, China, den USA und Brasilien erfolgreich für die Dauererprobung eingesetzt. Auf allen Prüfständen läuft, unabhängig von der eingesetzten Hardware, dieselbe Software. Marco Tiskens resümiert: „Mit den leistungsstarken Beckhoff-Komponenten und in einer sehr kollegialen Zusammenarbeit mit Stihl und Beckhoff ist diese hocheffiziente und nahezu unbegrenzt skalierbare Prüfstandsautomatisierung entstanden. Die Lösung hat für uns Vorbildcharakter hinsichtlich Verlässlichkeit, Performance, Flexibilität und Standardisierung. Sie ermöglicht schnelle Adaptierungen für künftige Prüflinge und Tests und verkürzt den Weg von der Versuchsformulierung bis zur Bewertung der Ergebnisse. Testabteilungen stehen Messdaten und grundlegende Auswertungen schnell zur Verfügung.“ Diese Einschätzung bestätigt Alexander Klein, Gruppenleiter Dauererprobung bei Stihl: „Mit dem MeasX-Werkzeug DLA sind wir in der Lage, schnell, effizient und zuverlässig Geräte im weltweiten Verbund zu entwickeln und abzusichern, um damit unsere Kunden zufriedenzustellen.“ (co)

Weitere Infos zur PC-basierten Steuerungstechnik für die Mess- & Prüftechnik:
hier.pro/knASt

Kontakt:
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
Hülshorstweg 20
33415 Verl
Tel. +49 5246/963-0
info@beckhoff.de
www.beckhoff.com


Ethercat-Messtechnik und Labview

Eine flexible Prüfstandsautomatisierung ist der entscheidende Faktor, um die Vielfalt an Testanforderungen beherrschen zu können. Hier bietet sich die Partnerschaft mit erfahrenen Systemintegratoren wie MeasX an. Das Ergebnis der engen Zusammenarbeit sind leistungsfähige und zukunftssichere Prüfstände, die schnell auf neue Produkte und Technologien adaptiert werden können.

Beckhoff vereinfacht mit dem neuen Twincat 3 Interface für Labview (TF3710) die Anbindung der Steuerungsebene an die Labview-Applikation. Das Interface stellt VIs bereit, die zum performanten Lesen und Schreiben von ADS-Symbolen sowie zur Konfiguration der I/O-Klemmen entwickelt wurden. Zusammen mit den präzisen Ethercat-Messtechnikklemmen aus der ELM-Serie stellt Beckhoff damit alle Werkzeuge zur Verfügung, um leistungsfähige Prüfstandsanwendungen zu realisieren.

Hilfreich ist vor allem die breite Auswahl bei den I/O-Klemmen: Von der einfachen 12-Bit-Spannungsmessklemme bis zur hochpräzisen, kalibrierten 24-Bit-Multifunktionsklemme mit Lemo-Stecker findet sich die passende Klemme für eine kosteneffiziente Umsetzung von Projekten. Für alle wichtigen Messgrößen vom Standardsignal über Temperaturen, Drehzahlen und Vibrationen bis hin zu Drehmomenten und Verschiebungen gibt es geeignete Klemmen. Dazu lassen sich alle Messdaten über Ethercat synchronisieren und liefern umfassende Diagnoseinformationen – eine wichtige Voraussetzung für den zuverlässigen Betrieb eines Prüfstands.

www.measx.com




Hier finden Sie mehr über:
Video

So war das mit den Messen vor dem Auftauchen des Coronavirus: Blicken Sie mit uns zurück auf die SPS in Nürnberg...

Aktuelle Ausgabe
Titelbild elektro AUTOMATION 6
Ausgabe
6.2021
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Automation Award
Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de