Dauerversuchsprüfstand für hydraulische Komponenten mit EtherCAT-Anbindung

Hydraulikzylinder verrichten in industriellen Anwendungen, etwa in Baggern, Pressen oder Werkzeugmaschinen, Schwerstarbeit. Entsprechend hoch sind die besonders an ihre Lebensdauer gestellten Anforderungen. Hersteller haben daher bereits bei der Entwicklung deren Dauerfestigkeit im Fokus. Nur Bauteile, die sich unter Langzeitbelastung erfolgreich bewähren, gehen später in Serie.

Das Lebensdauerverhalten hydraulischer Komponenten hinsichtlich Laufleistung, Betriebsstunden und Lastwechseln ermitteln Entwickler mithilfe spezieller Prüfstände. Auf ihnen simulieren sie zudem mittels gezielter Störeinflüsse Fehlerzustände und Möglichkeiten, diese zu beheben. Ein namhafter Hersteller von Hydraulikzylindern beauftragte die a-solution GmbH mit der Modernisierung eines solchen Entwicklungsprüfstands. Dabei sollte der hydraulische Aufbau weitergenutzt und lediglich die Mess- und Steuertechnik ersetzt werden. Der Experte für Mess- und Automatisierungslösungen wählte Standardkomponenten, um das neue System zu realisieren. Dabei kam auch das Messverstärkersystem QuantumX von HBM zum Einsatz. Es stellte in diesem Kontext eindrucksvoll die Vorteile unter Beweis, die es Anwendern bietet – etwa die Möglichkeit, sich spielend einfach via EtherCAT in bestehende Systeme einbinden zu lassen.

Über a-solution

Seit 2001 bietet die a-solution GmbH Hard- und Software-Lösungen, individuelle Schulungen in Mess- und Automatisierungstechnik sowie technischem Datenmanagement an. 

Cleveres Prüfstand-Tuning mit Standardkomponenten

Grafik 1: Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus

Im Kontext der Modernisierung eines Entwicklungsprüfstands formulierte ein namhafter Hersteller hydraulischer Komponenten eine klare Aufgabenstellung: Ein modernes Prüfsystem wurde gewünscht, das im Rahmen von Dauertests die zyklische Belastung von Prüflingen über mehrere Monate hinweg ermöglicht –  bei typischen Anwendungsfällen entspricht dies etwa 10 Millionen Lastwechseln. Dazu sollte der hydraulische Aufbau des bestehenden Prüfstands weiter genutzt, die teils defekte alte Mess- und Steuerungstechnik jedoch ersetzt werden. Und dies durch marktübliche Standardkomponenten, die Signale untereinander über ein robustes Bussystem zuverlässig übertragen. Last, but not least wünschte der Auftraggeber den Einsatz einer offenen Software basierend auf DIAdem, die durch Anwender modifiziert werden kann und einen einfachen Datenaustausch zwischen Versuchspersonal und Entwicklern ermöglicht.

Als maßgeschneiderte Antwort auf die Wünsche ihres Kunden realisierte die a-solution GmbH ein verteiltes System aus drei unabhängigen Einzelversuchsplätzen (siehe Grafik 1). Sie werden über einen zentralen Steuerrechner bedient und visualisiert. Jeder Versuchsplatz verfügt über zwei analoge und acht digitale Ausgänge sowie 16 Analogeingänge mit einer Grenzwertüberwachung, die mit Reaktionszeiten kleiner als 10 Millisekunden auf kritische Signalzustände reagiert. Jeder Messrechner verfügt wiederum über zwei Messverstärker. Hier hat sich a-solution für den kompakten Universalmess­verstärker QuantumX MX840B von HBM entschieden. Für ihn sprachen eine einfache Integrierbarkeit in die gesamte System-Architektur über EtherCAT, seine flexible Konfigurierbarkeit und hohe Signalqualität sowie je 8 verfügbare Erfassungskanäle pro Gateway-Modul.

HBMs QuantumX garantiert den effizienten Datenaustausch

Entscheidend für die Funktionalität des Gesamtsystems ist die Verbindung insbesondere zwischen den Messverstärkern und den Messrechnern. Um die geforderten Reaktionszeiten bei der Grenzwert­überwachung sicherzustellen, muss sie Daten mit hohen Erfas­sungsraten in Echtzeit übertragen. a-solution hat sich daher für den schnellen Industrial-Ethernet-Standard EtherCAT und den hauseigenen DIAdem-EtherCAT-Treiber entschieden. Dieser erlaubt eine einfache Echtzeit-Anbin­dung der Software DIAdem an EtherCAT. Die beiden QuantumX Messverstärker jedes Versuchsplatzes wurden mithilfe je eines Gateway-Moduls CX27 von HBM an EtherCAT angebunden. Dank der im Lieferumfang von QuantumX enthaltenen Konfigurationssoftware, die alle rele­vanten Einstellungen komfortabel ermöglicht und zudem diverse Diagnosemöglichkeiten bietet, ließ sich die Applikation bequem und schnell ins System integrieren. Dazu wird der QuantumX-Assistent einfach aus der DIAdem-Applikation heraus aufge­rufen.

Mit dem Dauerversuchsprüfstand für hydraulische Komponenten hat a-solution dem Kunden eine Applikation zur Verfügung gestellt, die die Lösung komplexer Prüfaufgaben mittels Standard-Hard- und -Software-Komponenten ermöglicht. Dank der parametrierbaren Universalmessverstärker HBM QuantumX kann die Signalerfassung flexibel an unterschiedlichste Prüfaufbauten angepasst werden. Signalerfassung und -ausgabe über Gateway HBM CX27, DIAdem-EtherCAT-Treiber von a-solution und weitere EtherCAT-Hardware sichern die Reaktion eines verteilten, Windows-basierten Systems auf kritische Signalzustände in Echtzeit. Die offene Softwarestruktur basierend auf DIAdem und dem QuantumX-Assistenten ermöglicht dem Kunden die Anpassung der Applikation an künftige Anforde­rungen.


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