Weniger Zeitaufwand und höhere Wiederverwendbarkeit bei HIL-Tests mit der Erweiterung SLSC für PXI und CompactRIO

Überblick

NI SLSC (Switch, Load and Signal Conditioning) ist eine Erweiterung für NI-Datenerfassungsprodukte wie PXI und CompactRIO. SLSC bietet standardisierte Anschlüsse und einen modularen Ansatz für die Signalaufbereitung, Fehlersimulation und andere Testanforderungen. In diesem Whitepaper wird das SLSC-System näher beschrieben sowie das wachsende Ökosystem an SLSC-Modulen und -Zubehör von NI und Partnern vorgestellt.

Inhalt

Was ist SLSC?

Im Zuge des technischen Fortschritts kommt in komplexen, sicherheitskritischen Systemen in etwa der Automobil- und Luftfahrtindustrie zunehmend Embedded-Software zum Einsatz. In vielen Branchen werden zum Testen von Embedded-Software HIL-Tests (Hardware-in-the-Loop) eingesetzt, wobei die Eingaben für das System nach realen Szenarien simuliert werden. Durch diese Herangehensweise kann das Prüfpersonal häufig und bereits früh testen, ohne teure Hardware zu gefährden und Sicherheitsrisiken durch nicht vollständig getestete Produkte einzugehen.

Da für erfolgreiche HIL-Tests viel von der genauen Simulation realer Signale abhängt, waren bislang die benutzerdefinierte Signalaufbereitung und die interne Entwicklung simulierter Lasten zur Gewährleistung der Signalintegrität die Norm. Zwar weiß der am System arbeitende Prüfingenieur in der Regel am besten über die jeweiligen Testanforderungen Bescheid, doch konnte NI beobachten, dass diese Art der benutzerdefinierten Entwicklung zu einem großen Teil in Unternehmen und Branchen bereits üblich ist. Diese Beobachtung führte zur Entwicklung von SLSC, einem Zusatzmodul zur leistungsstarken NI-Plattform für Mess-, Steuer- und Regelanwendungen, das die Signalaufbereitung und Anforderungen an den Prüfstimulus optimiert.

SLSC ergänzt die Funktionalität von Mess-, Steuer- und Regelhardware wie etwa PXI

SLSC ergänzt die Funktionalität von Mess-, Steuer- und Regelhardware wie etwa PXI

SLSC besteht aus einem Chassis und Modulen, die der Erweiterung von PXI und CompactRIO dienen. Jedes Modul verfügt über ein Rear Transition Interface (RTI), das für eine flexible, standardisierte Verbindung zwischen SLSC und PXI oder CompactRIO sorgt. Darüber hinaus bietet ein SLSC-System eine Standard-Pinbelegung, die den Einsatz gängiger Kabel erlaubt und eine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung überflüssig macht.

SLSC-Steckmodule können im Chassis in drei verschiedenen Modi betrieben werden: Stand-alone-, Durchlass- oder Kaskadenmodus. Im Kaskadenmodus kann der Signalpfad durch mehrere SLSC-Module kaskadiert werden. Zudem können Zusatzfunktionen wie die Signalfehlersimulation implementiert werden. Anwender können aus einer Vielzahl von Drittanbietermodulen wählen oder mithilfe des umfassenden Module Development Kit von NI aus Hard- und Software eigene Module erstellen.

SLSC-Hardware vereinfacht die Systemintegration, indem die Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung durch Signalverdichtung bei Verwendung von Standardkabeln reduziert wird. Jedes SLSC-Chassis besitzt einen digitalen SLSC-Bus, der sich zur Erkennung, Konfiguration und Einstellung von Parametern einzelner Module eignet. Signale werden entweder über das Front oder Rear Transition Interface (RTI) durch die SLSC-Module geleitet. Durch den Entwurf eigener sekundärer Backplane-RTIs lässt sich die Systemverdrahtung reduzieren.

Übersicht über das HIL-System mit SLSC

Das SLSC befindet sich zwischen dem Prüfling und dem verwendeten Datenerfassungsgerät

Das SLSC befindet sich zwischen dem Prüfling und dem verwendeten Datenerfassungsgerät

Ein SLSC-System setzt sich aus vier verschiedenen Komponententypen zusammen: Chassis, Module, Rear Transition Interfaces (RTIs) und Kabel.  Das Chassis und die Architektur wurden von National Instruments entworfen und produziert, wobei sowohl NI als auch Partner Komponenten herstellen, die das Ökosystem abrunden.

  • Das SLSC-Chassis: Das SLSC-Chassis ist in Kombination mit PXI für mehr Leistung ausgelegt und stellt eine größere Fläche bereit als PXI allein. Daher eignet es sich besonders für hohe Stromlasten, das Schalten und die Signalaufbereitung.  Über das Chassis erfolgt die Kommunikation mit den Modulen, die Montage und die Kühlung.
  • SLSC-Module: SLSC-Module übernehmen die Schaltung, Lastsimulation oder Signalaufbereitung für die Signalstrecken.  Die Module können über das SLSC-Chassis oder über Hilfsleitungen an den Modulen selbst kommunizieren und mit Strom versorgt werden.
  • Rear Transition Interface (RTI): Die RTIs sorgen für eine standardmäßige Anschlussmöglichkeit von SLSC-Modulen an handelsübliche Kabeloptionen (COTS) und zurück an DAQ-Module.  RTIs sind grundsätzlich für SLSC-Module ausgelegt und werden je nach gewünschter Konnektivität und Verkabelung ausgewählt, um Signale zurück zum PXI- oder cRIO-System zu übertragen.
  • Kabel: Eine der größten Stärken des SLSC-Systems liegt in der Reduzierung zeit- und kostenaufwendiger Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung, da die Signale über Bänke innerhalb gängiger Kabel übertragen werden können.  Das SLSC-Ökosystem stellt eine Reihe von Kabeln bereit, mit denen Anwender Signalpfade entsprechend trennen und verbinden können.

Schaubild eines Beispielsystems mit SLSC-Komponenten und deren Schnittstellen zu einer PXI-Datenerfassungskarte

Schaubild eines Beispielsystems mit SLSC-Komponenten und deren Schnittstellen zu einer PXI-Datenerfassungskarte

 

Das wachsende SLSC-Ecosystem

NI verfügt über Know-how im automatisierten Testen und Messen aus zahlreichen Branchen. Dieses breitgefächerte Fachwissen erlaubt es uns, Technologien wie SLSC ausgehend von unseren Beobachtungen branchenübergreifender Anforderungen zu entwickeln. Nachgefragt werden jedoch Produkte, die auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sind. Deshalb wird SLSC, das als offene Plattform konzipiert ist, über unser Module Development Kit (MDK) durch Module ergänzt, die NI, unsere Partner und Anwender entworfen haben.

Unsere Partner bringen ihr Fachwissen in Produkte ein, die sich für spezielle Industrie- und Prüfanforderungen eignen. Einer dieser Partner, Bloomy, hat z. B. das Modul MIL-STD-1553 für SLSC entwickelt.

MIL-STD-1553-Modul für SLSC

Nachfolgend sind Produkte aufgeführt, die derzeit für SLSC von NI und NI-Partnern angeboten werden. HIL-Systeme sind von Natur aus komplex. Unter Kontakt steht NI jederzeit für Anfragen zu den aufgeführten Technologien zur Verfügung. NI und seine Partner möchten Anwender bei der Erfüllung ihrer Prüfanforderungen unterstützen.

Kernkomponenten

  • Chassis für SLSC: Das Chassis für SLSC bietet Strom, aktive Kühlung und eine Kommunikationsschnittstelle zu SLSC-Modulen.
  • Modul-Entwicklerkit (Module Development Kit, MDK) für SLSC: Dieses MDK ermöglicht den Entwurf und die Entwicklung benutzerdefinierter SLSC-Module (Switch, Load and Signal Conditioning, SLSC) und rückseitiger Übergangsschnittstellen (Rear Transition Interfaces, RTI).

Module

NI bietet Prototypenerstellung, Digital-I/O-Geräte, Leiterbahnführungen, Fehlersimulationsmodule und mehr an. Eine vollständige Liste finden Sie in der Kategorie SLSC-Produkte. Darüber hinaus bieten viele NI-Partner SLSC-Module an, die Sie in Ihr System integrieren können.

Weitere Komponenten

Rear Transition Interfaces*NI-Artikelnummer:AnbieterBeschreibung
RTI-12301B786330-01NIRTI DIO 32 für SHC68-C68-RDIO2
RTI-12302785377-01NI64 Kanäle für RDIO2
RTI-12303785375-01NI4X Nano-Fit, DIO/AO/AI
RTI-12304785374-01NIDIO 37SUB
RTI-12344785376-01NIAO 37DSUB
RTI-12305785896-01NIHD44-Anschlussmodul


*RTI-Empfehlungen können den Bedienungsanleitungen für das Modul entnommen werden.

 

Kabel*NI-Artikelnummer:AnbieterBeschreibung
SHC68-C68-RDIO2156166-01NI1 Meter
SHC68-C68-RDIO2156166-02NI2 m
SH37F-37M-1778621-01NIGeschirmtes I/O-Kabel (37-polig), Buchse zu Stecker, 1 m
SH37F-37M-2778621-02NIGeschirmtes I/O-Kabel (37-polig), Buchse zu Stecker, 2 m


*Kabel-Empfehlungen können den Bedienungsanleitungen für das Modul entnommen werden.

 

ZubehörNI-Artikelnummer:AnbieterBeschreibung
Blende für Frontpanel785206-01NI4 Stück
Blende für Backpanel785207-01NI4 Stück
Filteraustauschkit785208-01NIk. A.
Lüfteraustauschkit785218-01NIk. A.
Netzanschluss785219-01NI5 Stück
RTI-Zugentlastung785999-01NI5 Stück

 

Die von NI und Partnern entwickelten und vertriebenen Module eignen sich zwar unserer Ansicht nach für eine Vielzahl von Einsatzbereichen, doch sind die Anforderungen je nach Prüfsystem unterschiedlich. Daher haben sich NI-Partner auf den Entwurf und die Bereitstellung von Prüfsystemen spezialisiert, die auf der NI-Plattform basieren und auf spezifische Anforderungen zugeschnitten werden können.

Ein NI Partner ist ein von NI unabhängiges Unternehmen, für das keine gesellschaftliche Verbindung und auch kein Agenturverhältnis oder Joint-Venture-Verhältnis mit NI besteht.