При производстве систем электропитания невозможно обойтись без большого числа функциональных испытаний и испытаний на безопасность, чтобы подтвердить их пригодность к использованию. Чтобы обеспечить надежность своих испытаний в будущем, производитель источников электропитания Gustav Klein разработал новый инновационный испытательный стенд. Благодаря модульной функциональной безопасности от B&R, Gustav Klein смог создать единый программный проект, который используется в различных испытательных стендах.
"Каждая производимая нами система перед поставкой проходит тщательные тестирования" - объясняет Йорг Умбрайт, глава НИОКР в Gustav Klein. «Нашей реакцией на быстро растущий спрос и растущие требования к производительности в 2019 году стало увеличение наших возможностей по проведению тестирования, мы увеличили количество стендов с четырех до одиннадцати и подняли мощность подключения тестовой площадки. Мы также запланировали дополнительные резервы для обеспечения прогнозируемого роста в ближайшие годы". Испытательная площадка Gustav Klein - это 500 квадратных метров и 13 испытательных стендов для крупного оборудования и несколько дополнительных стендов для малогабаритных устройств.
Компания работала совместно с B&R, чтобы создаать такое решение функциональной безопасности, которое охватывало бы все испытательные стенды, дополнительные резервы и оборудование для распределения электроэнергии. Реализация подобного решения стала возможной благодаря модульности аппаратных и программных решений от B&R. Функции безопасности для конкретных испытательных стендов можно легко настраивать для заданной конфигурации и включать или отключать их через пользовательский интерфейс. Авторизованные пользователи могут выбрать и подтвердить нужную конфигурацию через пользовательский интерфейс. Машину можно полностью переконфигурировать не прибегая к специальным инструментам программирования, чтобы адаптировать её под нужные задачи функциональной безопасности. Это позволяет быстро изменять всю конфигурацию испытательной площадки, чтобы провести техническое обслуживание или ввести в эксплуатацию одну из резервных станций.
Один проект безопасности для всех системных конфигураций
Ключевым фактором является то, что используя технологии B&R нужно запрограммировать только одно решение для функциональной безопасности, которое будет включать в себя все варианты и возможности оборудования, которое может быть запущено в производство. Можно создать любую возможную комбинацию модулей машины. Такой подход существенно снижает расходы на обслуживание, а также на тестирование, которое необходимо провести при вводе модульного технологического оборудования в эксплуатацию.
Инженеры Gustav Klein осознали преимущества данного подхода еще до модернизации испытательной площадки, поскольку опробовали его на своих системах тестирования подачи I-TS и MI-TS, обе полностью автоматизированы с помощью B&R. "Со средой разработки Automation Studio и интегрированным инструментом SafeDESIGNER мы можем поддерживать в актуальном состоянии 90% наших проектов, разрабатывая всего лишь одно универсальное программно решение без дополнительного программирования" - отмечает Умбрайт.
Системы тестирования и моделирования I-TS и MI-TS используются в самых разных конфигурациях, а также в приложениях и средах. Их используют при моделировании циклов зарядки и разрядки, при разработке электромобилей, или при тестировании компонентов источника питания, при производстве аккумуляторов и транспортных средств.
Модульность без узкоспециализированных технологий
"Опыт, накопленный в рамках этих проектов, безусловно, сыграл роль в возможности реализации приложения функциональной безопасности для испытательной площадки за несколько дней." - констатирует Роланд Байр, программист в Gustav Klein, занимающийся созданием решения безопасности для тестера подачи и испытательной площадки. "Нашу работу также ускорило то, с какой легкостью мы смогли подключить стандартные элементы и элементы безопасности системы, а главное, решение функциональной безопасности от B&R позволяет создавать модульное программное обеспечение без специальной подготовки. Модульность, в которую нам не пришлось вкладывать свои силы и средства." Для руководства Gustav Klein - это тоже был немаловажный фактор, поскольку разработка и строительство испытательной площадки не приносит прямой прибыли, а для разработки приложения безопасности требуется отвлекать сотрудников от их повседневной деятельности.
Комплексная функциональная безопасность
Проектировщики испытательного полигона из Gustav Klein подобрали различные компоненты системы Х20. Для управления и мониторинга в испытательные стенды были установлены различные безопасные дискретные и смешанные модули ввода/вывода и блоки подключения. А также контроллеры безопасности X20SL8101 из линейки Х20. Данный контроллер способен управлять 280 узлами безопасности, дополнительным безопасным оборудованием, а главное управлять всеми возможными конфигурациями испытательной площадки. Безопасные модули подключаются к контроллеру безопасности стандартным кабелем по протоколу POWERLINK. Для передачи данных безопасности используется открытый протокол openSAFETY.
Испытательная площадка как на ладони
Вся исчерпывающая информация об испытательной площадке и статусе системы функциональной безопасности выводится для сотрудников Gustav Klein на большую 24-дюймовую панель Automation Panel 900, которая находится на дверце шкафа управления в технической комнате. Сзади на панели установлен компактный промышленный ПК Panel PC 2100, который обрабатывает приложение визуализации и предоставляет работникам испытательного полигона необходимую информацию. "Большой дисплей позволяет вывести всю информацию о ЦК (центральных коммутаторах) на одном экране." - рассказывает Байр. "Это существенно снижает риск того, что оператор сможет пропустить какое-то событие из-за того, что находился в другом подменю." "Расположение коммутаторов на экране полностью соответствует их расположению на площадке, это упрощает понимание, где возникла проблема." В ближайшем будущем специалисты Gustav Klein планируют разместить дополнительные панели от B&R на испытательной площадке, чтобы у инспекторов была возможность в любой момент получать критически важную информацию.
Гибкая испытательная площадка будущего
Испытательные стендны производителя электропитания оснащены оборудованием для тестирования ИБП и инверторов с мощностью системы до 1,5 МВА. Помимо этого можно проводить испытания под высоким напряжением и запускать системы симуляции с номинальным напряжением до 1000 В переменного или постоянного тока, а также испытывать интеллектуальную силовую электронику для аккумулирования энергии с высокого напряжения и мощностью системы до 4 МВт. Благодаря отлично спроектированной силовой электронике инженерам удалось минимизировать энергопотребление и сопутствующие тепловые потери во время испытаний и снизить необходимую мощность для подключения к сети. Компания Gustav Klein создала одну из самых технологичных и современных площадок, которая обеспечивает все возможные варианты тестирований электропитающего оборудования. Заводские испытания с высоким напряжением на производстве экономят драгоценное время своих клиентов при вводе оборудования в эксплуатацию. Модульное решение безопасности от B&R значительно упрощает адаптацию технологий функциональной безопасности к требованиям испытательных стендов и позволяет оперативно реагировать на изменения рынка.
Йорг Умбрайт
Глава НИОКР Gustav Klein GmbH & Co. KG
"Со средой разработки Automation Studio и интегрированным инструментом SafeDESIGNER мы можем поддерживать в актуальном состоянии 90% наших проектов, разрабатывая всего лишь одно универсальное программное решение без дополнительного программирования."