CAN- und Ethernet-Messdatensysteme vereinigen

Bild 1: Ipetronik erweitert seine Mx- und Sx-Serie um das X-Link-fähige Messmodul Mx-Sens2 4 für Spannungsmessungen bis ±100 V sowie ICP-Messungen. Ipetronik

Enormer Zeit- und Kostendruck sowie immer schnellere Entwicklungsprozesse erfordern intelligente und hochflexible Messsysteme im automotiven und industriellen  Entwicklungs- und Validierungsumfeld, die sich in kürzester Zeit an die unterschiedlichsten Messapplikationen anpassen lassen. Mit dem neuen Ipetronik-Systembus X-Link steht erstmals ein Messsystem zur Verfügung, das allgemeingültige Standards der Automobilindustrie wie Ethernet, CAN, IEEE1588 und XCP intelligent miteinander verknüpft. Durch die einzigartige Kombination dieser Technologien entsteht ein dezentrales und multifunktionales System, das kontinuierlich mit den neuesten am Markt verfügbaren Technologien wächst, ohne auf bereits vorhandene Messmodule verzichten zu müssen.

CAN-Bus-Messtechnik via Ethernet

Die X-Link-Technologie steht für die bis dato einzigartige, zeitsynchrone Verbindung von schneller Ethernet-Messtechnik mit erprobter CAN-Bus-Messtechnik über nur einen Bus zur Standard-Ethernet-Schnittstelle des Rechners. Die frei skalierbare Hardwarelösung aus dem Hause Ipetronik deckt in Verbindung mit IPEmotion als Softwarekomplettlösung oder zur Anbindung an bestehende Motorapplikationssysteme (INCA, A2L) alle Bereiche der dezentralen Messtechnik mit einer bis dahin noch nicht da gewesenen Flexibilität und Handhabung ab. Zur Parametrierung des Systems werden die Konfigurationen sowohl über IPEmotion als auch über Add-ons (aktuell: IPEaddon Inca 5 für INCA) unterstützt. Die Messdatenanalyse kann je nach Anwendungsfall und Applikation über die Software IPEmotion sowie über die gängigen Analysepakete und Software-Tools Vector CANape, NI Labview, AVL, ATI Vison und ETAS INCA erfolgen.

Bild 2: X-Link-Module lassen sich per Ethernet am Mess-PC anschließen und über Plugins in die Messsoftware IPEmotion einbinden - sie können auch M-CAN-Signale auf Ethernet übersetzen. Ipetronik

Neben der seit langem bewährten Standard-CAN-Bus-Messtechnik für physikalische Größen wie Druck, Temperatur, Spannung und Durchfluss (bis maximal 2 kHz) besteht vermehrt der Bedarf an zusätzlichen schnellen Messkanälen bis 100 kHz/Kanal. Beispielsweise, um das Einspritzverhalten an Verbrennungsmotoren zu optimieren oder um parallel zu den Standardsignalen Vibrations-, Schwingungs- und Akustikmessungen durchzuführen (NVH-Applikationen) – stets mit dem Ziel, die Testphasen weiter zu reduzieren. Die Zeitsynchronität aller Signale sowie ein für den Anwender vertrautes Software-Interface ersparen zusätzliche Offline-Bearbeitungen der Signale und zeitaufwendige Einarbeitungs- und Umstellungsphasen. Dadurch bleibt der gewohnte Workflow des Anwenders erhalten, sodass schnell, flexibel und effizient gearbeitet werden kann. Während bestehende Bus-Systeme für diese Anforderungen, aufgrund eingeschränkter Kanal-Abtastrate, fehlender Konfigurationsmöglichkeit einzelner Geräte oder eingeschränkter Bandbreite – da im System stets mit der höchsten vorkommenden Signalabtastrate gefahren wird – nur bedingt anwendbar sind, scheiden verfügbare Technologien komplett aus, sofern im neuen System die bereits vorhandene Messkomponenten weiterverwendet werden sollen.

Verknüpfung unterschiedlicher Standards

Tabelle 1: X-Link-Technologie im Überblick. Ipetronik

Mit der X-Link-Technologie steht dem Anwender ein dezentrales Messsystem zur Verfügung, das durch die Verbindung allgemeingültiger Standards für die perfekte Symbiose zweier Bus-Systeme sorgt und somit zu einem optimalen Workflow verhilft (Tabelle 1).

Durch die langjährige Erfahrung von Ipetronik auf dem Gebiet der Steuergeräte-Messung über XCP via CAN,  Ethernet und FlexRay – sowohl bei den Datenloggern als auch bei der PC-basierten Lösung über IPEmotion – wird dem Anwender mit dieser intelligenten Verknüpfung der Standards eine Hardwareplattform zur Verfügung gestellt, mit der je nach verwendeter Software-Applikation aktuell Messsignale mit bis zu 100 kHz Kanalabtastrate erfasst werden können. Gleichzeitig kann die bereits bestehende Ipetronik CAN-Bus-Messtechnik zeitsynchron im System weiterverwendet werden.

Tabelle 2: Derzeitige mögliche Abtastraten pro Kanal bei unterschiedlichen Software-Applikationen. Ipetronik

Über den durch Ipetronik entwickelten Multiplattformtreiber steht neben IPEmotion und dem X-Plugin (Bild 2) zusätzlich das Ipetronik IPEaddon Inca 5 für INCA (Bild 3) zur komfortablen Konfiguration und Messdatenanalyse zur Verfügung. Durch das universelle Konzept des Treibers sind hier – je nach individuellen Anforderungen – weitere Third-Party-Software-Applikationen denkbar, die mit der gleichen Funktionalität und Performance ausgestattet werden können. Durch den Multiplattformtreiber können die Grenzen des Standard-XCP-Protokolls (maximal 10 kHz/Kanal) aufgehoben werden (siehe Tabelle 1).

Applikation mit dem ES593-Modul

Das zur Steuergerät-Applikation weit verbreitete Modul ES593 der Firma ETAS bedient die Standard-ETK-Schnittstelle des Steuergerätes und erfasst parallel zeitsynchron die unterschiedlichsten physikalischen Messgröße (Bild 3). Hierbei wird als Applikationssoftware INCA eingesetzt. Mithilfe des IPEaddons INCA 5 kann ein solches System schnell und effizient umgesetzt werden: Die gesamte Ipetronik Messkette wird unter INCA komfortabel konfiguriert und erscheint als zusätzliches Messsystem in der Arbeitsumgebung der Software. Durch das CAN-Tunneling der CAN-Module über das Ethernet steht dem Anwender sogar ein weiterer CAN-Eingang an der ES593 für Fahrzeug-CAN-Bus-Daten zur Verfügung. Durch das einheitliche Systemkonzept können auch die Besonderheiten der Hybrid- und E-Antrieb-Technologie durch die Hochvolt-Module aus dem Hause Ipetronik abgedeckt werden.

Bild 3: M-CAN-Module können mithilfe von X-Link-Modulen und nachfolgendem Steuergeräte-Adapter wie dem ES593 mit der Applikationssoftware INCA auf dem Mess-PC kommunizieren. Ipetronik

Ein hohes Maß an Flexibilität sowie Kombinationsmöglichkeiten, die kein anderes System auf dem Markt bietet, sind unter anderem eine voll automotive-taugliche Systemlösung, die zudem von der Konfiguration bis zur Auswertung und zum Reporting eine durchgängige Toolchain für X-und CAN-Bus-Messtechnik bietet. Das vereinfacht die Einbindung der Module in bestehende Software-Applikationen (INCA-Arbeitsumgebung, Diadem-Schaltpläne, …) und ermöglicht unterschiedliche Migrationspfade je nach Applikation: Das X-Modul ist als vollwertiger CAN-Teilnehmer nutzbar, um ein bestehendes CAN-System erweitern oder zukünftige, höhere Abtastraten abdecken zu können, ohne Zukauf weiterer Systeme. Beispielsweise für Prüfstands-Anwendungen verfügen die X-Geräte über das CAN-Monitoring. Hierdurch entfallen zusätzliche Rüstzeiten und die Messdaten können über ein Standard-CAN-Interface am Prüfstand parallel visualisiert werden. Nicht zuletzt bietet Ipetroniks Multiplattformtreiber oder die Verwendung von Standard-Beschreibungsdateien A2L und CANdb höchste Flexibilität auch bei der Softwareanbindung.

Neue X-Link-Messmodule

Derzeit stehen mit dem Mx-Sens2 8, Sx-Stg sowie dem neuen Mx-Sens2 4 drei hocheffiziente X-Geräte aus dem Hause Ipetronik zur Verfügung (Tabelle 3). Während das Mx-Sens2 8 und das Sx-Stg über Messkanäle mit Abtastraten von bis zu 10 kHz bzw. 40 kHz pro Kanal verfügen, verbindet das vierkanalige Analogmessmodul mit Sensorversorgung hohe Abtastraten von bis zu 100 kHz pro Kanal mit einer zeitsynchronen Datenerfassung und einem ICP-Modus (für piezoelektrische Sensoren für Beschleunigung und Vibration oder akustische Sensoren). Damit eignet sich das kompakte Modul insbesondere für mobile Messanwendungen im Automotive-Bereich mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit, Flexibilität und schnelle Signalabtastraten. Zum Einsatz kommt das Mx-Sens2 4 (Bild 1) beispielsweise bei Schwingungsanalysen, Noise-Vibration-Untersuchungen oder Störgeräuschquellen-Untersuchungen in Verbrennungs- und E-Motoren sowie im Fahrzeuginnenraum. Aber auch bei speziellen Motor-Untersuchungen wie der Analyse des Signalverlaufs des Einspritzvorganges der Düse oder des Druckverlaufs im Zylinder findet das Gerät aufgrund der präzisen Datenerfassung Anwendung.

Tabelle 3: Überblick über die CAN- und X-Module. Ipetronik

Der eigens entwickelte Multiplattformtreiber stellt die Software-Treiberbasis zur Verfügung, um die hohen Abtastraten zeitsynchron in allen Softwarepaketen (für die ein entsprechender Treiber zur Verfügung steht) uneingeschränkt nutzen zu können. Dank der genormten Standard-Ethernet-Schnittstelle wird das System sowohl am PC, Notebook und Prüfstand als auch an zukünftigen Ipetronik Logger-Plattformen einsetzbar sein. Die Kombination aus bewährter und bestehender Messtechnik mit den neuesten Technologien ist eine zukunftsorientierte und richtungsweisende Entwicklung, ganz im Sinne des Anwenders, der sich die Messtechnik entweder neu anschaffen oder sie in sein bereits vorhandenes System integrieren kann. Denn die X-Link-Technologie schafft die Basis für flexibles und wirtschaftliches Messen und deckt jetzt schon mögliche Investitionen für zukünftige Messapplikationen ab.

(jwa)