Durchgängige PC-basierte Messtechnik für industrielle Prüfstände und Datenerfassung

Die nahtlose Integration von Präzisionsmesstechnik in bestehende Steuerungsarchitekturen optimiert die Datenqualität in Prüfstands- und Datenerfassungsanwendungen. Auf der Fachmesse SENSOR+TEST in Nürnberg vom 9. bis 11. Juni wird eine durchgängige Messkette vorgestellt, die von der Sensoranbindung bis in Cloud-Umgebungen reicht und in der Elektromobilität sowie der Wasserstoffindustrie eingesetzt wird.

Skalierbare Messinfrastruktur und Feldbusintegration
Die steigende Komplexität industrieller Prozesse fordert eine synchrone Übertragung großer Datenmengen in Echtzeit. Durch die Verknüpfung von Hard- und Softwaremodulen in den Schutzarten IP20 und IP67 wird eine flexible Skalierbarkeit erzielt. Der Highspeed-Feldbus EtherCAT stellt hierbei die performante Basis dar, die bei erhöhtem Bandbreitenbedarf durch die Gigabit-Variante EtherCAT G erweitert werden kann. Die vollständige Einbindung in die Steuerungssoftware TwinCAT ermöglicht eine bedarfsgerechte Konfiguration der angeschlossenen Sensorik direkt im Steuerungssystem der automatisierten Fertigung.

Zellspannungsmessung für die Batteriefertigung und Wasserstoffindustrie
Ein zentraler Anwendungsbereich dieser Architektur liegt im Bereich der Elektromobilität sowie in der Fertigung von Brennstoffzellen. Für das hochauflösende Kurz- und Langzeitmonitoring von Einzel-Zellspannungen in Akkumulatoren oder Wasserstoff-Brennstoffzellen kommen spezialisierte EtherCAT-Klemmen zum Einsatz. Die analogen Eingangsklemmen EL3008-0003 für acht mal plus minus drei Volt und EL3008-0005 für acht mal plus minus fünf Volt unterstützen die Erfassung von gestapelten Spannungen bis zu 1500 Volt in der Messkategorie CAT II. Durch eine kaskadierte Verdrahtung wird der Installationsaufwand bei der Überwachung großer Zellenstapel signifikant reduziert.

Netzanalyse und dezentrales Condition Monitoring
Für die Netzanalyse und das Energiemanagement innerhalb der digital supply chain wird die EtherCAT-Klemme EL3475 in Kombination mit Kleinsignal-Klappwandlern der Reihe SCL6xxx eingesetzt. Diese Kombination ermöglicht eine präzise Netzanalyse durch die Erfassung aller relevanten elektrischen Kennwerte. Die Verwendung elektronischer Typenschilder und vorkonfektionierter Leitungen minimiert Konfigurationsfehler und erleichtert die Nachrüstung bestehender Anlagen. Die gesammelten Energiedaten lassen sich über das Bussystem direkt in übergeordnete Analysetools und Cloud-Umgebungen übertragen.

Für das dezentrale Condition Monitoring und die dynamische Lageerfassung direkt an der Maschine wird das robuste IP67-Modul EP3751-0260 genutzt. Diese EtherCAT Box kombiniert einen drei-achsigen Beschleunigungssensor mit einem drei-achsigen Gyroskop. Mit einer Auflösung von zwanzig Bit und einer Abtastrate von vier Kilohertz erfasst das System Drehbewegungen und Vibrationen präzise. Die mechanische Schock-, Schwingungs- und EMV-Festigkeit des Gehäuses gewährleistet den zuverlässigen Betrieb unter extremen Umgebungsbedingungen und sichert die Datenkonsistenz innerhalb des automotive data ecosystem.

Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren
Im Bereich der industriellen Messtechnik und Datenerfassung konkurrieren PC-basierte Systeme direkt mit dedizierten, proprietären Messwerterfassungssystemen von Herstellern wie National Instruments oder Hottinger Brüel und Kjaer. Während traditionelle Messsysteme häufig separate Messverstärker und spezialisierte Softwarelizenzen erfordern, eliminiert der Ansatz von Beckhoff diese Hardware-Silos, indem die Messtechnik als Standard-Eingangs- und Ausgangsmodul direkt auf der Hutschiene oder dezentral im Feld platziert wird.

Die Erfassung von gestapelten Spannungen bis zu 1500 Volt bei den Zellspannungsmessklemmen stellt ein wichtiges Kriterium bei der Prüfung von Hochvoltbatterien für Personenkraftwagen dar, da moderne Antriebsarchitekturen Spannungsniveaus von achthundert Volt und mehr nutzen. Im Vergleich zu spezialisierten Batterie-Management-Prüfständen, die oft isolierte Signalkonditionierungsmodule nutzen, senkt die kaskadierte EtherCAT-Verdrahtung die Systemkosten und verringert die Latenzzeit bei der Datenübertragung in die zentrale Steuerung.

Bei der dezentren Schwingungsüberwachung bietet die Kombination aus Beschleunigungssensor und Gyroskop in einem IP67-Gehäuse mit einer Abtastrate von vier Kilohertz und zwanzig Bit Auflösung funktionelle Vorteile gegenüber Standard-Zustandsüberwachungssystemen, die oft nur Schwingungsamplituden ohne rotatorische Lageänderungen erfassen. Diese hohe Integrationsdichte verringert die Anzahl der benötigten Sensorköpfe und Leitungen an beweglichen Maschinenteilen, was die mechanische Ausfallwahrscheinlichkeit in rauen Industrieumgebungen reduziert.

Editiert von Maria Brueva, Induportals-Redakteurin – adaptiert durch KI.

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