04.06.2019
Grundlagen

Automatisierungskonzept für Komponentenprüfstände an verschiedenen Standorten

  • Verbindung von Bedienumgebung, Messsystem und Prüfstand mit Imc StudioVerbindung von Bedienumgebung, Messsystem und Prüfstand mit Imc Studio

Ein Hersteller hydraulischer und elektrohydraulischer Komponenten möchte seine Prüfstände vernetzten – und setzt deshalb auf ein Automatisierungskonzept. So sollen an den verschiedenen Standorten identische Prüfprozesse und eine gleichbleibende Daten-Qualität gewährleistet werden. Unterstützt wird das Unternehmen hierbei von einem Messtechnik-Spezialisten, dessen Messsysteme sich durch eine flexible und offene Systemarchitektur auszeichnen.

Ob bei der Herstellung pharmazeutischer Produkte, in Chemiefabriken oder in der Automobilindustrie – Entwickler, Hersteller und Anwender sind darauf angewiesen, dass Pumpen und Ventile sicher funktionieren. Unabhängig von Industriezweig und Anwendung durchlaufen hydraulische und elektrohydraulische Komponenten vor ihrem Einbau eingehende Funktions- und Belastungstests. In der Massenfertigung sichern systematische End-of-Line-Prüfungen die Qualität. Bei Produktionsanlagen erfordern gesetzliche Verordnungen zur Betriebssicherheit darüber hinaus auch die wiederholte, regelmäßige Überprüfung von Ventilen und Pumpen. Zu den Prüfungen, mit denen sich eine zuverlässige Förderung und Regelung von flüssigen wie von gasförmigen Medien feststellen lässt, gehören unter anderem Tests durch Pulsation und Kavitation (Druck und Abdichtung), die Prüfung der allgemeinen Funktionalität, der Lebensdauer, verschiedener klimatischer Bedingungen oder der Akustik.

Prüfstände für hydraulische Komponenten

Ein Hersteller produziert für die Automobilindustrie an mehreren Standorten hydraulische und elektrohydraulische Bauteile. Dafür entwickelte Imc Test & Measurement ein einheitliches Automatisierungskonzept für ein bestehendes heterogenes Prüffeld. Das Prüffeld umfasste verschiedene Prüfstandstypen: vom Dauerlauf- über Funktions- bis hin zum End-of-Line-Prüfstand. Vorgesehen war dabei eine einheitliche Bedienumgebung für alle Prüfstände und ein neues modulares Messdatenerfassungssystem einzuführen, das sich flexibel anpassen lässt und eine gleichbleibend hohe Datenqualität über alle Prüfstandstypen hinweg sicherstellt.
Für den Test der hydraulischen und elektrohydraulischen Komponenten waren auf Kundenseite bereits mehrere Prüfstände verschiedener Hersteller vorhanden.

Im Fall kundenspezifischer Sonderprüfungen sollte ein Prüfstand sich an individuelle Testszenarien anpassen lassen, Funktionsprüfstände sollten zum Beispiel auch für End-of-Line-Tests einsetzbar sein.
Das Projektziel war daher die Entwicklung einer einheitlichen, vom Anlagenhersteller unabhängigen Bedienumgebung zur Steuerung der verschiedenen Prüfstände mit einer rollenbasierten Anwenderverwaltung. Die Mehrfachnutzung einzelner Prüfstände erfordert Anpassungen des dort eingesetzten Systems für die Messdatenerfassung und Steuerung/Regelung. Daher muss die zur Automatisierung eingesetzte Software einzelnen Anwendern den Zugriff auf die Steuerung des Prüfstands erlauben und die Einrichtung spezifischer Testabläufe ermöglichen. Ebenso wichtig sind Schnittstellen zur Anbindung verschiedener Datenbanken, um beispielsweise Prüflingsdaten zur Anpassung der Prüfprozeduren zu laden oder zur strukturierten Ablage der Mess- und Ergebnisdaten. Dazu werden umfassende mathematische Datenanalysen benötigt, die aussagekräftige charakteristische Kenngrößen zur Qualitätsbewertung sowie statistische Auswertungen zu den Abweichungen, Verteilungen und Trends liefern. Die vollständigen Prüfprotokolle müssen jederzeit abgerufen werden können. Die gleichbleibende und überprüfbare Qualität der Daten stellt damit sicher, dass Bauteile unabhängig vom Standardort unter stets gleichen Bedingungen getestet werden können.

Flexible Systemarchitektur des Messsystems

Das Messsystem zur Erfassung der Zustandsgrößen an den Prüflingen sowie den Variablen zur Steuerung und Regelung von Infrastruktur und Prüfabläufen soll über CAN-Bus-, Profibus-, Ethercat- und Profinet-Schnittstellen verfügen. Für Veränderungen des Prüfstands sowie für die Kalibrierung und weitere Services soll ein dynamischer Austausch der Messtechnik möglich sein. Nicht zuletzt war für den Kunden aufgrund der auf verschiedenen Kontinenten angesiedelten Produktionsstandorte ein weltweiter Support mit lokalem Ansprechpartner wichtig.
Für die Messdatenerfassung, Steuerung und Regelung mehrerer Prüfstände für hydraulische und elektrohydraulische Komponenten wurde eine leistungsstarke Komplettlösung erarbeitet, bestehend aus der Messtechnik-Software Imc Studio und dem modularen Messsystem Imc CronosFlex. Sowohl die Basis-Einheit als auch die modularen Messmodule (Verstärker beziehungsweise Konditionierer) besitzen eigenständige Gehäuse. Für die Zusammenstellung eines Messsystems ist damit ein hohes Maß an Flexibilität vorhanden. Die Module können sowohl mittels eines robusten Klick-Mechanismus zu einem Gerät verbunden werden oder mit Ethercat-Kabeln zu verteilten Systemen vernetzt werden. Dies ist vorteilhaft in größeren Anlagen und Prüfständen, um Signale störungsarm und mit geringem Verkabelungsaufwand direkt vor Ort zu erfassen. Die flexible Systemarchitektur von Imc CronosFlex unterstützt damit die Anforderung des Kunden, bei einem Umbau der Prüfanforderung die Zusammenstellung des Messsystems zu verändern. Dabei erkennt das System selbstständig die zusammengestellten Module und verwendeten Sensoren (TEDS). Messverstärker, Feldbusschnittstellen und digitale Ein- und Ausgänge erlauben es, typische Sensoren und Signale direkt anzuschließen und synchron zu erfassen. Die integrierte Echtzeit-Plattform Imc Online Famos kann darüber hinaus Datenanalysen und mathematische Verrechnungen sowie Steuerungen und Regelungen live im System realisieren. Damit bildet die Imc-Cronos-Geräteserie ein vollständiges, echtzeitfähiges Mess-, Steuer- und Regelsystem.

Eine einheitliche Bedienumgebung

Die einheitliche Bedienumgebung zur Steuerung der Prüfstände und Messdatenerfassung realisierte Imc mit der Messtechnik-Software Imc Studio. Diese Software-Plattform integriert sich nahtlos mit den Imc-Messgeräten und bietet ein umfangreiches Applikations-, System- und Datenmanagement. Indem Imc Studio die gerätebasierte Echtzeit-Plattform Imc Online Famos des Messsystems mit PC-basierten Entwurfs- und Visualisierungsfähigkeiten verbindet, lassen sich nicht nur formalisierte Prüfroutinen, sondern auch Sollwertvorgaben, Hintergrund-Überwachung, eine Notabschaltung oder eine Fehlerbehandlung konfigurieren. Über die Anbindung zur Datenanalyse-Software Imc Famos lassen sich Auswertealgorithmen implementieren, wie beispielsweise eine Qualitätsbetrachtung der Komponenten per Monte-Carlo-Simulation. Die offene und flexible Systemarchitektur von Imc Studio erlaubt es dabei, eine individuelle Applikation zur Steuerung des Prüfstands zu entwickeln. Diese lässt sich auch mit einer fein abgestimmten und weitreichenden rollenbasierten Nutzerverwaltung ausstatten, die bis in die tiefste Ebene der Steuerung des Prüfstands hineinreicht. Weiterhin bietet Imc Studio vielfältige Möglichkeiten zum Im- und Export – zum Beispiel zur automatischen Konfiguration aus Datenbanken oder Excel heraus oder zum Einlesen von ergänzenden Metadaten. Nicht zuletzt lassen sich benutzerdefinierte Reports automatisiert erstellen.

Zusammenfassung

Mit dem hier vorgestellten Automatisierungskonzept leistet Imc eine weltweite Vernetzung von Prüfaufgaben, die unabhängig vom Prüfstandstyp und Standort des Kunden identische Prüfprozesse und gleichbleibende Qualität der Daten gewährleistet.
Durch die zahlreichen Schnittstellen der Soft- und Hardware von Imc lassen sich auf diese Weise die Potentiale der Testsysteme optimal ausschöpfen und Workflows der Ingenieure entscheidend verbessern. Zur Unterstützung der Kunden stellt Imc weltweit technischen Support und Austausch-Service über seine Hauptniederlassungen in Frankreich, der Schweiz, den Niederlanden, den USA und China sowie durch über 25 Partnerfirmen bereit.

Authors

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IMC Meßsysteme GmbH
Voltastrasse 5
13355 Berl
Telefon: +49 30 46 70 90 0
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