Masterarbeit: Entwicklung eines Steuerung- und Überwachungssystems für einen Prüfstand zur Untersuchung der Beständigkeit von Werkstoffen in Ammoniak-Atmosphären (m/w/d)

Die OWI Science for Fuels gGmbH ist eine unabhängige und gemeinnützige Forschungseinrichtung. In Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung forscht und entwickelt OWI-Konzepte und Technologien auf den Gebieten der energieeffizienten Nutzung flüssiger konventioneller und alternativer Brenn- und Kraftstoffe sowie innovativer Effizienztechnologien. Das Ziel sind technisch ausgereifte, treibhausgas- und emissionsarme Lösungen für die Wärmeerzeugung und Mobilität von Morgen. OWI ist gemeinnützig und anerkanntes „An-Institut der RWTH Aachen“.

Im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojekts wird die Erzeugung von Wasserstoff durch Ammoniak-Cracking an Katalysatoren untersucht. Innerhalb des Projektes soll die Beständigkeit metallischer und keramischer Werkstoffe gegenüber der Ammoniak-Atmosphäre geprüft werden. Dafür wird ein Prüfstand mit der notwendigen Steuerungs- und Überwachungstechnik aufgebaut. Durch den Einsatz von Ammoniak ist die Sicherheitsüberwachung von besonderer Bedeutung.

Im Projekt werden Mass-Flow-Controller (MFC) eingesetzt, die sehr kleine Massendurchflüsse ermöglichen. Diese MFCs werden deshalb digital angesteuert (mit MODBUS-TCP Protokoll). Außerdem sind weitere analoge und digitale Sensoren und Aktoren in die Steuerung einzubinden. Die Versuchsdaten sollen aufbereitet und in einer Datenbank mit einem standardisierten Protokoll (OPC UA Protokoll) gespeichert werden.

Ziel dieser Masterarbeit ist die Implementierung einer maßgeschneiderten Steuerungs- und Automatisierungsarchitektur auf Basis eines National-Instruments-Controller (NI-Controller). Das entwickelte System ermöglicht die Überwachung, Regelung und messtechnische Erfassung des Prüfstands und wird mittels Software-in-the-Loop (SIL)- und Hardware-in-the-Loop (HIL)-Verfahren verifiziert und validiert.

Die Masterarbeit sollte folgende Punkte beinhalten:

• Implementierung eines Regelungsalgorithmus in MATLAB und SIMULINK, der auf die spezifischen betrieblichen und sicherheitstechnischen Anforderungen des Materialtest-Prüfstands abgestimmt ist
• Anpassung und Implementierung der OWI-spezifischen Softwarearchitektur in NI-LabVIEW unter Einsatz eines NI-Controller zur Messung, Überwachung und Regelung des Prüfstands
• Konzeptionierung und Implementierung des MODBUS-Protokolls im NI-Controller, um mehrere Mass-Flow-Controller (MFCs) anzusteuern
• Verifikation und Validierung des Regelungssystems mittels Software-in-the-Loop (SIL) und Hardware-in-the-Loop (HIL) Tests
• Datenübertragung und Datenspeicherung der Versuchsdaten in einer Datenbank mit OPC UA Protokoll
• Systematische Dokumentation des entwickelten Steuerungs- und Überwachungssystems

• Immatrikulation in einem Masterstudiengang des Fachbereichs Mess- und Regelungstechnik, Mechatronik, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik oder eines vergleichbaren Studiengangs
• Erfahrung im Umgang mit Softwarewerkzeugen wie NI-LabVIEW, MATLAB und Simulink
• Erfahrung mit MODBUS-Protokoll, OPC UA Protokoll, Regler-Überprüfungsmethode sowie Datenerfassungssystemen (DAQ) sind von Vorteil
• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise sowie ein hohes Maß an Eigeninitiative
• Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift. Deutschkenntnisse sind von Vorteil

• Interessante und abwechslungsreiche Tätigkeit in einem zukunftsorientierten Forschungsbereich
• Flexible Zeiten, die sich gut mit Ihrem Studium vereinbaren lassen
• Die Möglichkeit, wertvolle Kontakte in der Forschungs- und Energiewirtschaft zu knüpfen
• Ein motiviertes und dynamisches Team, das Sie aktiv unterstützt
• Die Masterarbeit kann auf Deutsch oder Englisch geschrieben werden

Tätigkeitsbereich:

Forschung und Steuerungsentwicklung

Entwicklungsmöglichkeiten:

Am OWI gibt es vielseitige Fort- und Weiterbildungsmöglichkeiten für Studierende und Nachwuchswissenschaftler. Wir suchen laufend studentische Mitarbeiter, bieten Möglichkeiten und Themen zur Anfertigung wissenschaftlicher Arbeiten sowie Chancen zur Promotion