Abschlussveranstaltung des BMBF-Verbundprojektes EasyKit 11. November 2009 EasyKit in der Praxis Rapid Prototyping bei Pumpensteuerungen

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1 Abschlussveranstaltung des BMBF-Verbundprojektes EasyKit 11. November 2009 EasyKit in der Praxis Rapid Prototyping bei Pumpensteuerungen Dr. Jochen Mades, KSB AG, P522 Leiter Mechatronische Entwicklung

2 Gliederung Motivation Konventionelle Entwicklung Hardware Entwicklung Firmware Entwicklung Werkzeugkette KSB Servicetool Warum EasyKit? EasyKit für KSB: Techn. Herausforderungen Zusammenfassung / Ausblick 2

3 Gliederung Motivation Konventionelle Entwicklung Hardware Entwicklung Firmware Entwicklung Werkzeugkette KSB Servicetool Warum EasyKit? EasyKit für KSB: Techn. Herausforderungen Zusammenfassung / Ausblick 3

4 Motivation Die KSB AG Klassisches Maschinenbauunternehmen (1871) Automatisierte hydromechatronische Pumpensysteme Hohe Funktionsdichte und Variantenvielfalt Lebensdauer der Pumpe ca Jahre erster Serviceeinsatz frühestens nach 5 Jahren Höchste Qualitätsansprüche an Embedded Systems 4

5 Motivation Hohe Qualität durch Eingebettete Plattformlösungen (Hard- und Software) Hoher Grad an automatisierten Tests Standardisierte Entwicklungsprozesse und die dazugehörigen durchgängigen Werkzeugketten 5

6 Gliederung Motivation Konventionelle Entwicklung Hardware Entwicklung Firmware Entwicklung Werkzeugkette KSB Servicetool Warum EasyKit? EasyKit für KSB: Techn. Herausforderungen Zusammenfassung / Ausblick 6

7 HW-Architektur Device CPU Modul Power Display I/O Platine Interface I/O Systembus (CANopen/RS485) Service (RS232) 7

8 HW-Architektur: CPU Modul F16LX CPU 256KByte ROM 8KByte RAM 1CAN channel SRAM 512KByte Flash 512KByte EEPROM 512KByte PCI-E Connector 8

9 HW-Architektur: IO-/Power-Module Power Module PCI-E Socket LevelControl-IO 9

10 SW Architektur Applikation / Parameter embos embos/emwin RTOS GUI HighLevel Driver HMI Eeprom Serial ADC Service Protocol CANopen Port Library HighLevel Driver LowLevel Driver emwin F16 Low Level Driver UART SPI CAN ADC PPG 10

11 Einheitliche IDE: Eclipse-CDT Eclipse Erweiterung für die C/C++ Programmierung Geeignet für die Firmwareprogrammierung in C Komfortable Source-Code Navigation Möglichkeit eigene Source-Templates zu hinterlegen Mikrokontroller unabhängige IDE, da über Plug-In- Mechanismus eigene C-Compiler eingebunden werden können Integration von Subversion Task-Management mit MyLyn 11

12 KSB Workflow Applikation Servicetool - DTM Parameter/Menu XSD / XML Applikation C-Coding Generator Gerät Binfile Compiler/Linker Std.-Code Bibliothek Firmware 12

13 KSB Servicetool Einheitliches Servicetool 13

14 KSB Servicetool Automatisierung Parametrierung Inbetriebnahmen KSB-Servicetool Fehlerdiagnose Schulung Dokumentation Datenerfassung 14

15 Gliederung Motivation Konventionelle Entwicklung Hardware Entwicklung Firmware Entwicklung Werkzeugkette KSB Servicetool Warum EasyKit? EasyKit für KSB: Techn. Herausforderungen Zusammenfassung / Ausblick 15

16 Warum EasyKit? Standardisierter FW- Entwicklungsprozess Gemäß IEC Code-Reviews nur für Funktionsblöcke nötig Effizienzsteigerung Re-use getesteter Funktionsblöcke Einheitliche FW-Architektur Erhöhung der Qualität Einfache Anwendungsprogrammierung Einfacher Know-How-Transfer HW-unabhängige Systemsimulation Frühe Validierung Einsatz von externen Bibliotheken Warum das Rad neu erfinden? 16

17 Warum EasyKit? Standardisierter HW-Entwicklungsprozess Schnelles Prototyping mit Match-X Bausteinen Standardisierte Hardware-Bausteine (VDMA Einheitsblatt) Mehrstufige HW-Entwicklung / Schaltplangenerierung 17

18 Gliederung Motivation Konventionelle Entwicklung Hardware Entwicklung Firmware Entwicklung Werkzeugkette KSB Servicetool Warum EasyKit? EasyKit für KSB: Techn. Herausforderung Zusammenfassung / Ausblick 18

19 Technische Herausforderungen Unterstützung der KSB Plattform CPUs Integration der KSB Standard Bedieneinheiten Integration der KSB Bedienphilosophie in EasyLab Anbindung des KSB Servicetools an die mit EasyLab entwickelten Steuerungen Integration von EasyLab in KSB-Toolchain 19

20 Techn. Herausforderungen: Workflow Menu XML Servicetool - DTM Parameter XML Gerät Applikation Generator EL-Runtime Wrapper Binfile Std.-Code Bibliothek Compiler/Linker Firmware 20

21 Techn. Herausforderungen: Bibliotheken Entwicklung der KSB Hydraulik-Lib in Easy-Lab Förderstromschätzung Berechnung der reduzierten Förderhöhe Berechnung der interpolierten Förderhöhe Druck Korrekturen uvm. 21

22 Techn. Herausforderungen: HW-Bausteine Entwicklung von KSB Hardware Bausteinen CPU MB90F962, MB96F356 Analoge Spannungseingänge (0-5V, 0-10V) Analoge Spannungsausgänge (0-5V, 0-10V) Analoge Stromeingänge (0-20mA) Analoge Stromausgänge (0-20mA) Digitale Eingänge Digitale Ausgänge (PWM-fähig) 22

23 Techn. Herausforderungen: EW-Boards Entwicklung von KSB Entwicklerboards Pumpensensor Demonstrator 23

24 Techn. Herausforderungen: EW-Boards Entwicklung von KSB Entwicklerboards Rapid-Prototyping-Board Einsatz verschiedener CPUs 24

25 Gliederung Motivation Konventionelle Entwicklung Hardware Entwicklung Firmware Entwicklung Werkzeugkette KSB Servicetool Warum EasyKit? EasyKit für KSB: Techn. Herausforderungen Zusammenfassung / Ausblick 25

26 Zusammenfassung / Ausblick Zusammenfassung Heutiger KSB-Entwicklungsprozess für Embedded-Systeme Warum KSB 2006 Interesse am Projekt EasyKit hatte Was in 3 Jahren durch gute Zusammenarbeit entstehen kann: Gut durchdachte Methodik, Werkzeugkette und Hardware-Plattform Geeignet für Rapid-Prototyping und Hardware- Software Co-Design 26

27 Zusammenfassung / Ausblick Ausblick Verprobung der Entwurfsmethodik und Werkzeugkette in der industriellen Praxis (Firmware+Hardware) Prüfung, ob die Methodik in der KSB-Ausbildung eingesetzt werden kann Weiterentwicklung neu entstandener Ideen, wie z.b. Stärkere Hardware-Unabhängigkeit Automatisierte Schaltplangenerierung Adaption an Testdriven-Development Ausbau des Match-X Baukastens Vielen Dank! 27

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