antriebstechnik 10/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK
„Wir haben uns für die Kombination aus
Genesis HighSpeed mit der Software Perception
sowie der Entwicklungsumgebung
LabView entschieden, weil sich Perception
und LabView sehr einfach über eine Schnittstelle
verbinden lassen“, sagt Stefan Lauck,
Entwicklungsingenieur bei Schabmüller.
„Zudem können wir dank der Perception-
Sensordatenbank unterschiedlichste Sensoren
für Strom, Spannung und Drehmoment
sehr einfach in das Messsystem integrieren.
Einfach per Plug & Play, wie ein USB-Gerät
in einen Rechner. Auch die Integration von
Vibrationssensoren als Teil der elektrischen
Vermessung ist problemlos möglich. Wir
sparen damit Zeit und Ressourcen bei der
Entwicklung des Prüfstands.“
Die Messaufgaben im Prüfstand von
Schabmüller sind vielfältig, um Kurzzeitoder
Dauerleistung von Synchronmaschinen
zusammen mit dem Wirkungsgrad zuverlässig
zu bestimmen oder die Lebensdauer
oder Komponentenzuverlässigkeit
zu ermitteln. So messen die Experten etwa
Drehzahl sowie Drehmoment, ermitteln das
Wirkungsgradkennfeld und bestimmen auf
Basis dieser Messdaten die Längs- und Querinduktivitäten.
Zudem setzt Schabmüller
Versuche zur Lebensdauer unter maximaler
mechanischer Belastung um. Zusätzliche
thermische Dauerversuche liefern Ergebnisse,
wie sich unterschiedliche Dauer- und
Intervallbelastungen auf die Funktion der
Motoren auswirken. „Die Elektromotoren
müssen bis zu 50 000 h Betriebsdauer aushalten“,
erläutert Lauck.
System für Echtzeit-Tests
Um alle Messdaten sicher und zuverlässig
zu ermitteln, müssen die einzelnen Komponenten
des Prüfstands zusammenarbeiten:
Die Sensoren erfassen Messsignale wie Strom,
Spannung, Temperatur sowie Drehmoment
und leiten sie an das Messverstärkersystem
weiter. Im Prüfstand von Schabmüller kommt
das Datenerfassungssystem Genesis High-
Speed GEN7tA samt den Erfassungskarten
GN610B zum Einsatz. Die DSPs, digitale
Signalprozessoren auf den Karten, verarbeiten
die Messdaten und berechnen erste
Ergebnisse – in Echtzeit. Die berechneten
Messergebnisse werden zur Auswertung an
LabView weitergegeben – dank EtherCAT-
Anschluss bis zu 1 000 Mal/s. Parallel dazu
speichert die HBM-eigene Software Perception
auch alle erfassten Rohdaten ab.
„Messdaten und Echtzeitrechenergebnisse
werden zeitsynchron mit gleichem Zeitstempel
erfasst und weitergegeben. Das ist
ein enormer Vorteil bei der Auswertung“,
betont Stefan Lauck. „Zudem können wir
in Perception eigene Formeln für die
Berechnungen erstellen und in der Formeldatenbank
ablegen. Diese Formeln sind
im Post-Process oder auch in Echtzeit-Berechnung
in den DSPs anwendbar. Ganz
ohne Programmieraufwand der jeweiligen
Rechnerarchitektur.“
Perception kommuniziert über eine frei
programmierbare Software-Schnittstelle
mit dem LabView-Programm. Dieses ist zuständig
für die Steuerung und Automatisierung
der Prüfstandsprozesse und steuert
auf Basis der Echtzeit-Rechenergebnisse
die Umrichter von Last- und Prüflingsmaschinen.
„Die Messdaten können zu
zyklussynchronen Einzelwerten verarbeitet
werden. Für die Steuerung und Automatisierung
der Prüfprozesse werden anschließend
nur die relevanten zyklussynchronen
Rechenergebnisse genutzt, wie etwa Effektivwerte
von Strom und Spannung oder die
Drehzahl“, sagt Lauck. „Da die Rohdaten bei
Bedarf trotzdem gespeichert sind, können
wir diese zudem für weitergehende Post-
Process-Analysen verwenden.“ Neben den
zyklussynchronen Einzelwerten lassen sich
auch kontinuierliche Messdaten in der Formeldatenbank
von Perception verknüpfen
und in Echtzeit verarbeiten. Auch dafür
sind keine Programmierkenntnisse nötig.
Einfache Sensor-Integration
„Die Kombination aus LabView und der
Perception bietet uns wirklich viele Vorteile“,
sagt Lauck. Das Genesis HighSpeed
zeichnet etwa die Messdaten der Sensoren
zeitsynchron auf und ermöglicht Abtastraten
von bis zu 2 MS/s auf bis zu 51 Leistungs-Kanälen.
Dabei synchronisiert es
automatisch die Abtastraten der unterschiedlichen
Kanäle und Einschubkarten.
Das mindert den Aufwand für Nutzer erheblich.
Zudem lassen sich bei dieser
Lösung die Vorteile von LabView nutzen,
wie etwa das Datenformat TDMS, um große
Datenmengen schnell zu speichern. Dies
ermöglicht auch eine weiterführende Analyse
der Daten mit einer Vielzahl am Markt
erhältlicher Programme.
Bei der Integration des Messdatenerfassungssystems
in den Prüfstand erhielten
die Entwickler von Schabmüller maßgeschneiderte
Unterstützung von den HBM-
Perception-Experten. Stefan Lauck: „Perception
ist eine effiziente Software, die zuverlässig
Daten erfasst. Wir haben uns dank
der Einführungsschulung von HBM schnell
01 Schabmüller entwickelt gemeinsam mit
den HBM-Experten ein neues
Prüfstandskonzept
02 Im Prüfstand erfassen Drehmoment-
Aufnehmer das Drehmoment und leiten die
Ergebnisse an die HBM-Datenerfassungskarten
weiter
03 Über eine frei programmierbare
Software-Schnittstelle kommuniziert die
HBM-Software Perception mit der Entwicklungsumgebung
LabView
eingearbeitet. Und aufgrund der einfachen
Handhabung können wir sehr individuelle
Messabläufe definieren.“
Fotos: HBM
www.hbm.com
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