最近，測量技術(shù)專家 measX 公司為全球領(lǐng)先的電動工具制造商斯蒂爾公司(STIHL)開發(fā)了一款針對不同耐久性測試環(huán)境的靈活、通用的自動化解決方案。該解決方案能夠快速實施各種高質(zhì)量的測試計劃。倍福 TwinCAT 自動化軟件與 LabVIEW? 之間的高效交互對該解決方案的成功起到了關(guān)鍵性的作用。

　　總部位于德國門興格拉德巴赫的 measX GmbH & Co. KG 自 1981 年以來就一直致力于為設(shè)計和定制各種測量、測試和評估系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在各個行業(yè)領(lǐng)域中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。公司在試驗臺技術(shù)領(lǐng)域主要聚焦開發(fā)自動化試驗臺。ANDREAS STIHL AG & Co. KG (斯蒂爾) 委托測量技術(shù)專家 measX 為其一臺大型耐久性測試設(shè)施打造高效自動化解決方案，方案采用了倍福的 EtherCAT 和 I/O 總線端子模塊系統(tǒng)以及 TwinCAT PLC。耐久性測試自動化解決方案(德語為“Dauerlaufautomatisierung”或 DLA)使用 LabVIEW? 與 TwinCAT 軟件相結(jié)合實施。目前，斯蒂爾整個公司都在使用該系統(tǒng)進(jìn)行耐久性測試;該系統(tǒng)最初是為公司位于靠近斯圖加特的魏布林根總部最先進(jìn)的開發(fā)中心的試驗臺開發(fā)的。

　　在斯蒂爾研發(fā)中心，每天都要在數(shù)以百計的測試艙中對電鋸、綠籬修剪機(jī)、切割機(jī)以及割草機(jī)器人等樣機(jī)和系列產(chǎn)品進(jìn)行各種負(fù)載測試、功能測試和壽命測試，并會針對每個設(shè)備類型制定詳細(xì)的測試計劃?！癉LA 應(yīng)用程序旨在確保對各種不同配置的設(shè)備進(jìn)行可靠、高性能的測試。一個標(biāo)準(zhǔn)化、直觀的操作方案可以簡化每個測試環(huán)節(jié)的定義、執(zhí)行和監(jiān)測。在不同的測試序列之間切換也非常簡單。”負(fù)責(zé)斯蒂爾項目的 measX 工程師 Marco Tiskens 解釋說道。

　　覆蓋面廣泛的測試需要高度的靈活性

　　測試系統(tǒng)由一臺裝有 TwinCAT 的 C6015 超緊湊型工業(yè) PC 控制，它使用 EK1100 EtherCAT 耦合器來實時收集眾多 EtherCAT 和總線端子模塊采集到的測量數(shù)據(jù)。這兩個端子模塊系統(tǒng)是通用的 I/O 系統(tǒng)，為開發(fā)試驗臺提供了所需的高靈活性，Marco Tiskens 解釋道：“無需單獨的測量系統(tǒng)，無需額外操作，數(shù)據(jù)能夠以與控制輸出同步的方式采集。此外，測量通道可以輕松用于修改測試順序。可以根據(jù)具體需求簡單地集成額外的端子模塊或替代的端子模塊。I/O 端子模塊的穩(wěn)定性和魯棒性對于耐久性測試來說是一個特別的優(yōu)勢。而且它們提供的成本效益也頗具吸引力?！?/p>

　　由于測試標(biāo)本和測試類型的廣泛性，試驗臺必須滿足各種不同的要求。例如，一臺設(shè)備可能需要供應(yīng)燃料，而下一臺設(shè)備則可能需要供水，再下一臺設(shè)備則需要供電。EtherCAT 端子模塊 EL3314-0002 具有電隔離通道，在使用熱電偶進(jìn)行高精度、無故障的溫度測量時有很大優(yōu)勢。對于大部分試運行來說，速度是另一個重要的測量變量，使用 EL5xxx 系列 EtherCAT 端子模塊可以在同一個系統(tǒng)中采集速度數(shù)據(jù)，因此可以與所有其它變量同步。此外，電能測量端子模塊提供關(guān)于功耗的重要數(shù)據(jù)，以用于測試樣本中。

　　需要對所有測試樣本的不同參數(shù)進(jìn)行測量和控制以及調(diào)節(jié)。其中一個目標(biāo)是，盡管每種情況下使用的硬件不同，但也應(yīng)該能夠在不同的試驗臺，甚至在不同的地點進(jìn)行相同的測試。這可以通過單獨定義測量技術(shù)和通道以及測試順序的方式實現(xiàn)，并在每次測量過程開始時，根據(jù)具體的任務(wù)需求，將它們集中起來形成一個測試程序。

　　斯蒂爾研發(fā)中心的耐久性試驗臺在控制柜中配備了大量 EtherCAT 和總線端子模塊，以及 C6015 超緊湊型工業(yè) PC(左下)，以實現(xiàn)測量值采集所需的靈活性

　　無縫集成測量和控制技術(shù)

　　對于每個耐久性測試，都要在斯蒂爾測試數(shù)據(jù)庫中精確定義待測量的通道和所有所需的測試參數(shù)。相關(guān)的測量和順序程序通過 LabVIEW? 框架自動生成，并以適合 DLA 中 TwinCAT 環(huán)境的通用形式呈現(xiàn)。然后對程序進(jìn)行編譯，一旦編譯過程完成后，程序?qū)⒆詣舆w移到 PLC 上。無需深入了解 TwinCAT 軟件知識即可實施測試順序。在順序功能圖(SFC)編程中，每個測試類型的實際順序都要創(chuàng)建一次，然后每次都重復(fù)使用新的參數(shù)，生成完整的測試順序模板庫。

　　DLA 應(yīng)用程序通過 TwinCAT 軟件的多個抽象層從測試數(shù)據(jù)庫中“翻譯”測試規(guī)范，確保 I/O 配置正確并自動定義變量。試驗臺專用的變量也會自動分配給 I/O 端子模塊。DLA 軟件激活控制程序，監(jiān)測測試順序中的執(zhí)行情況，并記錄所有參數(shù)和測量值?！拔覀冊? LabVIEW? 內(nèi)用 TwinCAT 環(huán)境遠(yuǎn)程控制 Microsoft Visual Studio?，以便生成 PLC 源代碼，然后編譯和執(zhí)行這些源代碼。我們用軟件程序完成了用戶本須自己完成的所有事情?！盡arco Tiskens 在描述這個特殊的軟件方案時說道。

　　Automation Interface 是關(guān)鍵

　　只有通過 TwinCAT Automation Interface 才能在 DLA 內(nèi)配置和創(chuàng)建測量和控制程序。這種用于自動生成代碼的開放式接口支持 DLA 等復(fù)雜的應(yīng)用程序，使用預(yù)定義的模板進(jìn)行配置?！爸貜?fù)使用經(jīng)過測試的程序段，并自動編譯不同的程序段，以形成測試專用的順序軟件應(yīng)用程序，這樣不僅可以節(jié)省時間，而且能夠大幅減少錯誤率。這種方法還有助于實現(xiàn)測試過程的標(biāo)準(zhǔn)化，使之更容易進(jìn)行比較?！盡arco Tiskens 說道。

　　所有試驗臺都可以通過相同的圖形用戶界面進(jìn)行操作和監(jiān)測。所需的數(shù)值從 TwinCAT 中讀出或通過 ADS 設(shè)置，其范圍包括設(shè)置一個單獨的變量(例如，為了接通介質(zhì)供電或啟動測試順序)以及讀出遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 100 個測量通道。后者通過多個環(huán)形緩存區(qū)進(jìn)行，這些緩存區(qū)在程序啟動時動態(tài)生成，并可臨時存儲數(shù)據(jù)長達(dá) 12 秒。

　　DLA 應(yīng)用程序提供各種可視化和監(jiān)測功能。網(wǎng)絡(luò)中集成的 PC 可以通過 DLA 瀏覽器監(jiān)測整個試驗臺組，或操控單個系統(tǒng)。通過操作臺界面可以概覽所有配置好的試驗臺及其運行狀態(tài)。在詳細(xì)視圖中，顯示部件和顏色代碼提供了關(guān)于測量過程中各個試驗臺的當(dāng)前通道和特性值的信息。此外，可以通過一個圖表顯示自測試開始以來的測量數(shù)據(jù)，這樣早期指示預(yù)計的結(jié)果。

　　DLA 將 TwinCAT 在測試過程中提供的數(shù)據(jù)文件保存到試驗臺的計算機(jī)中，并在可配置的時間間隔或文件達(dá)到一定大小時將其傳輸給中央文件服務(wù)器。這些數(shù)據(jù)包自動整合，并立即可用于進(jìn)一步的離線評估。數(shù)據(jù)尚在準(zhǔn)備階段時，就可以計算出重要的公式和參數(shù)，并生成包含基本評價的 PDF 報告。

　　DLA 應(yīng)用程序的 Viewer 功能幫助用戶設(shè)置耐久性測試(在本例中為電鋸)

　　準(zhǔn)備好滿足新的需求

　　目前，DLA 已在斯蒂爾公司位于德國、奧地利、中國、美國和巴西的測試中心中成功應(yīng)用于耐久性測試中。無論采用哪種硬件，同樣的軟件都能夠在所有試驗臺上運行。Marco Tiskens 繼續(xù)說道：“高性能的倍福組件以及斯蒂爾和倍福之間的友好合作，成就了這一高效的試驗臺自動化解決方案，具有幾乎無限的可擴(kuò)展性。對我們而言，這個解決方案具有堪稱典范的可靠性、高性能、靈活性和標(biāo)準(zhǔn)化程度。它能夠快速適應(yīng)未來的測試樣本和測試方法，并加快了從制定測試計劃到評估結(jié)果的過程?？梢匝杆賹y量數(shù)據(jù)和基本評價提供給測試部門?！边@一點得到了斯蒂爾耐力測試團(tuán)隊負(fù)責(zé)人 Alexander Klein 的證實：“measX 的 DLA 軟件工具讓斯蒂爾能夠在我們的全球網(wǎng)絡(luò)中快速、高效和可靠地進(jìn)行開發(fā)，并保障設(shè)備的安全性，以確保讓我們的客戶滿意?！?/p>

　　無縫集成測量和控制技術(shù)

　　靈活的試驗臺自動化是滿足各種測試需求的關(guān)鍵。在這種情況下，我們需要與像 measX 這樣經(jīng)驗豐富的系統(tǒng)集成商建立合作關(guān)系，他們擁有豐富的專業(yè)知識可以讓我們借鑒。我們雙方的密切合作成就了面向未來的高性能試驗臺，它們可以迅速適應(yīng)新的產(chǎn)品和技術(shù)。倍福全新的 TwinCAT 3 Interface for LabVIEW?(TF3710)簡化了控制層與 LabVIEW? 應(yīng)用程序的連接。該接口具有為高性能讀寫 ADS 符號和配置 I/O 端子模塊而開發(fā)的 VI。同時，倍福還為實現(xiàn)高性能試驗臺應(yīng)用提供了 ELM 系列超高精度 EtherCAT 測量端子模塊?！拔覀兊脑囼炁_生產(chǎn)領(lǐng)域的客戶對多樣化的 I/O 端子模塊贊賞有加：從簡單的 12 位電壓測量端子模塊到帶 LEMO 連接器的高精度、經(jīng)過校準(zhǔn)的 24 位多功能端子模塊，可以從我們的產(chǎn)品系列中挑選合適的端子模塊，以確保項目可以經(jīng)濟(jì)高效地實施。倍?？蔀樗嘘P(guān)鍵的測量變量提供合適的 EtherCAT 端子模塊：從標(biāo)準(zhǔn)信號到溫度、速度、振動、扭矩和位移。此外，所有測量數(shù)據(jù)都通過 EtherCAT 完全同步，并提供全面的診斷信息，這對確保試驗臺的可靠運行至關(guān)重要?！眮碜员陡?I/O 產(chǎn)品管理團(tuán)隊的測量、分析和控制產(chǎn)品銷售專家 Christian Lindemann 補充說道。