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 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

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

 

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.

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 NI-Artikelnummer: Anbieter Beschreibung
NI SLSC-12001 784532-01 NI Chassis, 24 VDC
Module Dev Kit 785205-01 NI Module Development Kit (MDK)

 

Module NI-Artikelnummer: Anbieter Beschreibung
SLSC-12101 785204-01 NI Prototyping-Modul
SLSC-12201 785356-01 NI Digital-I/O-Modul mit Ansprechschwelle, 33 V
SLSC-12251 784444-01 NI Fehlersimulationsmodul mit 16 Kanälen, 8 A
SLSC-12252 786445-01 NI Fehlersimulationsmodul mit 8 Kanälen, 30 A
SET-1320 785671-01 FESTLEGEN Optisch isolierte Ausgangsschnittstelle, 32 Kanäle
SET-2010 786433-01 FESTLEGEN Routing-basiertes Modul
SET-2210 786434-01 FESTLEGEN Tochtermodul zur Bündelung von Instrumentenbussen
SET-2310 786435-01 FESTLEGEN Fault-Line-Tochtermodul
SET-1310 Über Partner erhältlich FESTLEGEN Isolierte Eingangsschnittstelle, 32 Kanäle
SET-1210 Über Partner erhältlich FESTLEGEN Widerstandsimulatorkarte
SET-141x Über Partner erhältlich FESTLEGEN Modulare Karte
SET-1623 Über Partner erhältlich FESTLEGEN ARINC TX/RX, 32 Kanäle
SET-2315 Über Partner erhältlich FESTLEGEN Echtzeit-Fehlermodul
SET-1215 Über Partner erhältlich FESTLEGEN Hochpräziser Widerstandsthermometer-Simulator (PT100/PT1000)
SET-1220 Über Partner erhältlich FESTLEGEN Emulation kapazitiver Kraftstoffsensoren
SET-1240 Über Partner erhältlich FESTLEGEN xVDT Emulator
SET-1250 Über Partner erhältlich FESTLEGEN Stromsenke, 32 Kanäle 4-20mA
SET-2090 Über Partner erhältlich FESTLEGEN Pass-Through-Karte, 32 Kanäle
SET-1640 Über Partner erhältlich FESTLEGEN PS15-Sensorschnittstellenkarte
Bloomy SLSC VDT/Resolver-Simulationsmodul Über Partner erhältlich Bloomy Signalaufbereitung mittels Differentialtransformer
Bloomy Thermoelement-Simulation Über Partner erhältlich Bloomy Thermoelement-Simulation
Bloomy Lastmodul Über Partner erhältlich Bloomy Lastmessungen
Bloomy Mehrzweckmodul Über Partner erhältlich Bloomy Mehrzweckmodul
AL-1010 Über Partner erhältlich Aliaro Multifunktionsmodul für den Kraftfahrzeugbereich
AL-2010 Über Partner erhältlich Aliaro

CAN/LIN/Ethernet-Bus-Switchboard

AL-3010 Über Partner erhältlich Aliaro Resistor-Emulation-Board
ALMA-10201 786924-01 ALMA 2-Kanal-Lamdasonden-Simulation
ALMA-10401 786925-01 ALMA 4-Kanal-Lamdasonden-Simulation
OP8901 Vertrieb durch Partner OPAL-RT Konditionierungskarte für Hochgeschwindigkeits-Digital-I/O mit FIU, 32 Kanäle
OP8920 Vertrieb durch Partner OPAL-RT Konditionierungskarte für isolierte Digital-I/O mit FIU, 32 Kanäle
OP8930 Vertrieb durch Partner OPAL-RT Konditionierungskarte für Analog-I/O mit FIU, 16 Kanäle
OP8940  Vertrieb durch Partner OPAL-RT

Pass-Through mit FIU-Board, 32 Kanäle

 

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 Bedienungsanleitungen für das Modul entnommen werden.

 

Kabel* NI-Artikelnummer: Anbieter Beschreibung
SHC68-C68-RDIO2 156166-01 NI 1 Meter
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


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

 

Zubehör NI-Artikelnummer: Anbieter Beschreibung
Blende für Frontpanel 785206-01 NI 4 Stück
Blende für Backpanel 785207-01 NI 4 Stück
Filteraustauschkit 785208-01 NI k. A.
Lüfteraustauschkit 785218-01 NI k. 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 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.786924-01