Hydraulische Prüfstände können mit sehr unterschiedlichen Ebenen der Bedienereingriffe und Automatisierung gestaltet werden. Am einen Ende passt der Bediener manuell den Druck an, schaltet Ventile, beobachtet Instrumente und erfasst Testergebnisse. Am anderen Ende kann ein Steuersystem die meisten wiederholbaren Testschritte automatisch verwalten und die Ergebnisse digital aufzeichnen.
Diese Konfigurationen werden oft als manuelle, halbautomatische und PLC-gesteuerte hydraulische Prüfstände.
beschrieben. Diese Begriffe sind jedoch keine strengen oder sich gegenseitig ausschließenden Branchenklassifikationen. “Manuell” und “halbautomatisch” beschreiben hauptsächlich die Automatisierungsstufe, während “PLC-gesteuert” die Steuerarchitektur. beschreibt. Ein halbautomatischer hydraulischer Prüfstand kann dennoch eine PLC für Zeitmessung, Druckregelung, Datenerfassung oder Sicherheitsverriegelungen verwenden.
Für die Zwecke dieses Artikels bezieht sich ein PLC-gesteuerter Prüfstand auf ein System, in dem die meisten wiederholbaren Testsequenzen automatisch vom Steuersystem verwaltet werden.
Diese Unterschiede zu verstehen hilft Herstellern, hydraulischen Reparaturwerkstätten, OEMs und Prüf laboratories bei der Auswahl eines Automatisierungsniveaus, das ihrem tatsächlichen Prüfprozess entspricht.
Was ist eine manuelle hydraulische Prüfstand?
Ein manueller hydraulischer Prüfstand ist stark auf den Bediener angewiesen, um den Test zu steuern.
Der hydraulische Kreislauf kann weiterhin Pumpen, Druckentlastungsventile, Steuerventile, Druckmessgeräte, Durchflussmesser, Temperatursensoren und Leckagemessgeräte enthalten. Der Unterschied besteht darin, dass der Bediener entscheidet, wann und wie die Testbedingungen geändert werden.
Wenn beispielsweise ein Hydraulikzylinder getestet wird, kann der Bediener das Steuerventil manuell umschalten, den Druck schrittweise erhöhen, den Druck für einen bestimmten Zeitraum halten, den Zylinder auf Leckagen oder Bewegung beobachten und die Ergebnisse aufzeichnen.
Diese Art von Prüfstand ist besonders nützlich, wenn die getesteten Komponenten erheblich variieren.
Eine hydraulische Reparaturwerkstatt kann täglich Zylinder mit unterschiedlichen Bohrungsdurchmessern, Hüben, Montagen, Anschlusspositionen und Druckstufen bearbeiten. Da der Bediener bereits die Vorrichtungen und Verbindungen für jeden Zylinder ändern muss, bietet die vollständige Automatisierung möglicherweise keinen erheblichen Vorteil.
Manuelle Systeme sind auch im Allgemeinen leichter zu verstehen und zu warten, da die Steuerungsarchitektur relativ einfach ist.
Die wichtigste Einschränkung besteht darin, dass die Testkonstanz stärker vom Bediener abhängt. Verschiedene Bediener können den Druck unterschiedlich schnell erhöhen, einen Testzustand für leicht unterschiedliche Zeiträume halten oder die Ergebnisse auf unterschiedliche Weise aufzeichnen.
Für die Überprüfung von Reparaturen in Kleinserien mag dies akzeptabel sein. Für wiederholte Produktionstests kann dabei jedoch die Variation der Bediener ein wichtiges Problem darstellen.
Wie funktioniert ein halbautomatischer hydraulischer Prüfstand?
Ein halbautomatischer hydraulischer Prüfstand kombiniert manuelle Einrichtung mit automatisierter Steuerung ausgewählter Teile des Testprozesses.
Der Bediener kann weiterhin die Komponente installieren, Schläuche anschließen, Vorrichtungen anpassen und den erforderlichen Test auswählen. Sobald der Test beginnt, kann das System jedoch automatisch Funktionen wie Druckhaltung, Testzeitsteuerung, Zyklisierung, Leckageüberwachung oder Datenaufzeichnung steuern.
Der genaue Automatisierungsgrad variiert von Maschine zu Maschine.
Ein halbautomatischer Prüfstand kann zum Beispiel lediglich die automatische Druckhaltung und digitale Datenaufzeichnung bieten. Ein anderer kann mehrere Teststufen automatisch abschließen, während er dennoch das manuelle Laden und Anschließen der Komponente erfordert.
Dieser Ansatz ist nützlich, wenn die mechanische Einrichtung flexibel bleiben muss, der tatsächliche Testablauf jedoch eine bessere Konsistenz erfordert.
Ziehen Sie ein Reparaturzentrum für Hydraulikzylinder in Betracht. Verschiedene Zylinder können unterschiedliche Montagepositionen und Schlauchanschlüsse erfordern, sodass die Installation der Komponenten manuell bleibt. Nachdem der Zylinder angeschlossen ist, kann die Bank automatisch die Niederdruckzyklen, den Prüfdrücke, die Haltezeiten und die Aufzeichnung der Messungen steuern.
In diesem Fall reduziert die Halbautomatisierung die Arbeitslast des Bedieners, ohne die Flexibilität, die für den Test von Mischprodukten erforderlich ist, zu opfern.
Was ist ein PLC-gesteuerter Hydraulikprüfstand?
Ein PLC-gesteuerter Hydraulikprüfstand verwendet einen programmierbaren logischen Controller, um einen wesentlichen Teil des Prüfablaufs zu steuern.
Sensoren liefern Informationen wie Druck, Durchfluss, Temperatur, Position oder Leckage an das Steuersystem. Basierend auf dem programmierten Verfahren kann die SPS Pumpen, Magnetventile, proportional Ventile, Motoren und andere hydraulische oder elektrische Komponenten steuern.
Ein typischer PLC-gesteuerter Zylindertest könnte automatisch Niederdruckzirkulation durchführen, den Druck auf einen Zielwert erhöhen, diesen Druck für einen definierten Zeitraum halten, Leckagen überwachen, den Zylinder zyklisieren und schließlich den Kreislauf entlasten.
Wenn ein HMI oder ein Industrie-Computer enthalten ist, kann der Bediener möglicherweise auch Testrezepte auswählen, Echtzeitwerte überwachen, Alarme anzeigen und gespeicherte Testergebnisse einsehen.
Ein wichtiger Punkt ist, dass PLC-gesteuert bedeutet nicht notwendigerweise vollautomatisch.
Eine PLC-gesteuerte Maschine kann dennoch manuelles Laden, Vorrichtungsanpassung, Schlauchanschluss, Sichtprüfung oder Bauteilentfernung erfordern. Daher sollte der tatsächliche Automatisierungsgrad durch die Prüfung des gesamten Arbeitsablaufs bewertet werden, anstatt einfach zu fragen, ob die Maschine eine PLC enthält.
Manueller vs. halbautomatischer vs. PLC-gesteuerter Prüfstände
Die praktischen Unterschiede werden deutlicher, wenn die drei Konfigurationen nebeneinander verglichen werden.
| Vergleichspunkt | Manuell | Semi-Automatisch | PLC-gesteuert / Hochautomatisiert |
|---|---|---|---|
| Betriebsan involvement | Hoch | Mittel | Niedrig bis mittel |
| Testfolgenkontrolle | Hauptsächlich bediener gesteuert | Teilweise automatisiert | Primär programm gesteuert |
| Druckregelung | Hauptsächlich manuell | Manuell oder automatisch | Kann automatisch gesteuert werden |
| Testtiming | Bediener gesteuert | Üblicherweise automatisiert | Automatisiert |
| Datenaufzeichnung | Häufig manuell | Üblicherweise digital | Allgemein automatisiert |
| Wiederholgenauigkeit | Mehr bedienerabhängig | Gut | Hoch, wenn richtig programmiert und gesteuert |
| Testrezepte | Begrenzt | Möglich | Gemeinsame |
| Automatischer Bestehen/Nichtbestehen | Ungewöhnlich | Optional | Kann integriert werden |
| Rückverfolgbarkeit | Begrenzt | Mäßig | Hoch, wenn das Datenmanagement eingeschlossen ist |
| Produktionseffizienz | Niedrig bis mittel | Mittel bis hoch | Potenziell hoch für wiederholte Tests |
| Flexibilität | Hoch | Hoch | Hängt von der Maschinen- und Vorrichtungsplanung ab |
| Systemkomplexität | Niedrig | Mittel | Höher |
| Anfängliche Investition | Niedriger | Mittel | Höher |
Dies sind allgemeine Merkmale und keine festen Regeln.
Eine manuelle Prüfbank kann weiterhin digitale Drucksensoren und automatisierte Datenprotokollierung verwenden. Ebenso kann eine PLC-gesteuerte Maschine nur einen begrenzten Teil des gesamten Testprozesses automatisieren.
Aus diesem Grund sollten Käufer die tatsächlichen Funktionen vergleichen, anstatt sich nur auf Bezeichnungen wie “manuell”, “halbautomatisch” oder “PLC-gesteuert” zu verlassen.”
Welches Automatisierungsniveau ist am geeignetsten?
Der geeignete Automatisierungsgrad hängt hauptsächlich vom Testvolumen, der Produktvariation, den Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit und der Bedeutung der Datenrückverfolgbarkeit ab.
Eine manuelle Prüfbank ist oft für Reparaturwerkstätten und Low-Volume-Tests geeignet, bei denen die Komponenten erheblich variieren. In diesem Umfeld kann die Flexibilität der Bediener wertvoller sein als eine stark standardisierte automatische Abfolge.
Halbautomatisches Testen ist oft eine gute Wahl, wenn das Produktions- oder Reparaturvolumen steigt, die Produktvariation jedoch hoch bleibt. Die mechanische Einrichtung kann flexibel bleiben, während wiederholte Testoperationen konsistenter werden.
PLC-gesteuerte Systeme sind besonders nützlich, wenn die gleichen Testverfahren wiederholt durchgeführt werden. Hersteller, die ähnliche hydraulische Zylinder, Pumpen, Ventile oder Motoren vor dem Versand testen, können von automatischer Zeitsteuerung, standardisierten Testabläufen, Alarmüberwachung und digitalen Testprotokollen profitieren.
Das Ziel sollte nicht sein, die Automatisierung um ihrer selbst willen zu maximieren.
Eine bessere Frage lautet:
Welche Teile des Testprozesses müssen automatisiert werden, um Wiederholbarkeit, Produktivität, Sicherheit oder Rückverfolgbarkeit zu verbessern?
In vielen realen Anwendungen kombiniert die effektivste Prüfbank Automatisierung, wo sie einen Mehrwert schafft, mit manueller Bedienung, wo Flexibilität weiterhin erforderlich ist.
Macht die PLC-Steuerung einen hydraulischen Prüfstand genauer?
Die SPS-Steuerung verbessert in erster Linie die Testkonstanz und Wiederholbarkeit.. Sie verbessert jedoch nicht automatisch die Messgenauigkeit.
Eine SPS kann sicherstellen, dass der gleiche Druckanstieg, die Haltezeit, die Zählung der Zyklen oder die Akzeptanzbedingungen auf jedes Bauteil angewendet werden. Dies reduziert die Variation, die durch unterschiedliche Betriebsgewohnheiten verursacht wird.
Die Messgenauigkeit hängt jedoch von der in dem System verwendeten Messtechnik ab.
Drucktransmitter, Durchflussmesser, Leckagemessgeräte, Kalibrierungsmethoden, Signalverarbeitung und der Sensorbereich beeinflussen alle die Qualität der gemessenen Daten.
Ein PLC-gesteuertes Prüfstand sollte daher auf zwei Arten bewertet werden: wie konsistent es das Prüfverfahren steuert und wie genau das Messsystem Daten erfasst.
Die Sensoren und das Datenakquisitionssystem sind ein eigenes wichtiges Thema und sollten separat betrachtet werden, wenn ein hydraulischer Prüfstand spezifiziert wird.
Automatisierung ist nur ein Teil der Auswahl des Prüfstands
Das Steuersystem ist wichtig, bestimmt jedoch nicht, ob ein Prüfstand technisch geeignet für ein bestimmtes Bauteil ist.
Der Prüfstand muss zunächst den erforderlichen Prüfdruck, Durchfluss, Bauteilgröße, Prüfkräfte, Messbereich, Genauigkeit, Vorrichtung und funktionale Prüfanforderungen erfüllen.
Sobald die erforderliche Prüfkraft definiert ist, kann das Automatisierungsniveau entsprechend dem Prüfvolumen, dem Bedienereingriff, der Wiederholgenauigkeit und den Anforderungen an das Datenmanagement ausgewählt werden.
Ein hochautomatisierter Prüfstand mit unzureichendem Druck- oder Durchflusskapazität ist immer noch die falsche Maschine für die Anwendung.
Schlussfolgerung
Manuelle, halbautomatische und PLC-gesteuerte hydraulische Prüfstände stellen unterschiedliche Ansätze zur Verwaltung des Prüfprozesses dar.
A Manueller hydraulischer Prüfstand bietet hohe Flexibilität und relativ einfache Bedienung, was ihn gut für die Testung in geringer Stückzahl und Reparaturarbeiten mit vielen verschiedenen Komponenten geeignet macht.
A Halbautomatischer Prüfstand bewahrt einen Großteil dieser Flexibilität und automatisiert gleichzeitig sich wiederholende Schritte wie Druckkontrolle, Zeitmessung, Überwachung und Datenaufzeichnung.
A PLC-gesteuerter hydraulischer Prüfstand ist besonders wertvoll, wenn Prüfabläufe konsistent wiederholt werden müssen und Produktivität, Rückverfolgbarkeit, standardisierte Tests oder digitale Prüfprotokolle wichtig sind.
Die beste Lösung ist daher nicht unbedingt der Prüfstand mit dem höchsten Automatisierungsgrad.
Es ist der Prüfstand, dessen Automatisierungsgrad mit dem tatsächlichen Prüfablauf übereinstimmt und dabei den erforderlichen Druck, Durchfluss, Messfähigkeit, Vorrichtungsflexibilität und Sicherheit für die getesteten Komponenten bietet.
