Beckhoff

Mit Ethercat-Analogklemmen Testmessdaten erfassen

Seite: 2/2

Firma zum Thema

Aufbau und Analog-I/Os des Prüfsystems

Moczala erläutert die Funktionsweise des Prüfsystems: „Das Hardwareinterface des EPPiL-Simulators – die sogenannte Prüfkonsole – umfasst einen Lastenmotor sowie einen Drehmomentsensor zur Erfassung des Zustands der Verbindungswelle. Daran angeschlossen ist der eigentliche Prüfling, also das Electronic Powerpack aus Steuergerät und Unterstützungsmotor.“

Das Ethercat-I/O-System bilde die Verbindung zur Simulationswelt, mit den Modellen der mechanischen Komponenten der Lenkung, verschiedenen Fahrzeugen und Fahrbahnen bis hin zur Fahrzeugkommunikation. Über die Ethercat-I/Os kommuniziere die Modellwelt mit dem Lastenmotor sowie der Momentenmesswelle. „Aus der Simulationswelt erhalten wir den Winkel der Welle des EPP-Motors und übertragen diesen an den Umrichter des Lastenmotors“, fährt Moczala fort. Der Drehmomentsensor der Messwelle liefere das daraus resultierende Moment. Mit dieser Information werde wiederum die Bewegungsgleichung in der Simulation gelöst, woraus sich zum Schließen der Hardware-in-the-Loop-Schleife der neue an den Lastenmotor zu übertragende Positionswert ergebe.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 6 Bildern

Die Ethercat-I/O-Ebene umfasst fünf Buskoppler EK1100 sowie 57 unterschiedliche Ethercat-Klemmen. Für die Analogwertverarbeitung zählen dazu drei XFC-Ausgangsklemmen EL4732, sieben XFC-Eingangsklemmen EL3702 und 18 Eingangsklemmen EL3104. Deren konkrete Aufgaben erläutert Kuklau: „Die Ausgangsklemmen EL4732 übermitteln die Sollwerte an die programmierbaren Netzteile des Prüfsystems und die EL3702 lesen deren Istwerte zurück. Über die 18 EL3104 werden die 64 Kanäle der sogenannten Fault Insertion Unit (FIU) zur Einstreuung elektrischer Fehler, wie Kurzschluss oder Kabelbruch, plausibilisiert.“ Moczala ergänzt: „Damit wird die korrekte Funktion der FIU überwacht und der Zeitpunkt des jeweiligen Schaltvorgangs ermittelt. Hierbei ist die Schnelligkeit der Datenerfassung von besonderer Bedeutung, da typischerweise mit Schaltzeiten im Millisekundenbereich gearbeitet wird.“

Weiterhin kommen drei XFC-Multifunktions-Eingangsklemmen EL3751 zum Einsatz. Über eine davon wird der Drehmomentsensor eingelesen. Die beiden anderen Klemmen dienen zum Einlesen der Netzteilspannung. Dazu Kuklau: „Deren Flexibilität im Spannungsbereich vereinfacht die Arbeit deutlich, weil sich die Klemmen zum einen auf ±10 V für den Drehmomentsensor und zum anderen auf ±30 V für die Netzteile einstellen lassen.“ Für Moczala ist die Qualität der Messdatenerfassung durch die EL3751 entscheidend: „Das Signal des Drehmomentsensors ist von essenzieller Bedeutung, um in Verbindung mit dem Simulationsmodell ein stabiles Systemverhalten erreichen zu können. Daher müssen die Werte des Drehmomentsensors mit möglichst geringer Verzögerung, sehr wenig Rausch­anteil und einer möglichst hohen Genauigkeit übertragen werden.“

PC-based Control mit Zukunftspotenzial

Seit dem Beginn im Jahr 2016 steht inzwischen die dritte Generation an den mit Beckhoff-Technik ausgestatteten EPPiL-Prüfsystemen zur Verfügung. Moczala erläutert: „Die Erfahrungen mit der Beckhoff-Technik sind sehr gut, sodass wir diese bei den kommenden Generationen beibehalten und auch Neuentwicklungen bei den Ethercat-Klemmen nach Möglichkeit einsetzen werden.“ Weiteres Entwicklungspotenzial sieht auch Kuklau: „Es gibt bei uns bereits Vorentwicklungsprojekte zu Automotive-spezifischen Testsystemen, die komplett auf Beckhoff-Technik aufbauen. Dazu zählt auch die Servoantriebstechnik, die durch ihre hohe Leistung, Schnelligkeit und aufgrund der komfortablen Konfiguration in Twincat Vorteile mit sich bringt.“

Ein weiteres Vorentwicklungsprojekt befasst sich mit der Matlab/Simulink-Integration in Twincat, um die Echtzeitsimulation auf den Embedded-PC verlagern und so Kosten sparen zu können. „Außerdem arbeiten wir derzeit daran, mit Twincat den Asam-Standard XiL-API zur Entkopplung von Testcase, Testautomatisierungstool und HiL-Prüfhardware mit Twincat zu nutzen“, sagt Kuklau abschließend.

* Dipl.-Ing. Stefan Ziegler ist Mitarbeiter der Beckhoff Automation GmbH & Co. KG in 33415 Verl,

(ID:45822004)