Weniger Zeitaufwand und höhere Wiederverwendbarkeit bei HIL-Tests mit 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 Ecosystem an SLSC-Modulen und -Zubehör von NI und Partnern vorgestellt.

Was ist SLSC?

Im Zuge des technischen Fortschritts kommt in komplexen, sicherheitskritischen Systemen wie Fahr- und Flugzeugen 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 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 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 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. Der Kaskadenmodus ermöglicht die Implementierung von Funktionalität, z. B. zur Signalfehlersimulation. 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.

Ein SLSC-System besteht aus vier verschiedenen Komponententypen: Chassis, Module, Rear Transition Interfaces (RTIs) und Kabel. Das Chassis und die Architektur wurden von National Instruments konzipiert. Komponenten zur Vervollständigung des Ecosystems werden sowohl von NI als auch von NI-Partnern hergestellt.

  • 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.
  • Die SLSC-Module: Die SLSC-Module sorgen für das Schalten, die Lastsimulation oder die Signalaufbereitung für die Signalpfade. Sie können über das SLSC-Chassis oder über Zusatzleitungen an den Modulen selbst kommunizieren und gespeist werden.
  • Rear Transition Interface (RTI): Die RTIs sorgen für eine Standardverbindung zwischen SLSC-Modulen und COTS-Kabeln (Commercial off-the-Shelf) sowie Datenerfassungsmodulen. Sie sind in der Regel vom SLSC-Modul unabhängig und werden nach Schnittstellen und Kabeln ausgewählt, über die die Signale zurück zum PXI- oder CompactRIO-System geleitet werden sollen.
  • 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-Ecosystem 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

 

Das wachsende SLSC-Ecosystem

NI verfügt über Know-how im automatisierten Testen und Messen aus zahlreichen Branchen. Dieses breitgefächerte Fachwissen erlaubt es, 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.

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 gern für Anfragen zu den aufgeführten Technologien zur Verfügung. NI und seine Partner möchten Anwender bei der Erfüllung ihrer Prüfanforderungen unterstützen.

 

Kernkomponenten

NI-Artikelnummer

Anbieter

Beschreibung

NI SLSC-12001

784532-01

NI

Chassis, 24 VDC

Module Dev Kit

785205-01

NI

Module Development Kit

 

Modules

NI-Artikelnummer

Anbieter

Beschreibung

SLSC-12101

785204-01

NI

Prototyping Modul

SLSC-12201

785356-01

NI

Digital-I/O-Modul mit Ansprechschwelle, 33 V

SET-1320

785671-01

SET

Optisch isolierte Ausgangsschnittstelle, 23 Kanäle

SET-2010

786433-01

SET

Routing-basiertes Modul

SET-2210

786434-01

SET

Tochtermodul zur Bündelung von Instrumentenbussen

SET-2310

786435-01

SET

Fault-Line-Tochtermodul

SET-1310

Vertrieb durch Partner

SET

Isolierte Eingangsschnittstelle, 32 Kanäle

SET-1210

Vertrieb durch Partner

SET

Widerstandsimulatorkarte

SET-141x

Vertrieb durch Partner

SET

Modulare Karte

SET-1623

Vertrieb durch Partner

SET

ARINC, 32 TX-/RX-Kanäle

Bloomy SLSC VDT/Resolver Simulation Module

Vertrieb durch Partner

Bloomy

Signalaufbereitung mittels Differentialtransformer

Bloomy Thermocouple Simulator Vertrieb durch Partner Bloomy Thermocouple Simulation
Bloomy Load Module Vertrieb durch Partner Bloomy Load Measurements

Ab Quartal 3 2018

N/A

Alma

Lambdasonden-Simulation

Ab Quartal 3 2018

N/A

KGC

Ratiometrisches Analogausgangsmodul

 

Rear Transition Interfaces*

NI-Artikelnummer

Anbieter

Beschreibung

RTI-12301B

786330-01

NI

RTI DIO 32 für SHC68-C68-RDIO2

RTI-12302

785377-01

NI

64 Kanäle für RDIO2

RTI-12303

785375-01

NI

4X Nano-Fit, DIO/AO/AI

RTI-12304

785374-01

NI

DIO 37SUB

RTI-12344

785376-01

NI

AO 37DSUB

RTI-12305

785896-01

NI

HD44-Anschlussmodul

*RTI-Empfehlungen können den Modulspezifikationen entnommen werden.

Kabel*

NI-Artikelnummer

Anbieter

Beschreibung

SHC68-C68-RDIO2

156166-01

NI

1 m

SHC68-C68-RDIO2

156166-02

NI

2 m

SH37F-37M-1

778621-01

NI

Geschirmtes I/O-Kabel (37-polig), Buchse zu Stecker, 1 m

SH37F-37M-2

778621-02

 

NI

Geschirmtes I/O-Kabel (37-polig), Buchse zu Stecker, 2 m

* Siehe Modulspezifikation

Zubehör

NI-Artikelnummer

Anbieter

Beschreibung

Blende für Frontpanel

785206-01

NI

 4 Stück

Blende für Backpanel

785207-01

NI

 4 Stück

Luftfiltersatz

785208-01

 

NI

N/A

Lüfteraustauschsatz

785218-01

NI

N/A

Netzanschluss

785219-01

NI

5 Stück

RTI-Zugentlastung

785999-01

NI

5 Stück

 

Die von NI und Partnern entwickelten und vertriebenen Module eignen sich zwar 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.

Nächste Schritte

Mit einem NI-Ingenieur über Ihre HIL-Anfoderungen sprechen

NI Alliance Partner für HIL-Technologien in Ihrer Nähe

Using The SLSC Architecture to Add Additional Elements to The Signal Path of a Test System

Minimieren von Planungsrisiken mit SLSC für LRU-Tests

Optimiertes Testen des weltweit kosteneffizientesten Kampfflugzeugs mit SLSC bei Saab

Video von Cummins und Wineman Technologies zur HIL-Simulatin von Stromnetzen mit SLSC (engl.)

 

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