Automatisierung einer Klimakammer
Kunde: AUDI AG / Imtech
Bereich: Automobilindustrie / Entwicklung
Anforderung: Automatisierung einer Klimakammer für mehrere im Kfz verbaute Kühlsysteme
Umsetzung: Software: DIAdem / LabVIEW
Messen – Auswerten – Archivieren
Schon lange sind die Zeiten vorbei, in denen der Motorwasserkühler ein „Single-Leben“ im Fahrzeug führen musste. Mittlerweile werden immer häufiger zusätzliche separate Kühlsysteme für die Ladeluft, das Motoröl, das Getriebeöl oder den Kraftstoff eingebaut.
Für derartige Kühler hat die Firma Imtech einen Kühlerprüfstand im Hause Audi errichtet, für den measX die komplette Mess-, Automatisierungs- und Auswertesoftware erstellt hat.
Die Ausgangssituation
Der Kühlerprüfstand dient zur Ermittlung der thermodynamischen Eigenschaften von Automobilkühlern, Peripheriekühlern wie Öl-, Ladeluft- und Kraftstofffilter, Messungen an Kühlerlüftern sowie der Simulation des Betriebs von Klimakondensatoren unter reproduzierbaren Bedingungen.
Aufbau des Kühlerprüfstandes
Der Prüfstand ist als Zweikammersystem mit einem geschlossenen Luftkreis gebaut und besteht aus einer Ein- und einer Austrittskammer. Zwischen diesen beiden Kammern ist eine fest installierte druckdichte Trennwand eingebaut, in die die unterschiedlichen Prüflinge eingebaut werden. Neben den Kammern gehören die entsprechenden Konditioniermodule für die sekundärseitige Temperierung der Prüflinge zum Prüfstand.
Folgende grundsätzliche Prüfungen werden durchgeführt:
- Bestimmung der luft- und flüssigkeitsseitigen Widerstände
- Bestimmung der luft- und flüssigkeitsseitigen Ein- und Austrittstemperaturen
- Bestimmung der luft- und flüssigkeitsseitigen Massen und Volumenströme
- Bestimmung der Störgrößen wie Strahlungsverluste, Transmission, Reibungswärme und Wärmeeintrag durch Prüflingslüfter
Die Aufgabe
Neben der Entwicklung einer Software für die Überwachung, Automatisierung und Auswertung wurde von measX ebenfalls die Mess-Hardware geliefert.
Die Erfassung und die Konditionierung der Prüflings-Messgrößen wird über CAN-Module und über Compact FieldPoint Module der Firma National Instruments realisiert. Alle Messmodule, deren Spannungsversorgung sowie diverse Netzteile für die Sensorversorgung befinden sich in einem Schrank auf dem Dach der Klimakammer. Der Schrank, auf Kundenwunsch mit Sichttüren versehen, wurde aus Item-Profilen gefertigt und konnte so exakt an die vorhandenen Raumverhältnisse angepasst werden. Auf zwei im Inneren der Klimakammer montierten Patch-Panelen können alle für eine Messung erforderlichen Sensoren aufgesteckt werden. Die Ausführungen und die Pinbelegungen der in den Patch-Panels verwendeten Eingangsbuchsen wurden im Vorfeld mit den Anwendern abgestimmt, so dass keine zusätzlichen Adapter oder Sensorversorgungen notwendig sind.
Automatisierungstechnik im Komplettpaket
Als Steuer- und Regeleinheiten werden seitens Imtech Siemens-S7 Steuerungen eingesetzt. In enger Zusammenarbeit mit der Firma Imtech und Audi hat measX die Mess- und Automatisierungssoftware konzipiert und entwickelt. Die Gesamtaufgabe des Automatisierungssystems wurde auf zwei Rechner verteilt.
Als zentrale Bedien- und Anzeigekomponente dient ein Prüfstandsrechner. Die Software ist auf Basis von LabVIEW realisiert worden und beinhaltet eine Reihe unterschiedlicher Bedien- und Visualisierungsseiten zur grundsätzlichen Steuerung des Prüfstands. Parallel zum Prüfstandsrechner arbeitet ein separater Messrechner, der unterschiedliche Aufgaben übernimmt, die in einer DIAdem-Applikation integriert sind. Die Abbildung zeigt von den Basisfunktionen die Bildschirmoberflächen der Dokumentations- und Messfunktionen.
Versuchsdurchführung leichtgemacht
Zur Vorbereitung eines Versuchs wird der Anwender über diverse Eingabemasken geführt, um die unterschiedlichen Parameter des Prüflings und der Messaufgabe einzugeben. Diese Daten können auch hinterlegt und bei neuen Versuchen als Vorkonfiguration zurückgeladen werden. Die Software überprüft diverse Parameter auf formale Eingabefehler.
Während eines Prüfvorgangs werden diverse Kennlinien gefahren, wobei für jede mehrer Arbeitspunkte „abgefahren“ werden. Nach Beenden des Versuchs werden alle Messdaten einschließlich der beschreibenden Versuchdaten in eine DIAdem-Datei abgelegt. Im Anschluss können auf Wunsch die Versuchsdaten vollautomatisch in ein Excel-Formular übertragen werden und zum Beispiel als Gesamtdokumentation des Versuchs mit Diagramm-Darstellungen an die Kunden des Prüfstands ausgehändigt werden. Zur dauerhaften Archivierung der Versuche verfügt der Messrechner über eine Archivierungsfunktion, die die Messdaten, beschreibenden Daten und die Excel-Versuchsdokumentation auf einem Audi-internen Archivierungssystem ablegt.
Die Betreiber der Klimakammer verfügen über DIAdem-Know-how und können Anpassungen bezüglich der Messaufgaben und Art und Form der Online-Anzeigen eigenständig durchführen. Selbstverständlich steht Ihnen im Notfall unser Support zur Unterstützung zur Verfügung.