Neuartiges Mess- und Steuerungssystem zum ersten Mal im Einsatz bei T-Rex
Das Neutronenstreuspektrometer T-Rex (mehr über das ESS-Instrument) wird derzeit getestet. Dabei kommt ein am ZEA-1 neu entwickeltes Mess- und Steuerungskonzept erstmals in einem Großprojekt zum Einsatz. Dieses Konzept umfasst die gesamte Messkette vom Sensor/Aktor bis zur Datenspeicherung und Visualisierung.
Das Besondere daran ist, dass die Mess- und Steuerdaten möglichst nahe am Sensor oder Aktor digitalisiert und mit einem Server ausgetauscht werden. Zur Vernetzung wird ein Standard-Ethernet-Bus (IEEE 802.3) verwendet, um den Datenaustausch sicher und kostengünstig zu gestalten. Steuer-, Regel- und Anzeigeeinheiten (Messrechner, SPS, Pumpensteuerungen, Vakuumanzeigen usw.) werden durch "Virtualisierung" weitgehend vermieden. Auch Systemkomponenten wie Turbomolekularpumpen, Vorpumpen, Schieberventile, Kühl- und Lüftungssysteme werden von Serveranwendungen gesteuert und überwacht.
Die Anwendungen sind modular aufgebaut und unterliegen Open-Source-Lizenzen, sodass sowohl klassische Programmiersprachen wie Python als auch grafische Entwicklungswerkzeuge wie NodeRed verwendet werden können.
Alle Mess- und Steuerdaten aus der Anlage sowie Daten der eingesetzten Messgeräte für die Prüfung (z. B. Leckage-Detektoren) werden vom ersten Aufbau der Vakuumkammer bis zur Auslieferung der fertigen Anlage in einer zeitreihenbasierten Datenbank gespeichert. Ziel ist es, genau bestimmen zu können, wann Leckagen aufgetreten sind oder ob der Einbau von Komponenten zu Ausgasungen geführt hat. Zur Darstellung von Benutzerschnittstellen (sog. Mensch-Maschine-Schnittstellen) werden Webanwendungen eingesetzt. Über einen Webbrowser werden Mess- und Steuerdaten ausgelesen, Daten visualisiert und die Anlage gesteuert, unabhängig von einem bestimmten Endgerät, einer bestimmten Software oder einem bestimmten Betriebssystem. Vergangene und aktuelle Messdaten der Anlage können jederzeit angezeigt und extern gespeichert werden. Dies ermöglicht neue Formen der Zusammenarbeit, beispielsweise vom Homeoffice aus. Der Dokumentationsaufwand und das Forschungsdatenmanagement werden durch die automatisch erfassten und zentral verfügbaren Mess- und Steuerdaten erheblich vereinfacht.
Das digitale und virtualisierte Mess- und Steuerungskonzept am ZEA-1 folgt dem Motto "Zuverlässig, Modular & Open Source". Es ist plattformunabhängig, flexibel einsetzbar und reduziert den Hardware- und Verkabelungsaufwand sowie die damit verbundenen Kosten erheblich.
