Hardware in the Loop
Mit einem CENTURIO M Hardware in the Loop System können Sie alle Aspekte ihres Steuergerätes auf ihrem Schreibtisch testen. Ob es um den Test von Sensor- und Aktorschnittstellen geht, dem Test von elementaren Steuergerätefunktionen wie Reglern oder Ablaufsteuerungen, oder dem wichtigen Test von Fehlererkennungs- und Sicherheitsfunktionen: Mit CENTURIO M HIL-Systemen lassen sich alle Aspekte komplexer Steuergeräte bequem, kostengünstig und schnell testen.
In der Realität wertet ihr Steuergerät Sensoren aus, berechnet Stellwerte, und beeinflusst über Aktoren die Strecke. Software in der Realität zu testen ist anstrengend: Bei der Inbetriebnahme herrscht Zeitdruck. Bei neuer Software ist man nie sicher, ob sie zu 100% funktionsfähig ist, und ob nicht Schäden verursacht. Jeder Fehler führt beim Kunden zu einem Verlust von Reputation und Vertrauen.
CENTURIO M HIL Systeme simulieren alle Sensoren und Aktoren. Die eigentliche Strecke wird durch physikalische Modelle ersetzt. Beim Funktionstest können weder Mensch noch Maschine gefährdet werden. Testen Sie bequem an ihrem Schreibtisch alle Änderungen und Neuerungen. Testen sie Fehlerfälle, die sie Aufgrund der Kritikalität niemals in der Praxis testen würden oder dürfen.
Folgendes Bild zeigt die Testtiefe, die mit einem CENTURIO M HIL-System erreicht wird:
Es wird nicht nur ein Stück Software getestet (wie z.B. bei Software in the Loop) oder ein Stück Hardware (wie beim Produktionstest). Es wird das komplette Steuergerät getestet, mitsamt der gesamten Hardware (IO-Peripherie, CPU, FPGA, Speicher, ...) der Software (Firmware, Applikationslayer, Betriebssystem, ...) und das alles in Echtzeit. Realitätsnäher, ohne die Strecke selbst zu besetzen und zu gefährden, können Sie ein Steuergerät nicht testen.
Anpassungsfähig, flexibel, erweiterbar, zukunftssicher
CENTURIO M ist ein hochmodulares Baukastensystem, welches aus 3 Basiskomponenten besteht:
CENTURIO M CPU-Module enthalten hochleistungsfähige x86/x64 Prozessoren mit zum Teil mehreren Kernen. In Echtzeit können Sie Regler, Ablaufsteuerungen, physikalische Modelle, beliebige Simulationen und Testfälle ausführen. An die CPU-Module können IO-Module angeschlossen werden. Standardschnittstellen wie Ethernet, USB und und VGA sind Standard. Speicher in Form von RAM (bis zu zwei Gigabyte) und Flash (Compact Flash bis 32GB) bieten ausreichende Reserven.
In einem Centurio M HIL System übernehmen IO-Module die Simulation von Sensor-/Aktorinterfaces. Sie können beliebige IO-Module miteinander kombinieren, und dadurch selbst komplexeste Systeme abbilden.
Viele der IO-Module bieten hochspezialisierte Funktionen an, wie sie nur im Hardware in the Loop Bereich eingesetzt werden. Funktionen wie z.B. ein Encoder- oder Resolversimulator. Mit diesen "inversen" Schnittstellen erschaffen sie die perfekte Täuschung für ihr Steuergerät.
Das CENTURIO M System unterstützt Matlab®, SciCos und C/C++ zur Programmentwicklung. Dadurch können beliebige Streckenmodelle, Fehlersimulationen und Testvektoren implementiert werden. Mit den grafischen Programmierumgebungen können diese besonders zügig und mit weniger Fehlern implementiert werden. Änderungen gehen schnell von der Hand, und auch Arbeitskollegen verstehen die grafische Darstellung meist schneller als purer Quelltext. In die jeweilige Entwicklungsumgebung integriert sind Funktionen wie Download, Start und Stop. Die Kommunikation erfolgt hierbei über Ethernet.
Ein CENTURIO M System lässt sich exakt an Ihre Anforderungen anpassen. Durch die Modularität wählen Sie zum Beispiel erst die IO-Module aus. Diese unterstützen unterschiedlichste Schnittstellen. Wenn ihr Steuergerät einen analogen Eingang besitzt, dann wählen Sie ein analoges Ausgangsmodul aus. Wenn Sie einen Positionsgeber Eingang haben, dann wählen Sie einen Positionsgebersimulator aus. Unabhängig von der Art der Sensoren oder Aktoren, und auch unabhängig von der Anzahl Achsen, können sie ein maßgeschneidertes HIL System zusammenstellen.
Denn wir wissen: Jeder Markt hat seine eigenen Anforderungen an Sensoren, Aktoren und Algorithmen. Jeder unserer Kunden hat seine eigenen Lösungen und Vorlieben. Weil jeder Kunde andere Anforderungen hat, haben wir das CENTURIO M System modular und hochflexibel gestaltet. Dies erlaubt es CENTURIO M auf jeden Problemfall hin maßzuschneidern.
Die Flexibilität von CENTURIO M bedeutet auch Zukunftssicherheit: Die Anforderungen an ihr Steuergerät ändern sich? Andere Schnittstellen ? Mehr Schnittstellen ? Sie erweitern ihr System einfach die entsprechenden IO-Module. Es gibt neue, leistungsstärkere CPUs ? Auch kein Problem: Sie ersetzen einfach das alte CPU-Modul. Dies ist ein großer Vorteil im Vergleich zu monolithischen Systemen, wo Sie die gesamte Einschubkarte ersetzen müssen.
Die Welt abbilden, die Streckensimulation
Die korrekten physikalischen Modelle sind Grundlage jeder erfolgreichen Hardware in the Loop Simulation. CENTURIO M kann mit Matlab®/Simulink®, SciCos oder C/C++ programmiert werden. Toolboxen bilden die Schnittstelle zwischen ihrem Modell und der Hardware. Die grafischen Entwicklungsumgebungen erlauben eine schnellere und intuitivere Implementierung von Algorithmen, Reglern oder Zustandsmaschinen. Die Erfahrung zeigt auch, dass die Fehlerrate durch die intuitivere Darstellung geringer ist. Zudem ist es einfacher Softwareblöcke wiederzuverwenden.
Fehler simulieren
Genauso wichtig der Test der Funktion im Normalzustand ist der Test der Fehlerfälle. Ist die Simulation der korrekten Funktion schon Gold wert, so ist der Test der Fehlerfälle noch sehr viel wertvoller. Fehler im Feld zu simulieren (zum Beispiel ein fehlerhaftes Sensorsignal) ist schwierig und Zeitaufwendig. Die Maschine derart zu präparieren fast unmöglich. Mit HIL ist dies innerhalb von Minuten möglich. Zudem können Sie unterschiedliche Fehlerfällen beliebig kombinieren (z.B. erzeugt ein defekter Sensor einen Kurzschluss: Das Sensorsignal ist verloren und die Spannung bricht zusammen.) Wiederholbarkeit ist ein anderes großes Thema bei der Fehlersuche. Vor allem transiente Fehler können durch eine 100% Nachvollziehbarkeit des Testfalls überhaupt eingekreist werden.
Testen, Inbetriebnehmen, Tunen
Funktionen wie Download, Starten/Stoppen der Applikation und Parametertuning sind völlig integriert. Über Hilfsblöcke lassen sich diese Funktionen bequem aus dem Modell heraus bedienen. Jeweils ein Doppelklick genügt zum Starten/Stoppen und Download des Modells. Die Übertragung der Kommandos, sowie der Austausch von Daten erfolgt bequem über das Ethernetnetzwerk.
Der Regler ist das eine, der richtige Satz an Parametern das andere. Das schnelle Ändern von Parametern und die schnelle Visualisierung des Endresultats ist elementar für ein flüssiges Tunen von Reglern. Das CENTURIO M System unterstützt mehrere Möglichkeiten Software zu erstellen (Matlab®/Simulink®, SciCos, C/C++) und erlaubt einerseits die Verwendung von integrierten Visualisierungen (z.B. Guide bei Matlab) oder die komfortable CENTURIO eigene Lösung CREX.
Visualisieren, CREX
Da die gängigen Tools keine überzeugende Lösung liefern, hat Control Research mit CREX eine flexible Lösung für die Visualisierung, Parametrierung und Bedienung von CENTURIO M geschaffen. Um es kurz zu machen: Unabhängig von der Entwicklungsumgebung (Matlab®/Simulink®, SciCos, C/C++) können Sie eine beliebige Anzahl von CENTURIO M System gleichzeitig bedienen. Jedem System können Sie eine beliebige Anzahl von Bedienoberflächen zuweisen sowie eine beliebige Anzahl Scopes verwenden (beliebig in der Anzahl von Zielplattformen, und beliebig in der Anzahl von Scopes pro Zielplattform).
Mit CREX ist es ein einfaches den Überblick über selbst komplexe Streckenmodelle, Regler und Abläufe zu behalten. Das Situationsbewusstsein ist immer vorhanden, und die Auswirkungen von Änderungen werden schnell erkannt.
Das volle Potential von Hardware in the Loop
Das Potential von HIL wird nur selten voll ausgenutzt. Meist ist es nur der Entwickler oder Applikationsingenieur, der lokal damit arbeitet. HIL kann jedoch in unterschiedlichen Unternehmensbereichen für niedrigere Kosten und eine höhere Qualität sorgen.
Automatisches Testen: CENTURIO M HIL-Systeme sind auch dafür ausgelegt, ohne große Umstände zu einem vollautomatischen Testsystem aufgerüstet zu werden.
Produktionstests: Ein Produktionstest prüft meistens nur grundlegende Funktionen. Mit einem CENTURIO M HIL-System können Sie das Gerät sehr viel ausgiebiger testen, und prüfen ob die richtige Hardware Version, Software Version, Applikationssoftware und Parameter verbaut wurden.
Simulatorbasiertes Training: Bei Schulungen kann ein CENTURIO M System die Simulation der Anlage erledigen. Das erlaubt eine besonders schnelle und intuitive Einführung in neue Systeme, neue Software oder neue Funktionen.
Reparatur von Elektroniken: Mit HIL können Sie ohne weiteres jeden Sensor und Aktor simulieren. Dadurch können Sie auch Elektroniken prüfen. In der Reparatur ein wertvolles Hilfsmittel, wenn die komplette Anlage simuliert wird. Gegenüber dem Prüfen von einzelnen Pegeln und Funktionen können Sie das Gerät in seiner eigentlichen Funktion vollständig testen. Dies minimiert Reparaturzeiten und verringert übersehene Defekte.