Kontinuierliche und zeitsynchrone Signalüberwachung in der Prüfstandsautomatisierung für CAN, LIN, FlexRay und sonstige Signale

Transkript

1 Kontinuierliche und zeitsynchrone Signalüberwachung in der Prüfstandsautomatisierung für CAN, LIN, FlexRay und sonstige Signale

2 Inhalt Kurzvorstellung Motivation Anforderungen an die synchrone Prüfstandsautomatisierung Technische Umsetzung Synchronisation im Detail Zusammenfassung

3 Kurzvorstellung WKS Informatik GmbH Lösungen für Prüfstände Alliance Partner bei NI seit über 17 Jahren USP Teststand Architekt, CLD, CLADS ISO 9001 zertifiziert Aktuell: F&E Projekt Kontinuierliches Monitoring gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

4 Motivation - RTStand - Real Time Test Stand Synchronisation Kontinuierliche Signalüberwachung Verschiedene Signaltypen Kontinuierliche und zeitsynchrone Signalüberwachung in der Prüfstandsautomatisierung für CAN, LIN, FlexRay und sonstige Signale

5 Motivation Normen - Lastenhefte Normen der Hersteller / Konzernlastenhefte VW Kontinuierliche Parameterüberwachung mit Driftanalyse Sowie Lastenhefte (hier Auszug) : Während der Prüfungen ist jeder Prüfling kontinuierlich auf korrekte Funktion zu überwachen Alle Messgrößen müssen mit einer gemeinsamen Zeitbasis aufgezeichnet und dargestellt werden Das Auftreten von Fehlern muss die Prüfeinrichtung kontinuierlich überwachen und bereits während der Prüfungsdurchführung signalisieren.

6 Motivation - Lastenhefte Sowie Lastenhefte (hier Auszug) : Die Testautomatisierung muss sowohl dauerhaft als auch kurzzeitig auftretende Fehler erfassen und kontinuierlich visualisieren. Kfz-Baugruppe: Kontinuierliche Überwachung von Ein-, Ausgängen und Kommunikationsleitungen, die Weckursachen für Fahrzeugkomponenten sein können.

7 Motivation Erkennen sporadischer Fehler Kontinuierliche Signalüberwachung Geringe Auflösung der Prüfung: Anlegen der Menge aller Testvektoren und der Überprüfung aller resultierenden Istvektoren mit den Sollvektoren Positive Prüfung: Übereinstimmung zwischen Sollvektoren mit den korrespondierenden Istvektoren Microsoft Windows basierte Prüfsysteme: Ist-Sollvergleich alle 20 ms und schlechter Aufdeckung von sporadischen Fehlern Werden wirklich alle Signale zu jedem Zeitpunkt überprüft?

8 Motivation gemeinsame Zeitbasis Synchronisation von Messergebnissen PLL (Phasenregelschleife, Phase-locked loop): Ohne Synchronisation der Taktgeber auf unterschiedlichen Messkarten läuft die Zeitbasis der Messergebnisse auseinander Verlässliche Messdaten mit präzisem Zeitbezug Eliminierung des Drifts zwischen unterschiedlichen Messignalen

9 Allgemeine Anforderungen Modular Robust Erweiterbar RT System notwendig, da permanente Grenzüberwachung und Synchronität der Daten gefordert ist Parallelität der Prüfung von mehreren DUTs Protokollierung in einem geeigneten Format (binär, kanalorientiert) Gute Bedienbarkeit durch das Prüfpersonal

10 Spezielle Anforderungen 1/2 Kontinuierliche Signalüberwachung mit Auflösung von <= 1 ms Zeitsynchronisation der Signale <= 1ms Integration genormter Feldbus-Signaldatenformate, wie FIBEX (ASAM Konsortium konform), CANdb (.DBC), LDF und NCL Event- und software-getriggerte Generierung von signalbasierten Protokollen mit Pre-Trigger

11 Spezielle Anforderungen 2/2 Signalbasiertes Fehlerprotokoll (TDMS) mit allen Signaltypen (Analog, Digital, CAN, LIN, FlexRay) Visualisierung der Prüfung und deren Ergebnisse (auf dem Windows System) Autarke, vom Leitrechner unabhängige Abarbeitung der Prüfung auf dem Realtime System. Ein Highlevel Ablauf kann vom Windows System vorgegeben werden.

12 Technische Umsetzung Übersicht 1/5 Echtzeitprüf und Simulationssoftware NI TestStand mit Userinterface zur Visualisierung der RT Abläufe NI VeriStand zur Synchronisation und Grenzwertüberwachung

13 Technische Umsetzung Übersicht 2/5 Konfiguration Visualisierung RealTime Ablaufsteuerung

14 Technische Umsetzung Übersicht 3/5

15 Technische Umsetzung Übersicht 4/5 NI TestStand Modularität durch Custom Step Types Parallelität durch Prozessmodell Robust durch Trennung von Testsequenzen und Anzeige (Userinterface) Abdeckung der allgemeinen Anforderungen

16 Technische Umsetzung Übersicht 5/5 NI VeriStand Echtzeitsimulationssoftware WKS - RT Ablaufsteuerung -> Testsequenzer WKS - RT TDMS Logging WKS - Custom Device für RT Testcases Custom Device für TimeSync für zwischen DAQ Karten und X-Net Karten Abdeckung der speziellen Anforderungen

17 Notwendigkeit der Zeitsynchronisation - Drift RT Controller PLL PXI Backplane (CLK 10) PLL PLL PLL 6682 card XNET card DAQ card FPGA card No synchronization Synchronized to CLK10 Drift (XNET by default, others explicit setting)

18 Notwendigkeit der Zeitsynchronisation - Drift 1. RT System Time und XNET Karte (PLL to PXI CLK10) 2. RT System Time zur PXI RT System Time zur DAQ Karte Drift: 1,7 ms/100 seconds (60 ms/hour) NI Herr Stark

19 Synchronisation Möglichkeit 1/2 Option: PXI NI-Sync Hardware Plug-in GPS Synchronisation und Star Trigger Controller (Offset ca. 15 µs)

20 Synchronisation Möglichkeit 2/2 NI PXI-8513/2 ist Zeitmaster + Custom Device mit Zeitregelung auf Nanosekunden RT- Clock 1. Auflösung <=1 ms mit RTStand 2. Offset <= 200 µs nach 90 h Dauerlauf

21 Synchronisation Nachweis 1/6 Erzeugen von NCL Dateien und TDMS Daten mit Zeitkanal vom RT Nanosekunden Zeitstempel Messkanäle: 1. Daten von X-Net Device NCL Datei 2. Signal aus DBC-File - wird über Datalogger gespeichert 3. Analogdaten - wird über Datalogger gespeichert

22 Synchronisation Nachweis 2/6 Langzeitversuch: 90 h <= 200 µs

23 Synchronisation Nachweis 3/6 Langzeitversuch: 90 h <= 200 µs *) hier zur Anschauung größerer Zeitversatz

24 Synchronisation Nachweis 4/6 2x CAN mit Routing Test Offset <= 200 µs

25 Synchronisation Nachweis 5/6 2x CAN mit Routing Test Offset <= 200 µs

26 Synchronisation Nachweis 6/6 NI PXI-8513/2 ist Zeitmaster + Custom Device mit Zeitregelung auf Nanosekunden RT- Clock 1. Auflösung <=1 ms mit RTStand 2. Offset <= 200 µs nach 90 h Dauerlauf

27 Synchronisation - Über unterschiedliche Signaltypen hinweg Signal / Feldbus Variante Analog Input Analog Output Digital Input Digital Output CAN LIN FlexRay Standard Standard (Option) Extended >2 >2 >2 (Option)

28 Synchronisation Datenformat TDMS Toolkette

29 Zusammenfassung Synchronisation und kontinuierliche Signalüberwachung sind wesentliche Bestandteile der aktuellen Prüfstandsautomation Normen, Lastenhefte, Drift sind 3 wesentliche Argumente Die vorgestellte kommerzielle Lösung erfüllt diese Anforderung und bietet weitere Vorteile Bedienerfreundlichkeit

30 Zusammenfassung Bedienerfreundliches Userinterface Userinterface wiederverwendbar, unterschiedliche Prüfung aber gleiche Bedienung, geringer Schulungsaufwand

31 Zusammenfassung UI mit Remote Console Userinterface Direkte Sicht auf das RT-System

32 Zusammenfassung UI Messsignale Online

33 Zusammenfassung NCL TDMS Konverter Konverter Zusammenführen von unterschiedlichen Feldbussen und Signaltypen

34 Zusammenfassung Anwender Hersteller elektronischer Baugruppen Kfz Industrie und Zulieferer Baumaschinen Verkehrstechnik Gerätehersteller u.a. und Spezielle Lösungen und Anpassungen sind möglich