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PXIおよびCompactRIO向けSLSC拡張によりHILテストの時間の短縮と再利用の最大化を実現する

更新済み 2024/07/01

概要

NIのSLSC (Switch, Load and Signal Conditioning) は、PXIやCompactRIOなどのNIデータ収集製品向けアドオンです。SLSCは接続機能を標準化した、信号調節、フォルト生成、その他のテストニーズに対するモジュール式アプローチを提供します。このホワイトペーパーでは、SLSCの詳細を解説し、NIおよびNIのパートナーが作成したSLSCモジュールおよびアクセサリの発展的なエコシステムをご紹介します。

SLSCとは

技術の進歩に伴い、自動車や航空機をはじめとする複雑なセーフティクリティカルなシステムにおいて、組込ソフトウェアの普及が進んでいます。多くの業界で、システムに対して実際の入力をシミュレーションしながら組込ソフトウェアをテストするための手法として、HIL（Hardware-In-the-Loop）テストが採用されています。このアプローチでは早期にテストを実施することができ、多くの場合高価なハードウェアを破損するリスクもなく、また未検査の製品に関連する安全上のリスクが発生することもありません。

HILテストの成功は実世界の信号を正確にシミュレーションできるかどうかにかかっているため、信号の整合性を保証するために、カスタム仕様の信号調節を行い、シミュレーションする負荷を社内開発することが一般的です。実際にシステムを担当しているテストエンジニア以上に固有のテスト要件に精通している人材がいないというのは事実ですが、NIはこうしたカスタムエンジニアリングの大部分が企業や業界間で共通したものであることを認識しています。この認識が、NIの強力な計測/制御プラットフォームのアドオンである、信号調節とテスト用刺激信号のニーズを合理化するSLSCの開発へとつながりました。

^{SLSCはPXIなどの計測/制御ハードウェアの機能を拡張する}

SLSCはモジュールを収容したシャーシで構成されており、PXIおよびCompactRIOを拡張します。各モジュールはRTI (Rear Transition Interface）を備えており、SLSCからPXIやCompactRIOへの柔軟かつ標準化された接続機能を提供します。さらに、SLSCシステムには標準のピン配列が備わっており、標準のケーブルを使用できるため、ポイントツーポイント配線が不要です。

SLSCプラグインモジュールは、シャーシに収容して、スタンドアロン、パススルー、カスケードの3種類のモードで動作させることが可能です。カスケードモードでは、複数のSLSCモジュールを介して信号パスをカスケードしたり、信号フォルト生成などの機能を実装したりできます。様々な他社製モジュールの中から選択したり、NIが提供するハードウェア/ソフトウェアモジュール開発キット（MDK）で独自のモジュールを作成したりすることができます。

SLSCハードウェアでは、信号蓄積や標準ケーブルの使用によって、システムのポイントツーポイント配線を減らせるため、全体のシステム統合を簡素化することができます。各SLSCシャーシは、SLSCデジタルバスで構成されています。このバスを使って、各モジュールでパラメータを検出、構成、設定できます。信号はSLSCモジュールを通過する際、フロントコネクタ、またはRTI (Rear Transition Interface) コネクタを経由します。独自の補助的バックプレーンRTIを設計することもできるため、システム配線を減らすことができます。

SLSCを含むHILシステムの構成図

^{SLSCはDUT/UUTと、使用しているデータ収集デバイスの間に配置}

SLSCシステムは、シャーシ、モジュール、RTI (Rear Transition Interface)、ケーブルの4種類のコンポーネントで構成されています。シャーシとアーキテクチャは、ナショナルインスツルメンツが設計、製造しており、エコシステムを補完するその他のコンポーネントはNIおよびパートナーが製造しています。

SLSCシャーシ - SLSCシャーシはPXIと組み合わせた時に、より大きな電力に対応し、PXIのみよりも多くのボードの設置面積を提供するように設計されているため、高電力の負荷、スイッチング、信号調節に最適です。シャーシはモジュールとの通信のほか、機械の固定や冷却を行います。
SLSCモジュール - SLSCモジュールでは、信号パスのスイッチング、負荷シミュレーション、信号調節が行えます。モジュールは、SLSCシャーシを介して、またはモジュール自体の補助ラインを介して通信し、電力供給を受けることができます。
RTI (Rear Transition Interface) - RTIは、SLSCモジュールからCOTS（商用オフザシェルフ）ケーブルオプションとDAQモジュールへの標準接続機能を提供します。 RTIは通常、SLSCモジュールに依存せず、信号をPXIまたはcRIOシステムに戻すうえで必要な接続機能とケーブル配線に応じて選択されます。
ケーブル配線 - SLSCの最大の強みの1つは、標準的に利用可能なケーブル内のバンクに信号を通過させることによって、時間と費用のかかるポイントツーポイント配線を削減できることです。 SLSCエコシステムに用意されているさまざまなケーブルを使うことで、信号パスを適切に分割したり組み合わせたりすることができます。

SLSCコンポーネントとPXI DAQカードとのインタフェースのサンプルシステム構成図

^{SLSCコンポーネントとPXI DAQカードとのインタフェースのサンプルシステム構成図}

拡大するSLSCエコシステム

NIには様々な業界の自動テストと自動計測の専門知識が蓄積されています。この広範な専門知識があるからこそ、業界をまたがるニーズの認識を基に、SLSCのような新しい製品を生み出すことができるのです。ただし、必要とされるのは特定のアプリケーションに向けた製品です。このため、オープンプラットフォームとなるように設計されたSLSCは、NIやNIのパートナーが作成したモジュールと、お客様がモジュール開発キット（MDK）を使用して作成したモジュールで強化できるようになっています。

SLSC用のMIL-STD-1553モジュールを作成したBloomy社など、当社のパートナーがもたらす特定分野の専門知識を活用して、業界および独自のテストニーズに特化した製品を作り出すことができます。

SLSC用MIL-STD-1553モジュール

以下は、NIおよびNIのパートナーが作成した、現在利用できるSLSC用の製品リストです。HILシステムの特性は複雑であるため、以下に示す技術をご検討される際は、当社までお問い合わせください。NIおよびNIアライアンスパートナーは、お客様のテスト要件が確実に満たされるように努めています。

コアコンポーネント

SLSC用シャーシ―SLSC用シャーシは、SLSCモジュール向けの電源、能動冷却、および通信インタフェースを備えています。
SLSC用モジュール開発キット―MDKを使用すると、カスタムのSLSC (Switch Load and Signal Conditioning) モジュールとRTI (Rear Transition Interface) を設計および開発することができます。

モジュール

NIでは、プロトタイピング、デジタルI/O、経路設定、フォルト生成などの各種モジュールをご用意しています。全モジュールのリストについては、弊社のSLSC製品カテゴリをご覧ください。また、多くのNIパートナーから、システムに組み込むことができるSLSCモジュールが提供されています。

Bloomy社は、熱電対シミュレータ、負荷モジュール、多目的モジュールなどを提供しています。
Aliaro社は、自動車用マルチファンクションモジュール、CAN/LIN/Ethernetバススイッチ基板、およびその他のオプションを提供しています。
Opal-RT社は、FIUおよびパススルーオプションを含む、アナログ/デジタルI/O用のSLSCモジュールを開発しました。

その他のコンポーネント

RTI (Rear Transition Interface)*	NI製品番号	ベンダ	説明
RTI-12301B	786330-01	NI	RTI DIO 32、SHC68-C68-RDIO2用
RTI-12302	785377-01	NI	RDIO2用64チャンネル
RTI-12303	785375-01	NI	DIO/AO/AI X 4バンクナノフィット
RTI-12304	785374-01	NI	DIO 37 D-Sub
RTI-12344	785376-01	NI	AO 37 D-Sub
RTI-12305	785896-01	NI	HD44コネクタ

^{*RTIの推奨事項はモジュールのユーザマニュアルを参照してください。}

ケーブル*	NI製品番号	ベンダ	説明
SHC68-C68-RDIO2	156166-01	NI	1 m
SHC68-C68-RDIO2	156166-02	NI	2 m
SH37F-37M-1	778621-01	NI	37ピンメス⇔オスシールドI/Oケーブル、1 m
SH37F-37M-2	778621-02	NI	37ピンメス⇔オスシールドI/Oケーブル、2 m

^{*ケーブルの推奨事項はモジュールのユーザマニュアルを参照してください。}

アクセサリ	NI製品番号	ベンダ	説明
前面パネルフィラーキット	785206-01	NI	4カウント
背面パネルフィラーキット	785207-01	NI	4カウント
フィルタ交換キット	785208-01	NI	該当せず
ファン交換キット	785218-01	NI	該当せず
電源コネクタ	785219-01	NI	5カウント
RTI抜け防止	785999-01	NI	5カウント

NIとNIのパートナーは幅広く使用されると思われるモジュールを開発し、リリースしていますが、お客様のテストシステム固有の特定要件が存在することは承知しています。このようなニーズに対応するため、当社のパートナーはお客様独自のテスト要件に合わせて調整した、NIプラットフォームをベースとしたテストシステムを設計し、提供することができます。