Hardware-in-the-Loop-Test (HIL)

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1 Hardware-in-the-Loop-Test (HIL) Die HIL-Plattform (HIL, Hardware in the Loop) von NI bietet offene Hard- und Softwaretechnologien, die bei der Entwicklung von Steuer- und Regelsystemen Zeit und Kosten sowie eventuelle Risiken eindämmen können.

2 Die HIL-Plattform von NI Die unterschiedlichen Herausforderungen, die aufgrund kürzerer Markteinführungszeiten, höherer Zuverlässigkeit und komplexerer Produkte entstehen, lassen sich mit einer effizienten, skalierbaren und flexiblen HIL-Prüfplattform meistern, die neueste Technologien nutzt. Von kostengünstigen PC-basierten Prüfgeräten bis hin zu leistungsstarken Systemen mit mehreren Chassis bietet die HIL-Plattform von NI richtungsweisende Echtzeit-Multicore- und -FPGA-Technologien sowie weltweite Service- und Support-Leistungen. Mithilfe dieser Werkzeuge lassen sich HIL-Tests unter anderem um ursprüngliche Anforderungen, Prüfzellenanwendungen und Prüfungen am Einsatzort erweitern. Industrie- und Anwendungsbereiche für HIL-Produkte von NI Die HIL-Prüfplattform von NI wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, um Embedded-Steuer- und -Regelgeräte zu validieren, beispielsweise für die Gewinnung von erneuerbaren Energien und fossilen Brennstoffen, in Anwendungen für Automobile und Nutzfahrzeuge oder auch in Geräten für die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik und das Verteidigungswesen. Dank der Modularität des Systems kann dieses einfach verbessert, angepasst und weiterentwickelt werden. Das zu testende System kann schnell ersetzt werden, ohne dass Veränderungen an der Prüfsystemarchitektur vorgenommen werden müssen. Samir Bico, Design Engineer, Siemens Wind Power A/S Siemens Wind Power A/S Mithilfe der HIL-Plattform von NI entwickelte Siemens ein neues Prüfsystem für Windkraftanlagen, das die wachsenden Anforderungen der sich rasant entwickelnden Windenergiebranche erfüllt Dieses mittels LabVIEW Real-Time implementierte HIL-System verfügt über eine grafische Benutzeroberfläche, die manuelle und automatische Eingangsstimuli an die [elektronische Steuereinheit] sendet, um den Betrieb der Steuerstrategie zu validieren und dabei die Rückmeldung der CompactRIO-I/O auf dem HIL-Monitor anzuzeigen. Kurt D. Osborne, Technical Expert, Ford Motor Company Ford Motor Company Die HIL-Plattform von NI lieferte Ford die notwendige Leistung, um ein echtzeitfähiges Embedded-Steuersystem für ein Brennstoffzellensystem in Fahrzeugen zu entwerfen und zu validieren. 1 Echtzeitfähige Multicore-Prozessoren Kompatibilität mit mehreren Modellierungsumgebungen und Programmiersprachen 2 Unterstützung für I/O von Drittanbietern 3 Anwenderprogrammierbare FPGA-Schnittstellen 4 Für mobile Anwendungen und Anwendungen mit kompaktem Formfaktor 4

3 HIL-Hardware von NI Leistungsstarke, modulare I/O-Schnittstellen sind ein wichtiger Bestandteil eines erfolgreichen HIL-Prüfsystems. Neben der Unterstützung der Hardwareschnittstellen von Drittanbietern bietet NI eine sehr große Vielzahl von I/O-Hardware, mit der ein HIL-Prüfsystem vervollständigt werden kann. Anwender können zwischen Multifunktions-, Fahrzeugbus- und FPGA-basierten I/O-Schnittstellen wählen. Spezielle HIL-Hardware von NI Einige HIL-Anwendungen erfordern zusätzliche Flexibilität und Leistungsfähigkeit. NI bietet hierfür leistungsstarke RF- und Messgeräte-I/O sowie industrielle Bildverarbeitung. Optionale Schnittstellen für die Hardwarefehlersimulation sind ebenso verfügbar, um ein HIL-Prüfsystem zu vervollständigen. Schlüsselfertige HIL-Lösungen Analog- und Digital-I/O Die NI-Datenerfassungsprodukte verfügen über eine Reihe von Analog-, Digital-, Counter- und Timer-I/O- Verbindungen in nur einem Gerät für: Leistungsstarke Analog-Digitalund Digital-Analog-Wandler Flexible FPGA-basierte I/O-Schnittstellen Datenübertragungen mit geringer Latenz zu einem Echtzeitprozessor Busschnittstellen NI bietet eine Vielzahl von Busschnittstellen für die Luft- und Raumfahrt, den Automobilbereich und die Industrie, z. B.: Reflective Memory für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung CAN, LIN und FlexRay für Tests im Automobilbereich MIL-STD-1553 und ARINC 429 für Anwendungen in der Luftund Raumfahrt Serielle, Modbus- und Ethernet-Anbindung Hardwarefehlersimulation NI stellt Anwendern unterschiedliche Fehlersimulationstopologien zur Verfügung: Einhaltung der internationalen Norm IEC Verfizierung aller Entwürfe durch unabhängige Dritte wie UL Höhere langfristige Zuverlässigkeit dank integrierter Funktion zur Zählung der Schaltvorgänge für die Vorhersage von Wartungsarbeiten Industrielle Bildverarbeitung und Motorsteuerung Ein HIL-Prüfsystem kann um Bildanalyse erweitert werden, um Anzeigeinstrumente oder die Reaktion des Aktuators zu verifizieren. Dies führt zu: Geringerem Einfluss auf das HIL-Prüfsystem durch direkte Bildverarbeitung auf Smart Cameras Mehr Motorsteuerungsfunktionalität, um die Komponenten in der Schleife mit Motorsteuerungsprodukten von NI zu simulieren, die über High-Level- Funktionen für das Implementieren gängiger Aufgaben verfügen RF- und Messgeräte-I/O Modulare Messgeräte von NI bieten Messtechnik für Messungen und Signalerzeugung in einem modularen Formfaktor: Integration neuer Geräte in ein bestehendes HIL-System Auswahl aus einer Vielzahl von Digitalmultimetern, Oszilloskopen, Signalgeneratoren und RF-Messgeräten Softwareseitige Konfiguration, um spezifische Aufgaben des Prüfsystems auszuführen Das National Instruments Alliance Partner Program ist ein weltweites Netzwerk bestehend aus über 800 unabhängigen Beratern und Systemintegratoren, die mit NI zusammenarbeiten. Durch diese Zusammenarbeit erschließen sich für unsere Kunden hochwertige und kosteneffiziente HIL- Prüflösungen. Als Kunde profitieren Sie zudem von gezielten Investitionen in die Produktentwicklung sowie vom langjährigen Knowhow der NI-zertifizierten Systemintegratoren, die Ihnen dank ihres Geschäftsmodells kurze Lieferzeiten für ihre Systeme sowie Serviceleistungen vor Ort bieten können. 6

4 HIL-Software von NI Unabhängig davon, ob Sie ein eigenes HIL-Prüfsystem konfigurieren oder programmieren möchten oder einfach eine schlüsselfertige Lösung benötigen: National Instruments bietet Ihnen eine Auswahl an Entwicklungs- und Integrationslösungen für jede Anforderung, die Sie bei der Inbetriebnahme und der Implementierung sowie während der gesamten Lebensdauer Ihres Systems unterstützen. Mit diesen Werkzeugen lassen sich vielfältigere Tests zu einem früheren Zeitpunkt während der Softwareentwicklung durchführen, wodurch die Gesamtkosten gesenkt werden und gleichzeitig die Qualität steigt. Erweiterungen für HIL-Software Für HIL-Prüfungen sind häufig eine Reihe von Tests und umfassende Datenanalysen erforderlich. Mit der HIL-Plattform von NI können HIL-Testsequenzen automatisiert und Werkzeuge genutzt werden, mit denen sich Berichte und Analysedokumente einfach erstellen lassen. Durch Nachverarbeitungen und Berichterstellungen sowie den Abgleich von Prüfergebnissen mit den Anforderungen lässt sich ein besserer Überblick über eine Anwendung gewinnen. Konfigurieren Mit der Echtzeitprüf- und Simulationssoftware VeriStand lassen sich: HIL-Prüfsysteme dank eines konfigurationsbasierten Ansatzes schnell erstellen Flexible, Multicore-optimierte Anwendungsarchitekturen nutzen, die mithilfe von LabVIEW, C/C++ und anderen Softwareumgebungen benutzerdefiniert und erweitert werden können Entwicklungszeit und Wartungskosten für eine Anwendung mit vordefinierten Funktionen verringern Prüfautomatisierung und Anforderungsrückverfolgung TestStand, die leistungsstarke, sofort ablauffähige Testmanagementumgebung, bietet zahlreiche Vorteile: Testsequenzen, die in einer beliebigen Programmiersprache geschrieben wurden, entwickeln, verwalten und ausführen Entwicklungs- und Verifizierungsdokumente mithilfe von NI Requirements Gateway mit formellen Anforderungen vergleichen Qualität und Effizienz von Entwicklungsprozessen verbessern Programmieren Mit der LabVIEW-Umgebung können Anwender: Echtzeitanwendungen durch die Kombination aus effizienter grafischer Programmierung und anwendungsspezifischen Funktionen programmieren Systeme nahtlos an echtzeitfähige I/O-Schnittstellen anbinden Support und Ressourcen wie die Webseite Referenzentwurf für Echtzeitprüfanwendungen nutzen, die eine Anleitung mit vollständigem, dokumentiertem Quellcode für ein HIL-Prüfsystem mit LabVIEW bietet Analyse und Berichterstellung DIAdem ermöglicht bei HIL- Prüfsystemen eine schnellere Analyse und Berichterstellung: Wiederverwendbare Analyseskripte und Berichtvorlagen erstellen oder Analyse- und Berichterstellungsprozesse automatisieren Kompatibel mit zahlreichen Analyselösungen von Drittanbietern für eine zügige und problemlose Umwandlung von HIL-Prüfdaten in Ergebnisse, um besser Entscheidungen zu treffen 8

5 National Instruments Germany GmbH Ganghoferstraße 70 b, München ni.com/global International Branch Offices ni.com/hil/d Weltweiter Service und Support bei NI Erfolgreich bei jedem Schritt Softwareservices Maximieren Sie den Einsatz von NI-Software mithilfe von Serviceleistungen wie dem technischen Support, Online- Schulungen, flexiblen Lizenzoptionen und der Lizenzverwaltung. Hardwareservices Minimieren Sie Ausfallzeiten, verringern Sie Reparaturkosten und stellen Sie Messgenauigkeit mit ausgewählten Serviceprogrammen für Ihre Hardware sicher. Kundenschulungen Entwickeln Sie dank der Trainingskurse von NI Ihre Anwendungen bis zu 50 Prozent schneller und wenden Sie bis zu 43 Prozent weniger Zeit für die Wartung von Programmcode auf. Mit dem NI-Zertifizierungprogramm können Sie zudem einen Nachweis über Ihre Kenntnisse und Fertigkeiten erwerben. Technischer Support Dank der Unterstützung durch NI-Applikationsingenieure am Telefon oder per arbeiten Sie schneller effektiv mit NI-Produkten und beheben Fehler in kürzerer Zeit. Professionelle Serviceleistungen Der kompetente NI Customer Service besteht aus NI- Ingenieuren sowie unseren Alliance Partnern weltweit und unterstützt Anwender bei der Prototypenerstellung, bei Machbarkeitsstudien sowie bei der Beratung und Systemintegration. Technische Ressourcen Auf der Webseite ni.com haben Sie Zugang zu Online-Tutorien mit Anwendungstipps und Beispielprogrammen sowie zu Anwenderforen und Entwicklergemeinden National Instruments. Alle Rechte vorbehalten. CompactRIO, DIAdem, LabVIEW, National Instruments, National Instruments Alliance Partner, NI, ni.com, NI TestStand und NI VeriStand sind eingetragene Warenzeichen von National Instruments. Andere erwähnte Produkt- und Firmennamen sind Marken oder Handelsbezeichnungen der jeweiligen Unternehmen. Die National Instruments Alliance Partner sind unabhängige Unternehmen und stehen in keinem Agentur-, Kooperations- oder Joint-Venture-Verhältnis zu NI. Druckfehler, Irrtümer und Änderungen vorbehalten B