I/O-Module erleichtern Mobilität von Brennstoffzellen-Teststand

In Testständen für Brennstoffzellen von FutureE verbessern Turcks TBEN-Block-I/O-Module mit eigenem LabVIEW-Treiber Flexibilität und Mobilität der Systeme

„Der Akku allein wird es nicht richten“, sagt Siegfried Limmer mit Blick auf die Energiewende. „Wir werden beide Technologien, Wasserstoff- und Akkutechnologie, in Zukunft brauchen.“ Dass im Zuge dieser Entwicklung auch der Bedarf an Brennstoffzellen wächst, erlebt er schon heute täglich. Als Geschäftsführer des Entwicklungsdienstleisters FutureE in Nürtingen arbeitet Limmer mit seinen Mitarbeitern und Partnern an Brennstoffzellensystemen. Seine Kunden stammen aus der Fördertechnik, der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie, aber auch aus dem Energie- oder Gebäudesektor.

Teststand der Technik

Um die eigenen Brennstoffzellensysteme testen zu können, entwickelte FutureE einen Teststand, wie er auch in einer Laborumgebung eingesetzt werden könnte. Und Testen bedeutet in diesem Fall mehr als nur eine Qualitätsprüfung am Ende der Produktion. Das Testen ist der Hauptteil der Entwicklungsarbeit, denn wie gut eine Brennstoffzelle arbeitet, hängt von etlichen Parametern ab, die in zahllosen Iterationen durchgespielt werden, um die idealen Betriebsparameter für unterschiedliche Belastungsszenarien eines Brennstoffzellensystems zu ermitteln.

LabVIEW: Quasi-Standard für Teststände

Für umfangreiche Testverfahren ist in der Forschung die Software LabVIEW von National Instruments quasi Standard. Aber auch in der Produktentwicklung und zunehmend begleitend zur Produktion wird LabVIEW zum Betrieb von Testständen genutzt. „Insbesondere bei Berechnungen mit Array-Funktionen ist der Programmieraufwand bei einer SPS wesentlich höher. Auch bei der Gestaltung der graphischen Benutzeroberfläche bietet LabVIEW erheblich mehr Möglichkeiten als eine SPS“, erklärt Albert Wais.

IP67-Blockmodule mit LabVIEW-Treiber erleichtern erheblich den Aufbau und die Erweiterung von Testständen
Siegfried Limmer | FutureE
Albert Wais (l.) und Siegfried Limmer vor dem Teststand, der sich kundenindividuell anpassen lässt
Der Schaltschrank befindet sich beim PC und kann dank dezentraler Signalanbindung viel kleiner ausfallen
Dank Ethernet-/IP-LabVIEW-Schnittstelle kann auch ein klassischer Windows-PC genutzt werden

Dezentrale Signalanbindung

In der Industrie hat sich als Alternative zur Punkt-zu-Punkt-Verbindung mittlerweile die dezentrale Signalanbindung etabliert. I/O-Module in Schutzart IP67 werden direkt an der Maschine montiert, nehmen Signale auf und übertragen sie über eine einzige Ethernet-Leitung zur Steuerung. Zur Kommunikation mit Testständen wurden IP67-I/O-Lösungen bislang eher selten eingesetzt, auch weil die auf Industrial Ethernet ausgelegten I/O-Module kaum mit LabVIEW kommunizieren können. „Es gibt zwar einen Treiber von NI für Ethernet/IP, der ist aber so rudimentär, dass man damit nicht richtig arbeiten kann“, begründet Albert Wais den Zustand. Dass National Instruments Ethernet/IP nicht als Priorität für LabVIEW versteht, ist nachvollziehbar, zumal die Software erst seit den letzten Jahren vermehrt produktionsbegleitend für Tests eingesetzt wird.

Einmalig: IP67-I/O-Module mit LabVIEW-Treiber

Albert Wais hat selbst daran mitgewirkt, diese Lücke zu schließen. Für ein Projekt mit dem Sondermaschinenbauer Kirschenhofer und der Firma Britax Römer haben Wais und Mitarbeiter von Kirschenhofer einen LabVIEW-Treiber für Turcks dezentrale I/O-Module TBEN-S geschrieben. „Das war eine Heidenarbeit, weil wir uns in diesem Projekt mit dem RFID-Modul direkt das komplexeste Modul der TBEN-S-Familie ausgesucht hatten.“ Aber die Arbeit hat sich gelohnt: Mittlerweile finden Anwender in der Treiber-Datenbank von NI LabVIEW-Treiber für den Großteil der IP67-I/O-Module von Turck. Folgerichtig empfahl Wais auch für den Teststand von FutureE, Turcks TBEN-S-Module zur Signalanbindung mit LabVIEW zu nutzen.

Endkunde profitiert von Flexibilität

Neben den Signalen für die Sensorik müssen am Teststand auch Aktoren angebunden werden, beispielsweise für die Kühlwassersteuerung und den Kühllüfter. Die Flexibilität wird auch dabei durch die Module selbst geliefert. So können die DXP-Kanäle der TBEN-S ohne Konfiguration als Ein- oder Ausgang genutzt werden. Auch für den Kunden von FutureE wird der Einsatz des modularen I/O-Systems am Teststand Vorteile mit sich bringen. Das System wird so übergeben, dass der Kunde später eigene Testszenarien über die LabVIEW-Oberfläche durchspielen kann. Diese Routinen kann der Anwender dann definieren.

Fazit

Geschäftsführer Limmer zeigt sich mit dem Teststand-Projekt ebenso zufrieden wie mit den I/O-Modulen. „Die Anforderungen ändern sich ja mit jedem Kunden. Mal entwickeln wir Systeme für einen Gabelstapler, mal für ein Heizsystem oder einen portablen Generator. Das sind immer andere Anforderungen, die wir aber alle mit den I/O-Modulen abbilden können. Dafür schätzen wir die Module sehr. Sie machen unsere Arbeit einfacher.“

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