Offene und flexible Prüfstandsautomatisierung

Die Augsburger Renk Test System GmbH (RTS) entwickelte einen Prüfstand für das weltweit leistungsstärkste Luftfahrtgetriebe des neuen Ultrafan-Triebwerks von Rolls-Royce für Verkehrsflugzeuge. Ergebnis ist eine beeindruckende Anlage mit der hohen Verspannleistung von 97,6 MW, bei der PC-based Control mit Twincat 3 als Echtzeitplattform der Prüfstandsoftware die Grundlage für eine effiziente Getriebeprüfung und -entwicklung bildet.

(Bild: Steffen Weigelt/Rolls Royce)

Komplexer Prüfstand erfordert flexible Automatisierung

Der modular aufgebaute Prüfstand stellt ein äußerst komplexes System dar. Zum Einsatz kommen rund 600 Sensoren und Aktoren, sechs Hydraulikzylinder, 13 Hydraulikpumpen sowie zwei Mittelspannungsmotoren mit einer Antriebsleistung von jeweils 11 MW. Hinzu kommen sechs miteinander vernetzte Steuersysteme:

  • das Renk Dynamic Data System (RDDS.NG) zur Prüfstandssteuerung, Messwerterfassung und Visualisierung,
  • eine separate schnelle Messwerterfassung,
  • die Aufnahme aller Messwerte und Manöver am Prüfstand,
  • eine übergeordnete Sollwertübergabe für alle Systeme,
  • die Ölversorgung für das zu prüfende Getriebe und
  • das allgemeine Gebäudemanagementsystem.

Gerade bei einem solchen hochkomplexen Entwicklungsprüfstand kommen die Vorteile von RDDS.NG zum Tragen, wie Andreas Köhler, Senior Software Expert Automation von RTS, verdeutlicht: „Bei einem Prüfstand für die Prototypenentwicklung muss immer viel verändert und angepasst werden. Hierfür sind die grafischen Editoren für die Regelungstechnik und Ablaufsteuerung ideal geeignet, um alle Anforderungen flexibel und individuell umsetzen zu können. Dazu tragen auch die datenbankbasierte Organisation der Prüfstands- und Prüfablaufkonfiguration, der flexible Systemaufbau durch die Client-Server-Architektur sowie die benutzerdefinierten Displays zur Visualisierung bei. Um alle echtzeitrelevanten Aufgaben zuverlässig übernehmen zu können, basiert RDDS.NG auf der bewährten und offenen Automatisierungsplattform Twincat 3 von Beckhoff. Zudem profitieren wir bei dieser Applikation von der Offenheit und Leistungsfähigkeit der PC- und Ethercat-basierten Beckhoff-Technik, d. h. insbesondere von Schnelligkeit, großen Übertragungsstrecken und Hot-Connect bei Ethercat sowie von den Anbindungsmöglichkeiten für zahlreiche weitere Bussysteme.“

Twincat 3 (untere Bildschirme) übernimmt die Echtzeitaufgaben der Prüfstandsoftware RDDS.NG (obere Bildschirme) (Bild: Beckhoff Automation)

Die Bedeutung der Systemoffenheit von PC-based Control zeigt sich nicht zuletzt in der Vielzahl der im Prüfstand zum Einsatz kommenden Kommunikationsprotokolle: Neben dem schnellen Ethercat als Hauptfeldbus sind dies die Protokolle Profibus für Antriebe, Pumpen und Fernbedienung, CAN für Kalibrierungsaufgaben, SSI zur Drehzahlerfassung, IEEE 1588 für die Zeitsynchronisation sowie DDS für die Kommunikation der Steuerungen untereinander. Das ist – so M. Ruisinger – „ein wichtiger Aspekt, um zum einen genau entsprechend der jeweiligen Kundenanforderungen maßgeschneiderte Prüfsysteme aufbauen und dabei dennoch möglichst viel standardisieren, also effizient entwickeln zu können. Ähnlich entscheidend ist die Möglichkeit, Matlab/Simulink-Modelle einzubinden oder per „TcCOM“
(Twincat Component Object Model) die C/C++-Hochsprachenprogrammierung zu nutzen. So lässt sich ohne großen Aufwand zum Beispiel das komplexe Reglermodell der hydraulischen Belastungseinheit integrieren bzw. die Kommunikation zwischen Twincat und RDDS.NG realisieren.“