Wind Tunnel Control System

Windkanäle spielen bei der Entwicklung von Transportmitteln aller Art eine wichtige Rolle. Ihre Aufgabe beschränkt sich schon lange nicht mehr auf die Optimierung des Luftwiderstandsbeiwertes (cW) und die Reduzierung des Kraftstoffverbrauches. Neben der aerodynamischen Formgebung dienen moderne Windkanäle auch der Minimierung von Windgeräuschen oder der Verbesserung der Durchströmung (Motorkühlung, Klimaanlage).

Wind, Klima und Geräuschentwicklung sind wesentliche Parameter, die in vielen Aufgabenfeldern und Industriebereichen mithilfe von Windkanälen in der Forschung und Entwicklung evaluiert werden. Die Komplexität des Mediums Wind mit seinen Parametern Feuchte, Temperatur und Lautstärke verlangt flexible Systeme zur Messung und Bestimmung von Versuchsparametern in Windkanalanlagen. Ganz gleich, ob es ein aerodynamischer Windkanal ist, ein Klima- oder ein Akustikwindkanal: Betreiber und Nutzer wollen die wertvolle Zeit im Windkanal möglichst effizient zur Durchführung der Messungen und Versuche nutzen.

Die Entwickler erwarten ein einfach konfigurierbares und flexibles Leit- und Kontrollsystem, dessen Datenerfassungs- und Steuerungskomponenten den besonderen Anforderungen in der Praxis gerecht werden. Ein sicheres Datenmanagement und ein hoher Versuchsdurchsatz werden als selbstverständlich vorausgesetzt.

Für dieses Aufgabenfeld haben S.E.A. Datentechnik und Werum Software & Systems gemeinsam das integrierte und flexible Kontroll- und Leitsystem für Windkanäle WTCS entwickelt. WTCS deckt die Anforderungen an Systeme für Neuanlagen oder die Modernisierung von Altanlagen ab.

Systemarchitektur

WTCS ist eine offene Systemplattform, die hinsichtlich Hardware als auch Software integrierte Lösungen ermöglicht.

Bei der Entwicklung von WTCS standen folgende Anforderungen im Mittelpunkt:

  • Unabhängigkeit von den Aufgabenschwerpunkten
  • Flexibilität, Modifizierbarkeit, Erweiterbarkeit
  • Hohe Verfügbarkeit
  • Hoher Datendurchsatz
  • Offenheit, speziell im Hinblick auf die verwendete Messtechnik
  • Regelungstechnik
  • Versuchsabläufe
  • Integrierbarkeit vorhandener Infrastruktur
  • Wiederverwendbarkeit

WTCS ist eine modulare und konfigurierbare Lösung. Sie ist die Basis für Windkanal-Leitsysteme, die den vielfältigen Anforderungen in Aerodynamikwindkanälen und in Klima- oder Überschallwindkanälen gerecht werden müssen.

WTCS ist skalierbar, sowohl hinsichtlich der Hardwarekomponenten für Messtechnik und Rechnerinfrastruktur als auch hinsichtlich der Softwarekomponenten mit leistungsfähigen Client/Server-Applikationen und Mehrplatzfähigkeit.

Die modulare WTCS-Architektur erlaubt nachträgliche Erweiterungen ohne strukturelle Änderungen. Spezielle Schnittstellen (APIs) für anwendungsspezifische Erweiterungen in Soft- und Hardware runden das Produkt ab. Die Systemeigenschaften können bereits durch die Auswahl der Module an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Externe Hard- oder Softwarekomponenten werden über ein Plug-In-Konzept eingebunden.

Integration von Messsystemen und Gewerken

Für die Integration einzelner Gewerke und Messsysteme wie Gebläsesteuerung, künstliche Straßen, Klimatisierung oder von Experimentalsystemen sind Subsystemmodule verantwortlich. Allein durch die Auswahl der passenden Subsystemmodule kann der Anwender Komponenten verschiedener Hersteller ohne Änderung am Gesamtsystem einbinden.

Die Subsysteme stellen ihre Messdaten und Informationen dem Leitrechnersystem zur Verfügung und erhalten von diesem Daten. Diese Interaktion geschieht im Value Pool, einer zentralen Komponente für den Datenaustausch zwischen Anwendung, Subsystemen und Dialogen. Das Konzept der Subsystemmodule schafft die Vorausetzung, sowohl intelligente Subsysteme als auch einfache Geräte in ein Gesamtsystem zu integrieren.

Offene Schnittstellen bieten die Voraussetzung, Gewerke und Messsysteme nachträglich zu integrieren. Neben der eigentlichen Treiberfunktionalität bieten die Subsystemmodule die Möglichkeit zur manuellen Steuerung und Parametrierung der einzelnen Komponenten. Die herstellerunabhängige Anbindung von Subsystemen und Messeinrichtungen erfolgt über eine Hardwareabstraktion und erlaubt so auch die Einbindung exotischer Messsysteme und Anlagen. Unterstützt werden sowohl direkte analoge und digitale Messhardware, aber auch industrielle Bussysteme, PROFIBUS, InterBus oder CANBus-Anbindungen.

Software

Dialoge und Bedienoberflächen fügen sich nahtlos in das modulare Konzept ein. Über Kommunikationsschnittstellen erfolgt der Austausch der Informationen mit dem zentralen Datenserver und damit mit dem System. Somit sind Dialoge unabhängig vom tatsächlich installierten Typ der einzelnen Subsysteme und repräsentieren diese auf einer funktionalen Ebene. Aufgrund der offenen Architektur können Dialoge und Oberflächen an die Anforderungen des Kunden angepasst und bei Bedarf auf mehrere Systeme verteilt werden. Die Dialoge integrieren sich in einem gemeinsamen Rahmen und bieten dem Anwender somit ein einheitliches Look & Feel.

Beispiel-Bedienpanels der WTCS-Software:

Cockpitansicht
Ablaufsteuerung
Prüflingsaufbau
Subsystemsteuerung (Beispiel)
Anlagenstatus

Kern- und Zusatzfunktionen

WTCS bringt darüber hinaus vom Anwendungsbereich unabhängige Standardfunktionen zur Konfiguration, Bedienung und Wartung von Windkanälen mit:

  • Verwaltung der Mess- und Konfigurationsdaten
  • Fehler- und Ereignismanagement
  • Ablaufsteuerung und Testverwaltung
  • Zentrales Datenmanagement
  • Datenvisualisierung
  • Datenprozessing und Datenlogger
  • Auswertefunktionalitäten
  • Externe Schnittstellen (API)

Offene Schnittstellen in Hard- und Software erlauben den Anschluss von Zusatzfunktionen wie spezifischen Nutzerdialogen oder Subsystemmodulen.

Datenverwaltung und Archivierung

Für die konsistente Verwaltung der Mess- und Konfigurationsdaten sorgt die integrierte Datenverwaltung des Systems. Neben den eigentlichen Messdaten werden auch alle zugehörigen Begleitinformationen gespeichert und dem Anwender bereitgestellt. Über die Vergaben von Nutzerrechten und -rollen können die Daten vor unbefugten Zugriffen geschützt und die Daten verschiedener Nutzergruppen voneinander abgegrenzt werden. Durch seinen modularen Aufbau kann das WTCS die Archivierung der Windkanal- und Versuchsdaten innerhalb des Systems vornehmen, oder wahlweise eine bereits vorhandene Infrastruktur des Kunden für die Archivierung der Daten nutzen.

Zusammenfassung

Ob für den Neubau eines Windkanals oder für die Modernisierung eines bestehenden Kanals - WTCS bietet mit seiner modularen Struktur alle Möglichkeiten zur Integration in vorhandene oder geplante Strukturen. Unabhängige funktionale Module stellen sicher, dass zu jedem Zeitpunkt zusätzliche Messsysteme oder weitere Betriebsmittel integriert werden können. Auch den unterschiedlichen Wünschen der Anwender bezüglich der Darstellung von Messwerten und Versuchsstatus trägt die flexible Struktur des Systems Rechnung.

Zusammen mit den Kernfunktionen für Mess- und Konfigurationsdatenverwaltung, Testablaufsteuerung und Fehlermanagement kann mit WTCS ein Leitsystem aufgebaut werden, das durch geringfügige Änderungen an der Systemkonfiguration an andere Aufgabenstellungen angepasst werden kann. Dem Anwender bietet sich stets ein homogenes System mit durchgängigem Look & Feel.

Bewährtes System

WTCS ist bereits mehrfach installiert und hat sich in der praktischen Anwendung bewährt, beispielsweise in Windkanälen im Hochleistungs-Motorsportbereich bei Toyota Motorsport oder im Sektor Straßenfahrzeuge bei Audi.

Beratung und Service

S.E. A. und Werum bringen langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Systemintegration in Mess- und Automatisierungstechnik mit. WTCS basiert auf den in zahlreichen Großprüfständen eingesetzten Produkten DAVIS von Werum und S.E.A. sowie TestMaster® von S.E.A. Mit dieser Erfahrung beraten wir Sie gerne.

Werum Software & Systems AG und S.E.A. Datentechnik GmbH sind Alliance Partner von National Instruments.

Technische Daten & Eigenschaften

Architektur:

  • Skalierbare Client/Server-Architektur
  • Einzelplatzlösung bis Vielplatzanwendung
  • Mehrbildschirmunterstützung
  • Unterstützung von Echtzeitanwendungen für deterministische Systeme
  • Plattformunabhängigkeit: Windows, Unix

Messsysteme:

  • bis zu mehrere tausend Messkanäle möglich
  • Messraten für langsame oder schnelle Messsignale mit variablen Auflösungen

Gewerke:

  • Klimasteuerung
  • Absaugung und Druckmesstechnik
  • Künstliche Straße
  • Gebläsesteuerung und -regelung
  • Waagen und Positioniersysteme
  • Motion und Vision Support für Positionieranwendungen & Kraftmesstechnik

Schnittstellen:

  • Feldbussysteme (InterBus, PROFIBUS, CANBus)
  • Ethernet-Support über TCP/IP, GPIB-Unterstützung
  • Anbindung analoger und digitaler Messgrößen über dedizierte Messkarten oder externe Messgeräte
  • Unterstützung und Einbindung aller Hard- und Softwarekomponenten von National Instruments