Signalanbindung im Schaltschrank

In der Forschung werden Teststände üblicherweise mit einem Schaltschrank aufgebaut, in dem Mess- und Regeltechnik sowie Steuerungs-, IT- und Kommunikationstechnik untergebracht sind. Der Schaltschrank steht in der Regel außerhalb des Testraums, da im Inneren herausfordernde klimatische Bedingungen simuliert werden. Die Leitungen zu den Sensoren und Aktoren am Teststand sowie am Prüfling müssen daher einzeln aus dem Testraum zum Schaltschrank geführt werden.

Häufig ergeben sich während der Tests Fragestellungen, die während der Planungsphase noch nicht abzusehen waren. „Dafür werden dann zusätzliche Signale benötigt. Man plant zwar immer Reservekanäle ein, am Ende sind es aber doch zu wenig“, beschreibt A. Wais das Dilemma aus seiner Erfahrung. „Dann müssen wieder etliche Leitungen vom Schaltschrank in den Test- und Laborbereich gelegt werden, was mit hohem mechanischen Aufwand und unter Umständen neuen Zulassungsverfahren verbunden ist.“

Von der Industrie lernen: dezentrale Signalanbindung

In der Industrie hat sich als Alternative zur Punkt-zu-Punkt-Verbindung mittlerweile die dezentrale Signalanbindung etabliert (Bild 3). IO-Module in Schutzart IP67 werden direkt an der Maschine montiert, nehmen Signale auf und übertragen sie über eine einzige Ethernet-Leitung zur Steuerung. Zur Kommunikation mit Testständen wurden IP67-IO-Lösungen bislang eher selten eingesetzt, auch weil die auf Industrial Ethernet ausgelegten IO-Module kaum mit Labview kommunizieren konnten. „Es gibt zwar einen Treiber von NI für Ethernet/IP, der ist aber so rudimentär, dass man damit nicht richtig arbeiten kann“, begründet A. Wais den Zustand. Dass National Instruments Ethernet/ IP nicht als Priorität für Labview versteht, ist nachvollziehbar, zumal die Software erst seit den letzten Jahren vermehrt produktionsbegleitend für Tests eingesetzt wird.

Um diese Lücke zu schließen, hat Albert Wais zusammen mit dem Sondermaschinenbauer Kirschenhofer [3] und der Firma Britax Römer [4] an einem Projekt gearbeitet, wobei ein Labview-Treiber für die dezentralen IO-Module TBEN-S von Turck [5] geschrieben wurde [6]. „Das war eine Heidenarbeit, weil wir uns in diesem Projekt mit dem RFID-Modul direkt das komplexeste Modul der TBEN-S-Familie ausgesucht hatten“ berichtet der Labview-Spezialist. Aber die Arbeit hat sich gelohnt: Mittlerweile finden Anwender in der Treiber-Datenbank von NI Labview-Treiber für den Großteil der IP67-IO-Module von Turck (Bild 4). Folgerichtig empfahl A. Wais auch FutureE für den Teststand die TBEN-S-Module von Turck zur Signalanbindung mit Labview zu nutzen. „Gerade für Klimatests sind die TBEN-S ideal. Die bauen wir direkt in die Klimakammer ein und müssen nur eine einzige Leitung ziehen. Und in der Klimakammer können wir die Module dann flexibel um weitere ergänzen – ohne neue Leitungen zu ziehen. Diese Flexibilität ist ein großer Vorteil für uns“, bestätigt S. Limmer.

Endkunde profitiert von Flexibilität

Am Teststand sind neben den Signalen für die Sensorik auch Aktoren einzubinden, beispielsweise für die Kühlwassersteuerung und den Kühllüfter. Für die entsprechende Flexibilität sorgen auch dabei die Module selbst. So können die DXP-Kanäle der TBEN-S ohne Konfiguration als Ein- oder Ausgang genutzt werden. Auch für den Kunden von FutureE wird der Einsatz des modularen IO-Systems am Teststand Vorteile mit sich bringen. „Unsere Kunden steigen ja meistens selbst in die Entwicklung mit ein, nachdem wir ein System übergeben haben. Sie profitieren dann auch davon, Funktionen später einfach nachzuziehen oder das System zu erweitern“ berichtet S. Limmer. Das System wird so übergeben, dass der Kunde später eigene Testszenarien über die Labview-Oberfläche durchspielen kann. Diese Routinen kann der Kunde dann definieren.

Mit dem Teststand-Projekt zeigt sich der FutureEGeschäftsführer ebenso zufrieden wie mit den IO-Modulen: „Die Anforderungen ändern sich ja mit jedem Kunden. Mal entwickeln wir Systeme für einen Gabelstapler, mal für ein Heizsystem oder einen portablen Generator. Das sind immer andere Anforderungen, die wir aber alle mit den IO-Modulen abbilden können. Dafür schätzen wir die Module sehr. Sie machen unsere Arbeit einfacher.“

Literatur

1. FutureE GmbH, Nürtingen: www.future-e.com
2. National Instruments, Austin, Tx/USA: www.ni.com
3. Kirschenhofer Maschinen GmbH, Nersingen: www.kirschenhofer-maschinen-gmbh.de/labview
4. Britax Römer Kindersicherheit GmbH, Leipheim: www.britax-roemer.de
5. Hans Turck GmbH & Co. KG, Mülheim an der Ruhr: www.turck.de
6. Moder, R.: Produktionssteuerung mit RFID und ohne SPS. etz 141 (2020) H. 1-2, S. 18. VDE VERLAG, Offenbach