Bildergalerie
Bild 2: Anwendungsbeispiel der X-Link-Technologie mit einer Fremdsoftware.
Bild 3: Konfiguration unter IPEmotion.
Bild 4: Konfiguration unter Inca mit IPEaddon Inca 5.
Bild 6: Anwendungsbeispiel der X-Link-Technologie über ein ES593-Steuergerät.
Bild 7: Mx-Sens2 mit acht schnellen Analog-Messeingängen.
Bild 8: Sx-STG-Modul zur Messdatenerfassung mit bis zu 40 kHz pro Kanal.

Eckdaten

Beim X-Link-System ist es erstmals gelungen, bestehende Messtechnik mit zukünftigen Technologien im Sinne der Anwender zu kombinieren: Ob als Erweiterung, Integration oder Basis für ein Neusystem – X-Link sorgt nicht nur für einfaches, flexibles und wirtschaftliches Messen, sondern deckt schon jetzt mögliche Investitionen für zukünftige Messapplikationen ab.

Optimierte und immer schnellere Entwicklungsprozesse erfordern intelligente und flexible Messsysteme, die sich in kürzester Zeit an unterschiedliche Messapplikationen anpassen lassen. Je nach Anwendung sind vermehrt zusätzliche, schnelle Messkanäle bis 40 kHz pro Kanal gefordert, die mit Standardmesstechnik bis zu 1 kHz pro Kanal kombiniert sein sollen. Dabei sollte die Systemlösung ebenso einfach konfigurierbar sein wie das bestehende System. Zeitsynchronität vorausgesetzt, möchten Anwender einen Workflow möglichst beibehalten und sich nicht in neue Softwarepakete einarbeiten, um schnell und flexibel agieren zu können. Naheliegend wäre es, einen industriellen Ethernet-Bus automotive-tauglich zu machen. Marktanalysen zeigten jedoch, dass sich diese Bussysteme nur bedingt für solche Applikationen eignen. Die Gründe dafür liegen in der eingeschränkten Kanalabtastrate oder der eingeschränkten Bandbreite sowie in der Tatsache, dass sich einzelne Geräte nicht konfigurieren lassen und die meisten Anwender ihre bereits vorhandenen Messkomponenten im neuen System weiterverwenden möchten.

X-Link als Symbiose zweier Bussysteme

Bild 1: Anwendungsbeispiel der X-Link-Technologie mit IPEmotion.

Bild 1: Anwendungsbeispiel der X-Link-Technologie mit IPEmotion.Ipetronik

Der neue Ipetronik-Systembus ist kein proprietäres Bussystem, sondern vereint allgemeingültige Standards wie Ethernet, CAN, IEEE1588 und XCP, die sich in der Automobilindustrie bereits seit Jahren bewähren. Mit der X-Link-Technologie steht Anwendern ein dezentrales, automotive-taugliches Messsystem zur Verfügung. Es ist gelungen, schnelle Ethernet-Messtechnik mit bewährter und erprobter CAN-Bus-Messtechnik über nur einen Bus zeitsynchron zu verbinden und die Daten über die Standard-Ethernet-Schnittstelle des Rechners zu erfassen. Durch die Symbiose der beiden Bussysteme in Verbindung mit IPEmotion als Softwarekomplettlösung oder als Erweiterung bestehender Motorapplikationssysteme (Inca, A2L) ist einfaches und wirtschaftliches Messen möglich. Da es nur eine Kabelverbindung gibt, sind keine zusätzlichen Hardwareschnittstellen erforderlich, was eine schnelle, einfache und flexible Handhabung ermöglicht.

Mindestens eine der folgenden Forderungen sollte erfüllt sein, wenn das Messsystem in ein bestehendes System integriert wird oder als Basis eines neuen Systems dient.

Software IPEmotion: Die  Messdatenerfassungs-Software stellt die gesamte Kette an Softwareapplikationen zur Verfügung, angefangen bei der Konfiguration unterschiedlicher Systeme (Plug-ins) über die Messwerterfassung und -darstellung bis hin zur Analyse und zum Datenexport an Fremdapplikationen.

Software Inca – IPEaddon Inca 5.0: Je nach Applikation existieren bereits über Jahre hinweg entwickelte Messschaltpläne, umfangreiche Konfigurationen sowie Prozesse, die sich bei der Fahrzeugentwicklung und -erprobung bewährt haben. Anwender setzen auf gängige und anerkannte Softwaretools, über die sich beispielsweise parallel Steuergeräte bedienen und verstellen lassen. Zeitsynchroner Zugriff über eine ES593 auf ETK sowie direktes Tunneling über ES593 sind möglich.

Steuergeräte-Applikationssoftware: Das X-Link-System unterstützt auch das Standard-XCPon-Ethernetprotokoll und bietet dadurch die Möglichkeit, die Module über ein Standard-A2L-File zu erfassen. Hier findet exakt der gleiche Workflow statt, da dieselben Tools wie für die Steuergeräteprogrammierung zum Einsatz kommen. In diesem Fall verhält sich das Messsystem genau wie ein Steuergerät.

Investitionssicherheit: Oftmals verfügen Anwender bereits über ein erprobtes Messsystem auf CAN-Bus-Basis, das der Zulieferer kontinuierlich pflegt und ausbaut. Die Toolchain hat sich sowohl hardware- als auch softwareseitig bewährt und soll weiterhin bestehen.

Allgemeingültige Standards als Voraussetzung für X-Link

Da für die X-Link-Technologie kein proprietäres System entwickelt wurde, sind keine zusätzlichen Hardwareschnittstellen erforderlich, um die Ethernet- mit der CAN-Bus-Messtechnik über nur einen Bus zeitsynchron zu verbinden. Die Systemlösung setzt konsequent auf Standards auf, die sich in der Automobilindustrie bewährt haben.

CAN: Seit Jahrzehnten ist CAN als Standard im Automobilbereich etabliert und weit verbreitet. Spezielle Treiber sind nicht notwendig. Während eine einfache, genormte Beschreibung über CANdb erfolgt, ist ein direkter Anschluss von CAN-Bus-Modulen an alle bekannten Messsoftwarepakete oder an den Prüfstand möglich.

Ethernet: Ethernet hat nicht nur eine um den Faktor 50 höhere Performance als CAN, sondern auch eine hohe Marktakzeptanz in der Industrie. Ferner ist es im Automotive-Bereich zunehmend im Einsatz. Standardmäßig stehen bereits Protokolle wie TCP/IP, FTP, Http, DHCP, WLAN sowie die Internetanbindung zur Verfügung. Für das Ethernet ist keine zusätzliche Hardware für den PC oder das Notebook erforderlich. Daisy Chaining ist hierbei ohne Einschränkungen durchführbar.

IEEE1588: Die präzise Zeitinformation ist besonders bei dezentral verteilten Systemen äußerst wichtig. Mit dem in der IEEE1588 definierten Precision Time Protocol (PTP) lassen sich über das dezentrale System verteilte Systemuhren auf eine Genauigkeit von circa 1 µS synchronisieren. Durch den bei Ipetronik entwickelten Multiplattformtreiber (PTP-Treiber) steht eine universelle Basis für die unterschiedlichen Softwareplattformen bereit.

XCP: Seit Jahren als Standard in der Kommunikation von Steuergeräten in der Automobilindustrie bewährt und ausgereift, steht mit XCP ein universelles Interface bereit, über das sich vollkommen unabhängig von speziellen Treibern genormte Messdaten abgreifen lassen.

Das Messgerät verhält sich wie ein Steuergerät. In IPEmotion erzeugte A2L-Files holen die Messdaten als genormte Datenpakete über DAQ-Listen ab. Damit ist eine einfache und universelle Anbindung an Applikationssoftwarepakete wie Inca, CANape, Diadem oder ATI-Vision sichergestellt.

Durch die intelligente Verknüpfung dieser Standards setzen Anwender auf eine Hardwareplattform auf, die je nach verwendeter Softwareapplikation bis zu 40 kHz Kanalabtastrate zur Verfügung stellt. Gleichzeitig lässt sich die bereits bestehende Ipetronik-CAN-Bus-Messtechnik im System mit verwenden.

Eckwerte der X-Link-Technologie

  • Abtastrate X-Modul pro Kanal: aktuell 40 kHz
  • Abtastrate CAN-Modul pro Kanal: bis zu 2 kHz
  • Synchronität der X-Geräte: < 400 ns
  • Synchronität der CAN-Bus-Module in der X-Link-Kette: 1 ms
  • Summenabtastrate CAN-Module: bis 26 kHz
  • Summenabtastrate Gesamtsystem: bis 2,56 MSamples
  • Übertragung der Messdaten via Ethernet per XCPon-Ethernet-UDP/IP
  • Bis zu 40 X-Geräte pro System
  • Übertragung der Messdaten über Ethernet inklusive 32-Bit-Zeitstempel
  • X-Link per IEEE1588 synchronisiert
  • X-Geräte zukünftig auch als reine CAN-Module einsetzbar
  • X-Geräte mit parallelem CAN-Bus zum Datenmonitoring (10 Hz), zum Beispiel über IPEhub2, oder zur einfachen Anbindung eines Monitorings an die Prüfstandsoftware

Einsatz und Nutzen der X-Link-Systemlösung

Über den Multiplattformtreiber steht neben IPEmotion und dem X-Plug-in zusätzlich das IPEaddon Inca 5 für Inca zur Konfiguration und Messdatenanalyse zur Verfügung. Das universelle Konzept des Treibers ermöglicht weitere Third-Party-Softwareapplikationen, die mit der gleichen Funktionalität und Performance ausgestattet werden können. Durch den Multiplattformtreiber lassen sich die Grenzen des Standard-XCP-Protokolls (maximal 10 kHz pro Kanal) aufheben (Tabelle 1).

Abtastraten pro Kanal bei verschiedenen Softwareapplikationen.

Abtastraten pro Kanal bei verschiedenen Softwareapplikationen.Ipetronik

Applikationsbeispiel mit ES593

In der typischen Applikation mit Inca wird über ein ES593-Steuergerät über die ETK-Schnittstelle appliziert, während sich parallel unterschiedliche physikalische Messgrößen zeitsynchron erfassen lassen. Mithilfe des IPEaddon Inca 5 kann dies effizient und schnell realisiert werden. Selbst die Besonderheiten der Hybrid- und E-Antrieb-Technologie sind durch die Hochvolt-Module abgedeckt.

Für den Anwender ergeben sich vielfältige Kombinationsmöglichkeiten und Vorteile:

  • ein System für das Automotive-Umfeld,
  • eine Software-Toolchain für schnelle und Standard-CAN-Bus-Messtechnik,
  • Einbindung der Module in bestehende Softwareapplikationen (zum Beispiel in Diadem-Schaltpläne),
  • X-Gerät ist auch als CAN-Teilnehmer nutzbar (zum Beispiel um ein bestehendes CAN-System zu erweitern oder, wenn für die Zukunft mit wesentlich höheren Abtastraten zu rechnen ist),
  • X-Geräte mit CAN-Monitoring,
  • sehr flexible Softwareanbindung je nach Erfordernissen über den Multiplattformtreiber oder über die Standard-Beschreibungsdateien A2L und CANdb.

Anwendernutzen des X-Link-Systems

  • Keine Einarbeitungszeit, da bekannte Softwarepakete einschließlich der Steuergerät-Applikationssoftware direkt unterstützt werden
  • Investitionssicherheit, da die X-Module sowohl als Ergänzung als auch als Ersatz für CAN-Module zur aktuellen Verwendung in CAN-Bus-Applikationen dienen können
  • CAN-Bus-Fallback, etwa wenn am Prüfstand nur ein CAN-Interface beziehungsweise eine Applikation zur Verfügung steht
  • Bestehende M-CAN-Module lassen sich im X-Link-System wie gewohnt weiterverwenden
  • Spezielles Interface sowie CAN-Karte, Ethernetschnittstelle und Ethernet-Master sind nicht erforderlich
  • CAN-Monitoring bringt zusätzliche Sicherheit und Funktionalität, besonders in Verbindung mit IPEhub2

Ausblick und Zusammenfassung

Aktuell stehen die X-Geräte Mx-Sens2 und Sx-STG mit einer Abtastrate von bis zu 40 kHz pro Kanal zur Verfügung, die dank kontinuierlicher Weiterentwicklung zukünftig auch wesentlich höheren Abtastraten gerecht werden. Durch den eingesetzten Multiplattformtreiber können diese Abtastraten in allen Softwarepaketen zum Einsatz kommen, für die ein entsprechender Treiber zur Verfügung steht. Aufgrund der genormten Schnittstellen beziehungsweise Treiber kann das System sowohl an jedem PC oder Notebook als auch zukünftig am Prüfstand oder an Datenloggern mit den entsprechenden Schnittstellen eingesetzt werden.

Tabelle 2: 
X=X-Geräte mit CAN-Mode.

Tabelle 2:
X=X-Geräte mit CAN-Mode.