Ein System der nächsten Generation für das Datenloggen

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1 Ein System der nächsten Generation für das Datenloggen Stefan Albert Group Leader Regional Product Engineering Central Europe

2 Agenda Systeme für das Datenlogging Geschichte Anwendungen Anforderungen Hardwareoptionen und Unterschiede Embedded-Messplattformen Mess-, Steuerungs- und Regelungshardware Leistungsstarke Messsysteme mit hoher Kanaldichte Software Programmierumgebung Sofort einsatzfähige Anwendungen Datenanalyse und Verarbeitungslösungen Dezentrale Darstellungsmöglichkeiten 2

3 Datenloggen im Verlauf der Geschichte Telegraf Blattschreiber Digitaler Datenlogger

4 Datenloggen in Anwendungen Mobile Datenprotokollierung Online-/verteilte Überwachung Messungen am Prüfplatz Beispiele: Protokollierung von Eisenbahndaten Beispiele: In-Vehicle-Datenaufzeichnung In-Flight-Datenaufzeichnung Maschinenzustandsüberwachung Strukturüberwachung Leistungsüberwachung Beispiele: Tests im Automobilbereich Tests von Hausgeräten Tests von Elektronik 4

5 Wichtige Anforderungen beim Datenloggen Mobile Datenprotokollierung Robuster Formfaktor Integration mobiler Geräte Mischung aus Automobilnetzwerken und -sensoren Online-/verteilte Überwachung Zuverlässiges Betriebssystem für die Langzeitüberwachung Offenheit und Flexibilität WLAN- und Mobilfunkanbindung Netzwerkkommunikation Onboard- Signalverarbeitung Messungen am Prüfplatz Leistungsstarke Verarbeitung Hochgeschwindigkeitsmessungen Enge Synchronisation zwischen Messungen 5

6 Datenlogging-Systeme der nächsten Generation Leistungsstarke Systeme sind dezentraler und intelligenter ausgerichtet. Gerät 1 Gerät 2 Timing- Controller Datenbus Intel- Prozessor Speicher- Controller Nichtflüchtiger Speicher Verarbeitung: integrierte Dual- und Quad-Core-Funktionalitäten Speicherung: Solid-State-Festplatten mit Terabyte-Speicher Timing und Synchronisation: synchronisiertes Hochgeschwindigkeits-Streaming zum Speichermedium Benutzereingabe: fortgeschrittene Mensch-Maschine-Schnittstellen mit Integration mobiler Technologien 6

7 Überblick über NI-Plattformen für Datenlogging NI-CompactDAQ- Stand-alone-System NI CompactRIO NI PXI Embedded-Messungen Messungen samt Steuerung und Regelung Leistungsstarke Messungen Verschiedene Module, die für kontinuierliche Standalone-Messungen entwickelt wurden, lassen sich kombinieren. Entwicklung eines Messsystems, dessen Onboard-Timing und -Signalverarbeitung individuell angepasst werden kann Optimiert für Systeme mit hoher Kanalanzahl und enge Synchronisation 7

8 PXI eine standardisierte Messplattform Mehr als 70 Hersteller Mehr als 1600 Produkte 8

9 PXI-Module und -Steckkarten Datenerfassung und Steuerung Modulare Messgeräte Schnittstellen Multifunktions-I/O Oszilloskope GPIB Rekonfigurierbare I/O (FPGA) Arbiträrsignalgeneratoren Ethernet Analog-I/O Digitalmultimeter, LCR-Meter CAN Digital-I/O und Counter-Karten Schaltmodule, Matrixen, Multiplexer RS-232 Bilderfassung RF-Signalgeneratoren und -analysatoren PROFIBUS Motorsteuerung Spannungsversorgungen, SMUs OPC 9

10 Was ist NI CompactRIO? Embedded- Controller Chassis (FPGA) I/O-Module der C-Serie I/O-Module der C-Serie Benutzerdefinierte I/O 10

11 Rekonfigurierbare I/O (RIO) Rekonfigurierbarer FPGA für Hochgeschwindigkeits- und benutzerdefiniertes I/O-Timing, Triggern, Steuern und Regeln Echtzeitprozessor liefert zuverlässige Messungen, Analysen, Anbindung, Steuerung und Regelung Echtzeitprozessor FPGA LabVIEW-VI 11

12 Die NI-CompactDAQ-Plattform Ein benutzerdefiniertes System für Ihre Anwendung Die gesamte Familie messspezifischer, automatisch erkannter, im laufenden Betrieb austauschbarer Module der C-Serie kombinieren Ein Modul für jede Messung Über 50 messspezifische Module mit allen notwendigen Funktionen für verschiedene Signaltypen, Kanalanzahlen und Geschwindigkeiten Ein Programmcode, jedes Bussystem Ob USB, Ethernet oder WLAN, auf jedem Bus wird identischer Code ausgeführt, was die Skalierbarkeit erleichtert. Der richtige Formfaktor für Ihre Anwendung Chassis mit einem, vier und acht Steckplätzen nehmen bis zu 256 Kanäle pro Chassis auf. 12

13 NI-CompactDAQ-Stand-alone-System Für Embedded-Messungen und Datenloggen Embedded-Controller für mehr Intelligenz beim Sensor und Online-Verarbeitung Durchsatzstarke Übertragung für Hochgeschwindigkeitssysteme und Systeme mit hoher Kanalanzahl Interner Speicher zum Datenloggen am Sensorstandort zur späteren Verwendung Robustes System, das extremen Temperaturen, Stößen und Schwingungen standhält Flexibles Betriebssystem, um mit dem vertrauten Windows- oder Real-Time- Betriebssystem zu arbeiten 13

14 Was ist das NI-CompactDAQ-Stand-alone-System? I/O-Module der C-Serie Embedded- Controller Chassis (NI-STC3) I/O-Module der C-Serie I/O-Module der C-Serie 14

15 Messung gemischter Signale 7 hardwaregetaktete Datenströme Integrierte Timing-Engines 3 Analogeingänge 1 Analogausgang 1 Digitaleingang 1 Digitalausgang Zusätzliche Timing-Quellen Counter/Timer Externe PFI-Kanäle 15

16 I/O-Module der C-Serie von NI Integrierte Datenerfassung, Signalkonditionierung und -konnektivität Integrierte Signalkonditionierung Direkte Anbindung an Sensoren für Messungen von Temperatur, Druck, Beschleunigung, Dehnung, Kraft, Strom usw. Hochwertige Messungen Streaming bis zu 1 MS/s und Auflösung von 24 bit Garantierte Genauigkeit NIST-konforme Kalibrierung Potentialtrennung zwischen Signal und Backplane Sicherheit, Störunempfindlichkeit, Gleichtaktunterdrückung 16

17 Produktivität mit LabVIEW steigern Einheitliche Softwarelösung Alle Systemressourcen in einer einzigen Softwareumgebung verwalten und organisieren Hardwareanbindung Reale Signale von jeder I/O eines Messgeräts in LabVIEW verarbeiten Zielsysteme LabVIEW-Programmcode auf Desktop-, Echtzeit- und FPGA- Hardwarezielsystemen einsetzen Parallele Programmierung Unabhängige Schleifen für die automatische parallele Ausführung einfach erstellen Übersichtliche Benutzeroberfläche Moderne Benutzeroberflächen für die Mess- und Ergebnisanzeige erstellen Messungen in Minutenschnelle Entwicklungszeit dank zahlreicher Beispielprojekte und Vorlagen reduzieren Bestehenden Programmcode integrieren.m-dateien, C-Code und HDL mit grafischem Code verbinden und wiederverwenden Analysebibliotheken Integrierte leistungsstarke Analysebibliotheken speziell für Messanwendungen nutzen LabVIEW verringert systemnahe Komplexität und integriert alle Werkzeuge, die Anwender benötigen, um jedes erdenkliche Mess-, Steuer- oder Regelsystem zu erstellen. 17

18 Vom LabVIEW-Ökosystem profitieren LabVIEW Tools Network Über 1 Mio. heruntergeladene Zusatzpakete Über 26 zertifizierte Zusatzpakete Über 100 verfügbare Zusatzpakete Anwendergemeinschaft Über 9000 zertifizierte Anwender Über 700 Alliance Partner Über 60 registrierte Anwendergruppen Module und Toolkits Über 40 Toolkits und Module, darunter: 18 LabVIEW Real-Time Module LabVIEW FPGA Module LabVIEW Embedded Module for ARM LabVIEW Touch Panel Module LabVIEW Wireless Sensor Network Module LabVIEW C Code Generator NI Real-Time Hypervisor Vision Development Module für LabVIEW Sound and Vibration Measurement Suite Sound and Vibration Toolkit LabVIEW Advanced Signal Processing Toolkit LabVIEW Adaptive Filter Toolkit LabVIEW Digital Filter Design Toolkit LabVIEW MathScript RT Module Spectral Measurements Toolkit Modulation Toolkit for LabVIEW LabVIEW Robotics Module LabVIEW Biomedical Toolkit ECU Measurement and Calibration Toolkit GPS Simulation Toolkit for LabVIEW WLAN Measurement Suite Automotive Diagnostic Command Set LabVIEW GPU Analysis Toolkit Multicore Analysis and Sparse Matrix Toolkit LabVIEW PID and Fuzzy Logic Toolkit LabVIEW Control Design and Simulation Module LabVIEW System Identification Toolkit LabVIEW Simulation Interface Toolkit LabVIEW SoftMotion Module LabVIEW Datalogging and Supervisory Control Module LabVIEW Report Generation Toolkit für Microsoft Office LabVIEW Database Connectivity Toolkit LabVIEW DataFinder Toolkit LabVIEW VI Analyzer Toolkit LabVIEW Statechart Module LabVIEW Desktop Execution Trace Toolkit NI Real-Time Execution Trace Toolkit LabVIEW Unit Test Framework Toolkit LabVIEW Application Builder für Windows

19 LabVIEW Tools Network App Store für Ingenieure und Wissenschaftler Im Internet Native Integration in NI LabVIEW 19

20 Chameleon for NI CompactDAQ PVI Systems Für Strukturtest- und Überwachungsanwendungen Konfigurationsbasierte Software, die auf LabVIEW beruht Zum Erfassen statischer und dynamischer Signale Zum Messen von Spannung, Strom, Schwingung, Dehnung und Temperatur Direkt auf NI-CompactDAQ-Stand-alone ausführbar Unterstützt über 20 Module, USB-, Ethernet- und Stand-alone-Chassis 20

21 Speicherformat festlegen Bei der Wahl des passenden Speicherformats spielen folgende Überlegungen eine Rolle: Was geschieht mit den Daten nach der Erfassung? Werden Daten mit derselben Anwendung geschrieben bzw. gelesen? Wie groß ist die zu erfassende Datenmenge? Mit welcher Geschwindigkeit werden die Daten erfasst? Müssen Daten mit einem anderen Programm ausgetauscht werden? Müssen die Datendateien durchsucht werden? 21

22 Wo sollten Daten gespeichert werden? Es existieren verschiedene Optionen mit diversen Vor- und Nachteilen. Integrierter Speicher Externe Speicherung über USB Ethernet-Übertragung/Cloud-Speicherung Integrierter Speicher USB-Flash- Laufwerk USB HDD USB- SSD Vorteile Integriert Am schnellsten Herausnehmbar, austauschbar Preis pro GB Hoher Durchsatz Herausnehmbar, austauschbar Hohe Kapazität Hoher Durchsatz Herausnehmbar, austauschbar Keine beweglichen Teile Erweiterter Temperaturbereich Überlegungen Datenzugriff und -abfrage Begrenzter Speicherplatz Geringerer Durchsatz Anfällig gegenüber Schwingungen Geringere Kapazitäten Preis pro GB 22

23 Kennzeichen des Cloud Computing* Da interner Speicherplatz begrenzt ist, geht ein Trend in der Industrie dahin, Rechenaufgaben und Datenspeicherung in die Cloud zu verlagern. Vorteile des Cloud Computing: On-Demand-Dienste Skalierbar, Ausweitungsmöglichkeiten Gemeinsam genutzt Unbegrenzte Datenspeicherung Gebühren je nach Nutzung Beruht auf gängigen Internettechnologien *Definition nach Gartner 23

24 Drei Strategien für die Datenverarbeitung Inline-Datenverarbeitung Hybride Offline-Datenverarbeitung Die Datenverarbeitung Nur die unerlässliche Verarbeitung Datenverarbeitung erfolgt erfolgt erfolgt in inline, derselben bevor die Daten getrennt in einer Datei von der zur Anwendung späteren wie Offline-Verarbeitung die Erfassung gespeichert in einer Erfassung. werden. separaten Anwendung. Beispiel zur Beispiel Offline-Datenverarbeitung zur zur Inline-Datenverarbeitung Hybridverarbeitung 24

25 Datenverwaltung mit NI DIAdem Einsatzbereite Datensuche und -recherche Einfacher, flexibler Zugriff auf Datenbanken und Dateien Live-Datenerfassung und -darstellung Interaktive Analyse und Berichterstellung Automatisierung über VBScript 25

26 Flexible Visualisierung mit dem NI-CompactDAQ-Stand-alone-System Headless Mobil Lokal Dezentral 26

27 Data Dashboard for LabVIEW Ermöglicht dezentrale, mobile Überwachung von LabVIEW-Anwendungen Kostenlos verfügbar für ipad oder Android- Mobiltelefone und -Tablet- PCs Anbindung über Umgebungsvariablen oder LabVIEW-Webdienste 27

28 Die Entwicklung des Datenloggens Telegraf Blattschreiber Digitaler Datenlogger Neue Generation des Datenloggens

29 Fragen? 29