圖爾克的TBEN模塊化I/O自帶LabVIEW驅動程序，可提高FutureE燃料電池測試臺的靈活性和移動性

　　取代外部控制柜和長電纜布線：圖爾克的IP67模塊帶集成的LabVIEW驅動程序，能夠顯著簡化測試臺的創建和擴展

　　“僅有電池存儲是不夠的。”Siegfried Limmer在談到能源轉型時說道，“未來我們將需要氫和電池存儲這兩種技術。”他日常已經注意到燃料電池需求的不斷增長，這也是這種趨勢的表現之一。作為位于紐廷根(Nürtingen)的開發咨詢公司FutureE的董事總經理，Siegfried Limmer與其同事和合作伙伴從事燃料電池系統的開發。他的客戶主要來自物料搬運、汽車和商用車行業，但也有來自能源或建筑領域的客戶。

　　優化潛力：燃料電池系統

　　“燃料電池主題將日益成為一個主要的討論話題，我希望我們也能與之一同成長。”這位董事總經理自信地說道。他確實有充分的理由這么做，因為在燃料電池中使用氫仍能帶來巨大的優化潛力。這種電化學過程涉及供應氧氣將氫氣在陽極氧化并在陰極形成水。該過程釋放的電子可以用來驅動電氣負載。然而，與內燃機自發明以來需要不斷改進相同，燃料電池技術也有相當大的優化潛力。另外，除了在溫度、壓力和其他反應物條件方面進行改進外，還可以對反應的電解質或催化劑進行微調。

　　技術測試臺

　　為了測試自己的燃料電池系統，FutureE專門開發了一種與實驗室環境中類似的測試臺。其測試不僅僅涉及在生產后進行的質量檢查。它是開發工作的重點，因為燃料電池的效率取決于多個參數，需要經過多次迭代運行才能確定用于燃料電池系統不同負載情況下的理想工作參數。這可確保系統在不同環境條件下始終以理想的工作參數運行，包括0度和5%空氣濕度條件以及熱帶地區40度和80%相對濕度條件。

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　　LabVIEW：測試臺的虛擬標準

　　美國國家儀器公司的LabVIEW實際上是研發領域各種測試程序的標準軟件。但它也被用來在產品開發領域運行測試臺，并越來越多地與生產同步運行。“其所需的PLC編程量要大得多，特別是在使用數組函數進行計算時。在設計圖形用戶界面上，LabVIEW提供的選項也比PLC多得多。”Albert Wais解釋道。他認識Siegfried Limmer已經很多年了，他們曾在燃料電池制造商Ballard共事過。Wais專門從事LabVIEW編程，并為FutureE開展的項目提供支持。對于Wais來說，LabVIEW實際上已經設定為運行測試臺的軟件。該程序可實現整個測試序列的自動化運行。

　　控制柜中的信號連接：不必要但已建立

　　研發領域的測試臺通常設置在包含儀器和控制技術以及控制器、IT和通信技術的控制柜中。而控制柜則通常位于測試區域之外，因為在其內部模擬氣候條件相當困難。因此，這需要將電纜連接至測試臺的傳感器和執行器，并將測試對象單獨從測試區域連接到控制柜。

　　在測試過程中，經常會出現計劃階段所無法預見的問題。“然后，就需要因此使用額外的信號。即便規劃了備用通道，最終還是需要更多的通道。”Wais在解釋他所經歷的困境時說道，“然后，這就要求我們再次從控制柜連接多根電纜至測試和實驗室區域，這通常涉及大量的機械工作，且某些情況下還需要新的認證。”

　　向工業領域學習：分布式信號連接

　　現在，作為點對點連接的替代選擇，分布式信號連接已經在工業領域非常成熟。IP67防護等級的I/O模塊可直接安裝在機器上捕獲信號并通過單根以太網電纜將它們傳輸到控制器。以前，測試臺通信很少使用IP67 I/O解決方案，部分原因是專為工業以太網設計的I/O模塊幾乎不能與LabVIEW通信。“盡管NI(美國國家儀器公司)為Ethernet/IP提供了驅動程序，但它只是一種很基礎的驅動程序，并不能真正滿足工作需要。”Albert Wais在解釋該情況時說道。其實，NI沒有將Ethernet/IP作為LabVIEW的重點也是可以理解的，該軟件只是在最近幾年才被越來越多地用于生產領域的并行測試。

　　獨一無二：帶LabVIEW驅動程序的IP67 I/O模塊

　　Albert Wais自己也參與了填補這一空白的工作。他和來自專用機器制造商Kirschenhofer的同事為用于Kirschenhofer和Britax R?mer項目的圖爾克TBEN-S分布式I/O模塊編寫了一個LabVIEW驅動程序。“這是一項艱巨的任務，因為我們為該項目選擇的RFID模塊是TBEN-S系列最復雜的RFID模塊。”然而，這次編程工作也是非常值得的：用戶現在可以在NI LabVIEW驅動程序數據庫中找到大多數圖爾克IP67 I/O模塊的驅動程序。因此，Wais也推薦在FutureE的測試臺上使用圖爾克的TBEN-S模塊來連接LabVIEW信號。“TBEN-S模塊非常適合進行氣候測試。我們將它們直接安裝在人工氣候室中，只需連接一根電纜。然后，就可以在人工氣候室中靈活地添加額外的模塊，而無需敷設新的電纜。對我們來說，這種靈活性是一項重要優勢。”Siegfried Limmer確認道。

　　“TBEN-S模塊非常適合進行氣候測試。我們將它們直接安裝在人工氣候室中，只需連接一根電纜。然后，就可以在人工氣候室中靈活地添加額外的模塊，而無需敷設新的電纜。對我們來說，這種靈活性是一項重要優勢。”

　　Siegfried Limmer | FutureE

　　快速閱讀

　　氫可能是實現無二氧化碳能源供應的核心推動因素之一。為了實現這一目標，類似紐廷根(Nürtingen)FutureE這樣的公司正在不斷優化其燃料電池技術。該公司在燃料電池測試臺上使用圖爾克的分布式TBEN-S IP67模塊化I/O。這些模塊集成了LabVIEW驅動程序，可實現在測試區域直接進行信號連接，從而顯著減少了設置測試臺所需的時間并簡化了進一步擴展和移動使用。

　　測試區域的控制柜位于操作員電腦附近;得益于分布式信號連接，其規格可以比平常小得多

　　Albert Wais (l.) 和Siegfried Limmer在測試臺前;由于圖爾克的TBEN模塊集成了LabVIEW驅動程序，該測試臺可以靈活定制和擴展

　　由于TBEN-S模塊配有Ethernet/IP LabVIEW接口，可以使用傳統的Windows電腦來運行測試臺

　　為最終客戶帶來靈活性優勢

　　除了測試臺上的傳感器信號外，還需要連接用于冷卻水控制器和冷卻風扇的執行器等。由于本身就是模塊，因此在這些方面的靈活性可以得到保證。例如，TBEN-S的DXP通道可以用作輸入或輸出，無需進行任何配置。在測試臺上使用模塊化I/O系統同樣為FutureE的客戶帶來了優勢。“在我們移交系統后，我們的客戶也大都參與了開發。他們隨后也可以輕松地添加功能或擴展系統。”我們在移交系統時確保客戶后續可以通過LabVIEW用戶界面在其自己的測試場景中運行測試，且這些程序可以由客戶自己定義。

　　結論

　　董事總經理Limmer對測試臺項目和I/O模塊都非常滿意。“每個客戶的要求都是不同的。我們可能在某一時刻開發用于叉車的系統，而在其他時候又會開發用于加熱系統或便攜式發電機的系統。因此，開發工作始終會涉及不同的要求，但我們都可以利用I/O模塊來一一滿足。因此，我們非常欣賞這些模塊，它們讓我們的工作變得更加簡單。”

　　作者 | Ralf Moder，圖爾克銷售專員

　　客戶 | www.future-e.com

　　網頁代碼 | more22252e