Anwendungen für PC-Messkarten

Hans Koerfer, Pressereferent, KOLTER ELECTRONIC, Erftstadt

Ist die Wahl der Messkarte nach Kriterien wie Eignung für das Projekt und Preis-/Leistungsverhältnis noch relativ einfach, fangen die Probleme mit der Frage an: Mit Hilfe welcher Software könnte das Projekt preisgünstig, einfach, schnell und flexibel umgesetzt werden? Denn die Messkarten bringen von Hause aus nur das Nötigste an eigener „Intelligenz“ mit, um deren Einsatzbereiche so universell wie möglich zu halten. Für die Anwendung eine proprietäre Software zu erstellen scheidet unter den oben genannten Gesichtspunkten eigentlich sofort aus. Das muss allerdings nicht gleich der „Show-stopper“ sein.

Einige Software-Firmen bieten mehr oder weniger geeignete Lösungen an, PC-Messkarten anzusteuern beziehungsweise die Messergebnisse zu visualisieren. Mit „geeignet“ sind die Programmierumgebungen gemeint, die an die zu bewältigende Aufgabestellung angepasst sind. Abgesehen von wenigen sehr speziellen Anforderungen an die messtechnische Umsetzung, die eine besonders leistungsfähige und folglich sehr teuere Entwicklungs-Software voraussetzen, können im Normalfall oftmals Programmierumgebungen eingesetzt werden, die preislich überaus interessant sind und trotzdem keine Abstriche an die Benutzerfreundlichkeit und die Anwendungsvielfalt erkennen lassen. Dabei muss bei der Programmentwicklung auf eine grafische Entwicklungsumgebung keinesfalls verzichtet werden, wie am Beispiel von ProfiLab – Expert zu sehen ist. Ein weiterer Vorteil, neben dem günstigen Preis, ist die Überschaubarkeit der Programmierumgebung, da auf exotische Funktionen vollständig verzichtet wird. Hierdurch ergeben sich mehrere besonders relevante Kriterien für deren Anwendung: Der Anwender wird in die Lage versetzt sich schnell mit den zur Verfügung stehenden Bauteil-Bibliotheken und Werkzeugen zurechtzufinden und den praktischen Umgang mit dieser Software leicht erlernen. Als Folge davon kann die Entwicklungsphase enorm verkürzt werden.

ProfiLab – Expert 3.0, eine leistungsfähige Programmierumgebung, lässt sich für eine Vielzahl von messtechnischen Projekten einsetzen. Egal ob analoge Messungen, digitale Steuerungen oder eine Kombination aus beidem – fast jede elektronische Überwachung, Regelung oder Steuerung ist hierüber realisierbar, und das, ohne eine einzige Zeile Programmcode zu schreiben. Zudem ist der Einsatz dieser Programmierumgebung bei diesem Leistungsumfang und Preis auch für Schulen interessant, da dieses Programm über eine komfortable Simulations-Funktion verfügt, mit der beliebige logische Schaltungen, quasi als „Trockenübung“, aufgebaut werden können.

Das Programm stellt eine grafische Programmierumgebung zur Verfügung, die auf einer symbolischen Darstellung beruht. Beispielsweise wird ein Signalschaltplan mit seinen Bauteilen wie in einem Blockdiagramm „verdrahtet“. Dazu können aus einer umfangreichen Bibliothek elektronische Funktionseinheiten, angefangen von Schaltern über diverse Logikeinheiten bis hin zu kompletten Messkarten, per Drag&Drop auf den Arbeitsbereich gezogen und dort verschaltet werden. Falls für ein verwendetes Bauteil Konfigurationseinstellungen nötig sind, können diese bauteilspezifisch über den Eigenschaften-Dialog des Kontext-Menüs vorgenommen werden.

Die Bedienungs- und Überwachungselemente der Schaltung werden gleichzeitig in einem zusätzlichen Fenster, wie auf einer Frontplatte, platziert. Die geometrische Anordnung der einzelnen Bedien- und Anzeigeelemente ist frei wählbar und kann bei Bedarf mit den erforderlichen Beschriftungen versehen werden. Zudem lassen sich die Eigenschaften (Erscheinungsbild und Wertebereich) dieser Elemente, falls gewünscht oder erforderlich, konfigurieren. Von der Frontpatte aus wird die Simulation oder die reelle Anwendung gestartet und über diverse Anzeigeelemente überwacht und gesteuert werden. So kann ein Anwendungsprojekt mit einer übersichtlichen Bedienungsoberfläche professionell abgerundet werden.

Die Bedienung der Software ist trotz ihrer Komplexität sehr einfach gehalten, so dass bereits nach kurzer Einarbeitungszeit ein fast intuitiver Umgang damit möglich ist. Die zur Entwicklung Ihres Projektes benötigten Komponenten befinden sich in der umfangreichen Bauteilebibliothek, die alle logischen und arithmetischen Elemente für die Verknüpfung und Verarbeitung der Signale bereithält. Die Bibliothek stellt neben den logischen Bauteilen wie Gattern, Flipflops, Zähler, Register, ROM- und RAM-Bausteine, etc. auch viele messtechnische Bauelemente wie Triggerschaltungen, Formelmodule, Sample&Hold-Glieder, Vergleicher, usw. zur Verfügung. Zusätzlich kann aus einem reichhaltigen Fundus an diversen Zustands- und Messwertanzeigen zurückgegriffen werden. Angefangen von Leuchtdioden über Zeigerinstrumente und Digitalanzeigen oder Tabellen zur Messwertaufzeichnung von bis zu 16000 analogen Ereignissen bis hin zum XY-Schreiber oder Oszilloskop reichen die Möglichkeiten um Messwerte und Zustände auf der Frontplatte darzustellen.

Ein besonderes Leistungsmerkmal ist die Integration einer großen Anzahl von Messkarten in die Bauteilebibliothek, die von den verschiedensten Herstellern angeboten werden. Jede dieser Messkarten erscheint als normales Bauteil mit allen seinen nach außen geführten Anschlüssen in der Schaltung. Der Anwender muss nur noch die gewünschten Ein- und Ausgänge verdrahten – einfacher kann die Integration externer Hardware an Ihrem PC nicht sein. Ein Knopfdruck genügt, und der PC simuliert Ihre Schaltung in Echtzeit. Ankommende Messwerte werden verarbeitet oder angezeigt und generierte Signale nach außen geführt.

Damit beschränkt sich die Einbindung dieser Messkarten auf die Angabe der I/O-Adresse, das Hinzufügen der gewünschten Steuerungs- beziehungsweise Anzeige-Komponenten sowie der Beschaltung der externen Anschlüsse.

Die Entwicklung der Projekte erfolgt visuell wie beim zeichnen eines Schaltplans. Dazu werden einfach die benötigten Bauteile aus der Bibliothek in das Arbeitsfenster gezogen und dort entsprechend verdrahtet. Dabei können die einzelnen Bauteile beliebig miteinander verknüpft werden. Nachdem das Projekt fertig gestellt ist, kann ein erster Test erfolgen. Durch Starten der Simulation können die Funktionen in Echtzeit überprüft werden.

Dabei ist es möglich über die Bedienelemente auf der Frontplatte direkt in das Geschehen einzugreifen. Zudem kann bei der Simulation zusätzlich im Schaltplan der aktuelle Bauteilezustand (zum Beispiel Schalter geschlossen/offen) und der Signalfluss eingeblendet werden. Alle ankommenden Messwerte und Signale werden dabei sofort verarbeitet und dargestellt, wie Sie es im Messprojekt realisiert haben. Die Simulation kann jederzeit gestoppt werden, um Änderungen an der Schaltung vorzunehmen.

Als besonderes „Bonbon“ ist zusätzlich zur eigentlichen Entwicklungsumgebung ein Compiler im Lieferumfang enthalten. Er ermöglicht es, fertige Projekte sozusagen in Stand-Alone-Anwendungen zu verwandeln. Diese, von der ProfiLab-Software erstellten Anwendungen, kann auf jedem Windows-PC gestartet werden, ohne dass dort die Originalsoftware installiert sein muss. Die Stand-Alone-Anwendung kann nach dem Compilieren nicht mehr bearbeitet werden. Sie darf vom Inhaber der Originalsoftware frei weitergegeben werden.

Das Blockschaltbild (Bild 5) zeigt, wie bei ProfiLab – Expert die Daten von/zu einer Messkarte über die benötigten Softwaremodule übertragen werden.

Eine Kurzbeschreibung der Arbeitsschritte, die zur Realisierung eines fiktiven Projektes mit einer PC-Messkarte nötig sind, zeigt wie einfach die Umsetzung ist:

Anmerkung: Auf ISA-Karten ist die Basisadresse meistens frei einstellbar (auf Adressenkonflikt mit anderen Karten achten). Bei PCI-Karten wird die Basisadresse dynamisch zugewiesen; das heißt, hier muss diese Adresse durch Aufruf des Gerätemanagers und Anzeige der Karten-Ressourcen ermittelt werden. Auch wenn das zuvor gesagte vielleicht kompliziert erscheint, Im Allgemeinen wird in den Bedienungsanleitungen der Hersteller detailliert beschrieben wie die Basisadresse ermittelt werden kann.

2. Erstellen der Messschaltung in ProfiLab – Expert

Nachdem die Messaufgabe beschrieben und die für den Messaufbau benötigte Hardware aufgebaut sowie ProfiLab – Expert installiert ist, kann mit der Realisierung des Anwendungsprogramms begonnen werden. Die Vorgehensweise für das oben beschriebene Projekt wird im Folgenden stichwortartig erläutert:

Das beschriebene Beispiel zeigt wie einfach, schnell und preisgünstig eine Messaufgabe realisiert werden kann. Auch wenn aus Gründen der Übersichtlichkeit ein relativ einfaches Szenario gewählt wurde, ist sicherlich deutlich geworden, welcher Ansatz zur Lösung ähnlich gearteter Problemstellungen gewählt werden kann. Die Anwendung von ProfiLab – Expert ist auf jeden Fall eine Alternative, die in die Überlegungen zur Bewältigung vieler Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben einbezogen werden sollte.

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