最近，測量技術專家 measX 公司為全球領先的電動工具製造商斯蒂爾公司（STIHL）開發了一款針對不同耐久性測試環境的靈活、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鍵性的作用。
總部位於德國門興格拉德巴赫的 measX GmbH & Co. KG 自 1981 年以來就一直致力於為設計和定製各種測量、測試和評估係統，這些係統在各個行業領域中都得到了非常廣泛的應用。公司在試驗台技術領域主要聚焦開發自動化試驗台。ANDREAS STIHL AG & Co. KG (斯蒂爾) 委托測量技術專家 measX 為其一台大型耐久性測試設施打造高效自動化解決方案，方案采用了倍福的 EtherCAT 和 I/O 總線端子模塊係統以及 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 軟件相結合實施。目前，斯蒂爾整個公司都在使用該係統進行耐久性測試；該係統最初是為公司位於靠近斯圖加特的魏布林根總部最先進的開發中心的試驗台開發的。
在斯蒂爾研發中心，每天都要在數以百計的測試艙中對電鋸、綠籬修剪機、切割機以及割草機器人等樣機和係列產品進行各種負載測試、功能測試和壽命測試，並會針對每個設備類型製定詳細的測試計劃。“DLA 應用程序旨在確保對各種不同配置的設備進行可靠、高性能的測試。一個標準化、直觀的操作方案可以簡化每個測試環節的定義、執行和監測。在不同的測試序列之間切換也非常簡單。”負責斯蒂爾項目的 measX 工程師 Marco Tiskens 解釋說道。
覆蓋麵廣泛的測試需要高度的靈活性
測試係統由一台裝有 TwinCAT 的 C6015 超緊湊型工業 PC 控製，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據。這兩個端子模塊係統是通用的 I/O 係統，為開發試驗台提供了所需的高靈活性，Marco Tiskens 解釋道：“無(wu)需(xu)單(dan)獨(du)的(de)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)，無(wu)需(xu)額(e)外(wai)操(cao)作(zuo)，數(shu)據(ju)能(neng)夠(gou)以(yi)與(yu)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)同(tong)步(bu)的(de)方(fang)式(shi)采(cai)集(ji)。此(ci)外(wai)，測(ce)量(liang)通(tong)道(dao)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)用(yong)於(yu)修(xiu)改(gai)測(ce)試(shi)順(shun)序(xu)。可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)需(xu)求(qiu)簡(jian)單(dan)地(di)集(ji)成(cheng)額(e)外(wai)的(de)端(duan)子(zi)模(mo)塊(kuai)或(huo)替(ti)代(dai)的(de)端(duan)子(zi)模(mo)塊(kuai)。I/O 端子模塊的穩定性和魯棒性對於耐久性測試來說是一個特別的優勢。而且它們提供的成本效益也頗具吸引力。”
由(you)於(yu)測(ce)試(shi)標(biao)本(ben)和(he)測(ce)試(shi)類(lei)型(xing)的(de)廣(guang)泛(fan)性(xing)，試(shi)驗(yan)台(tai)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)要(yao)求(qiu)。例(li)如(ru)，一(yi)台(tai)設(she)備(bei)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)供(gong)應(ying)燃(ran)料(liao)，而(er)下(xia)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)則(ze)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)供(gong)水(shui)，再(zai)下(xia)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)則(ze)需(xu)要(yao)供(gong)電(dian)。EtherCAT 端子模塊 EL3314-0002 具有電隔離通道，在使用熱電偶進行高精度、無故障的溫度測量時有很大優勢。對於大部分試運行來說，速度是另一個重要的測量變量，使用 EL5xxx 係列 EtherCAT 端(duan)子(zi)模(mo)塊(kuai)可(ke)以(yi)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)中(zhong)采(cai)集(ji)速(su)度(du)數(shu)據(ju)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)與(yu)所(suo)有(you)其(qi)它(ta)變(bian)量(liang)同(tong)步(bu)。此(ci)外(wai)，電(dian)能(neng)測(ce)量(liang)端(duan)子(zi)模(mo)塊(kuai)提(ti)供(gong)關(guan)於(yu)功(gong)耗(hao)的(de)重(zhong)要(yao)數(shu)據(ju)，以(yi)用(yong)於(yu)測(ce)試(shi)樣(yang)本(ben)中(zhong)。
需xu要yao對dui所suo有you測ce試shi樣yang本ben的de不bu同tong參can數shu進jin行xing測ce量liang和he控kong製zhi以yi及ji調tiao節jie。其qi中zhong一yi個ge目mu標biao是shi，盡jin管guan每mei種zhong情qing況kuang下xia使shi用yong的de硬ying件jian不bu同tong，但dan也ye應ying該gai能neng夠gou在zai不bu同tong的de試shi驗yan台tai，甚shen至zhi在zai不bu同tong的de地di點dian進jin行xing相xiang同tong的de測ce試shi。這zhe可ke以yi通tong過guo單dan獨du定ding義yi測ce量liang技ji術shu和he通tong道dao以yi及ji測ce試shi順shun序xu的de方fang式shi實shi現xian，並bing在zai每mei次ci測ce量liang過guo程cheng開kai始shi時shi，根gen據ju具ju體ti的de任ren務wu需xu求qiu，將jiang它ta們men集ji中zhong起qi來lai形xing成cheng一yi個ge測ce試shi程cheng序xu。
斯蒂爾研發中心的耐久性試驗台在控製櫃中配備了大量 EtherCAT 和總線端子模塊，以及 C6015 超緊湊型工業 PC（左下），以實現測量值采集所需的靈活性
無縫集成測量和控製技術
對於每個耐久性測試，都要在斯蒂爾測試數據庫中精確定義待測量的通道和所有所需的測試參數。相關的測量和順序程序通過 LabVIEW™ 框架自動生成，並以適合 DLA 中 TwinCAT 環境的通用形式呈現。然後對程序進行編譯，一旦編譯過程完成後，程序將自動遷移到 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建一次，然後每次都重複使用新的參數，生成完整的測試順序模板庫。
DLA 應用程序通過 TwinCAT 軟件的多個抽象層從測試數據庫中“翻譯”測試規範，確保 I/O 配置正確並自動定義變量。試驗台專用的變量也會自動分配給 I/O 端子模塊。DLA 軟件激活控製程序，監測測試順序中的執行情況，並記錄所有參數和測量值。“我們在 LabVIEW™ 內用 TwinCAT 環境遠程控製 Microsoft Visual Studio®，以便生成 PLC 源代碼，然後編譯和執行這些源代碼。我們用軟件程序完成了用戶本須自己完成的所有事情。”Marco Tiskens 在描述這個特殊的軟件方案時說道。
Automation Interface 是關鍵
隻有通過 TwinCAT Automation Interface 才能在 DLA 內配置和創建測量和控製程序。這種用於自動生成代碼的開放式接口支持 DLA 等複雜的應用程序，使用預定義的模板進行配置。“重(zhong)複(fu)使(shi)用(yong)經(jing)過(guo)測(ce)試(shi)的(de)程(cheng)序(xu)段(duan)，並(bing)自(zi)動(dong)編(bian)譯(yi)不(bu)同(tong)的(de)程(cheng)序(xu)段(duan)，以(yi)形(xing)成(cheng)測(ce)試(shi)專(zhuan)用(yong)的(de)順(shun)序(xu)軟(ruan)件(jian)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)，這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)節(jie)省(sheng)時(shi)間(jian)，而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)大(da)幅(fu)減(jian)少(shao)錯(cuo)誤(wu)率(lv)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)實(shi)現(xian)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)的(de)標(biao)準(zhun)化(hua)，使(shi)之(zhi)更(geng)容(rong)易(yi)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)。”Marco Tiskens 說道。
所有試驗台都可以通過相同的圖形用戶界麵進行操作和監測。所需的數值從 TwinCAT 中讀出或通過 ADS 設置，其範圍包括設置一個單獨的變量（例如，為了接通介質供電或啟動測試順序）以及讀出遠遠超過 100 個測量通道。後者通過多個環形緩存區進行，這些緩存區在程序啟動時動態生成，並可臨時存儲數據長達 12 秒。
DLA 應用程序提供各種可視化和監測功能。網絡中集成的 PC 可以通過 DLA 瀏liu覽lan器qi監jian測ce整zheng個ge試shi驗yan台tai組zu，或huo操cao控kong單dan個ge係xi統tong。通tong過guo操cao作zuo台tai界jie麵mian可ke以yi概gai覽lan所suo有you配pei置zhi好hao的de試shi驗yan台tai及ji其qi運yun行xing狀zhuang態tai。在zai詳xiang細xi視shi圖tu中zhong，顯xian示shi部bu件jian和he顏yan色se代dai碼ma提ti供gong了le關guan於yu測ce量liang過guo程cheng中zhong各ge個ge試shi驗yan台tai的de當dang前qian通tong道dao和he特te性xing值zhi的de信xin息xi。此ci外wai，可ke以yi通tong過guo一yi個ge圖tu表biao顯xian示shi自zi測ce試shi開kai始shi以yi來lai的de測ce量liang數shu據ju，這zhe樣yang早zao期qi指zhi示shi預yu計ji的de結jie果guo。
DLA 將 TwinCAT 在zai測ce試shi過guo程cheng中zhong提ti供gong的de數shu據ju文wen件jian保bao存cun到dao試shi驗yan台tai的de計ji算suan機ji中zhong，並bing在zai可ke配pei置zhi的de時shi間jian間jian隔ge或huo文wen件jian達da到dao一yi定ding大da小xiao時shi將jiang其qi傳chuan輸shu給gei中zhong央yang文wen件jian服fu務wu器qi。這zhe些xie數shu據ju包bao自zi動dong整zheng合he，並bing立li即ji可ke用yong於yu進jin一yi步bu的de離li線xian評ping估gu。數shu據ju尚shang在zai準zhun備bei階jie段duan時shi，就jiu可ke以yi計ji算suan出chu重zhong要yao的de公gong式shi和he參can數shu，並bing生sheng成cheng包bao含han基ji本ben評ping價jia的de PDF 報告。
DLA 應用程序的 Viewer 功能幫助用戶設置耐久性測試（在本例中為電鋸）
準備好滿足新的需求
目前，DLA 已在斯蒂爾公司位於德國、奧地利、中國、美國和巴西的測試中心中成功應用於耐久性測試中。無論采用哪種硬件，同樣的軟件都能夠在所有試驗台上運行。Marco Tiskens 繼續說道：“高(gao)性(xing)能(neng)的(de)倍(bei)福(fu)組(zu)件(jian)以(yi)及(ji)斯(si)蒂(di)爾(er)和(he)倍(bei)福(fu)之(zhi)間(jian)的(de)友(you)好(hao)合(he)作(zuo)，成(cheng)就(jiu)了(le)這(zhe)一(yi)高(gao)效(xiao)的(de)試(shi)驗(yan)台(tai)自(zi)動(dong)化(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，具(ju)有(you)幾(ji)乎(hu)無(wu)限(xian)的(de)可(ke)擴(kuo)展(zhan)性(xing)。對(dui)我(wo)們(men)而(er)言(yan)，這(zhe)個(ge)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)具(ju)有(you)堪(kan)稱(cheng)典(dian)範(fan)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)、高性能、靈ling活huo性xing和he標biao準zhun化hua程cheng度du。它ta能neng夠gou快kuai速su適shi應ying未wei來lai的de測ce試shi樣yang本ben和he測ce試shi方fang法fa，並bing加jia快kuai了le從cong製zhi定ding測ce試shi計ji劃hua到dao評ping估gu結jie果guo的de過guo程cheng。可ke以yi迅xun速su將jiang測ce量liang數shu據ju和he基ji本ben評ping價jia提ti供gong給gei測ce試shi部bu門men。”這一點得到了斯蒂爾耐力測試團隊負責人 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絡中快速、高效和可靠地進行開發，並保障設備的安全性，以確保讓我們的客戶滿意。”
無縫集成測量和控製技術
靈活的試驗台自動化是滿足各種測試需求的關鍵。在這種情況下，我們需要與像 measX 這(zhe)樣(yang)經(jing)驗(yan)豐(feng)富(fu)的(de)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)商(shang)建(jian)立(li)合(he)作(zuo)關(guan)係(xi)，他(ta)們(men)擁(yong)有(you)豐(feng)富(fu)的(de)專(zhuan)業(ye)知(zhi)識(shi)可(ke)以(yi)讓(rang)我(wo)們(men)借(jie)鑒(jian)。我(wo)們(men)雙(shuang)方(fang)的(de)密(mi)切(qie)合(he)作(zuo)成(cheng)就(jiu)了(le)麵(mian)向(xiang)未(wei)來(lai)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)試(shi)驗(yan)台(tai)，它(ta)們(men)可(ke)以(yi)迅(xun)速(su)適(shi)應(ying)新(xin)的(de)產(chan)品(pin)和(he)技(ji)術(shu)。倍(bei)福(fu)全(quan)新(xin)的(de) TwinCAT 3 Interface for LabVIEW™（TF3710）簡化了控製層與 LabVIEW™ 應用程序的連接。該接口具有為高性能讀寫 ADS 符號和配置 I/O 端子模塊而開發的 VI。同時，倍福還為實現高性能試驗台應用提供了 ELM 係列超高精度 EtherCAT 測量端子模塊。“我們的試驗台生產領域的客戶對多樣化的 I/O 端子模塊讚賞有加：從簡單的 12 位電壓測量端子模塊到帶 LEMO 連接器的高精度、經過校準的 24 位(wei)多(duo)功(gong)能(neng)端(duan)子(zi)模(mo)塊(kuai)，可(ke)以(yi)從(cong)我(wo)們(men)的(de)產(chan)品(pin)係(xi)列(lie)中(zhong)挑(tiao)選(xuan)合(he)適(shi)的(de)端(duan)子(zi)模(mo)塊(kuai)，以(yi)確(que)保(bao)項(xiang)目(mu)可(ke)以(yi)經(jing)濟(ji)高(gao)效(xiao)地(di)實(shi)施(shi)。倍(bei)福(fu)可(ke)為(wei)所(suo)有(you)關(guan)鍵(jian)的(de)測(ce)量(liang)變(bian)量(liang)提(ti)供(gong)合(he)適(shi)的(de) EtherCAT 端子模塊：從標準信號到溫度、速度、振動、扭矩和位移。此外，所有測量數據都通過 EtherCAT 完全同步，並提供全麵的診斷信息，這對確保試驗台的可靠運行至關重要。”來自倍福 I/O 產品管理團隊的測量、分析和控製產品銷售專家 Christian Lindemann 補充說道。
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）公司總部位於德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多國際標準。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。倍福於1997年進入中國市場，致力於幫助製造企業提升競爭優勢，加速轉型升級。倍福在業內享有“創新引擎”的美譽，公司所倡導的PC控製技術具有良好的開放性，將IT技術、互聯網和自動化技術完美融合，助力實現工業 4.0 和智能製造。憑借領先的技術優勢和豐富的行業知識，倍福的創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領域。
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