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Echtzeitverarbeitung mit Frontend-Systemen

Computergestützte Meßtechnik
Echtzeitverarbeitung mit Frontend-Systemen

Durch die zunehmenden Anforderungen an computergestützte Meßsysteme wird die konventionelle Labor- und Industriemeßtechnik um Steuer- und Auswerteaufgaben erweitert. Das bedeutet, daß die Anforderungen für die Analyse, Überwachung und Steuerung von schnellen und komplexen Vorgängen nur noch von speziellen Frontends mit Multi-Prozessorstruktur sinnvoll ermöglicht werden können.

Dipl.-Ing. Frank Rajczak, Erkelenz Vertriebsleitung, HuDe Datenmeßtechnik

Diese stehen in einer – vielfach nicht miteinander zu vergleichenden – Konkurrenz zu PC-Einsteckkarten, die häufig wesentlich preiswerter angeboten werden als die Frontends. Nicht nur der scheinbare Preisvorteil sondern auch mitgelieferte DLL (Dynamic Link Libraries) zu den PC-Einsteckkarten versprechen eine einfache Einbindung in Meßapplikationen unter WINDOWS. Hierbei wird aber häufig übersehen, daß der Anwender selbstverständlich Kenntnisse einer Programmierhochsprache besitzen muß, die er zu seinem Leidwesen und zu dem seiner Applikation bei der Bearbeitung seiner Meßaufgabe voll unter Beweis stellen darf. Hierbei schrumpft sehr schnell der Preisvorteil und führt letztendlich ins Gegenteil, wenn man bedenkt, daß auch erhebliche Hardware-Einschränkungen gegenüber Frontends hinzunehmen sind. Hier seien nur kurz die galvanische Trennung, modulare Erweiterung, Genauigkeit und das Echtzeitverhalten unter Prozeßbedingungen erwähnt, die, wenn überhaupt, nur mit großen Anstrengungen von PC-Einsteckkarten, und dann auch wieder nur mit erheblichem Preisaufwand realisiert werden können.
Komplexe Meßwerterfassung
Um dem Anwender ein für ihn preislich als auch technisch optimiertes System anbieten zu können, wurde von der HuDe Datenmeßtechnik das Frontend-System INTERFACER weiterentwickelt und kann nun in der vierten Generation vorgestellt werden.
Der INTERACER 4 kann durch seinen modularen Aufbau sowohl als Meßsystem im Labor als auch für komplexe industrielle Meßwerterfassungs-, Steuer- und Automatisierungsaufgaben eingesetzt werden. Messungen der unterschiedlichsten Signale lassen sich durch die einfache Integration einer entsprechenden Einschubkarte erfassen. Hier zeigen sich die Stärken von Frontend-Systemen. Beim INTERFACER 4 ist es nicht notwendig, durch zusätzliche Erweiterungseinheiten eine Signalkonditionierung vorzunehmen. Anwender, die es mit Sensoren zu tun haben an deren Ausgängen u.a. Meßbrücken (DMS usw.), modulierte Signale (induktive Sensoren), Pulse (Inkrementalencoder) oder sehr kleine Spannungen mit nichtlinearem Verlauf (Thermoelemente) anliegen, benötigen dank des Hardwarekonzeptes keine solcher externen Konditioniereinheiten. Die Signale werden direkt auf der Modulkarte angepaßt. Werden Ladungs- oder Trägerfrequenzverstärker benötigt, so können diese direkt in den INTERFACER 4 integriert und von dessen Netzteil versorgt werden. Hierdurch werden nicht nur die Kosten erheblich gesenkt, sondern auch die Güte der Meßkette durch die kurzen Signalwege verbessert.
Weiterhin werden durch konstruktive und entwicklungstechnische Maßnahmen Dimensionen in der Echtzeitverarbeitung und Genauigkeit erreicht, die mit PC-Einsteckkarten kaum möglich sind. Auf der einen Seite durch ein sekundär getaktetes Netzteil, galvanische Trennung aller Versorgungsspannungen von Analogbaugruppen, galvanische Trennung der Karten untereinander und zu den Sensoren hin, auf der anderen Seite durch ein gegen elektromagnetische Störeinstrahlung abgeschirmtes Gehäuse. Multiprozessorsysteme, die gleichzeitig mehrere Aufgaben realisieren können, prädestinieren dieses System für den Einsatz in zukunftsorientierte Standard- und Spezialanwendungen.
Die Kommunikation zum Rechnersystem erfolgt über eine je nach Aufgabenstellung auszuwählende genormte Schnittstelle. Hier können unterschiedliche serielle oder parallele Schnittstellen, sowie bei hohen Störeinflüssen auch Lichtwellenleiter eingesetzt werden. Ein im INTERFACER 4 integrierter Mikroprozessor steuert die Kommunikation zwischen dem Rechnersystem und den Modulkarten. Für alle HuDe-Karten wurde eine einfache Kommandosprache entwickelt, die es jedem Rechner ermöglicht, auf alle Systemkarten unkompliziert zuzugreifen. Alle Kommandos werden als String gesendet. Somit ist die Programmierung nicht von bestimmten Programmiersprachen oder Treibern abhängig und kann ohne Aufwand in vorhandene Programme eingebunden werden. Selbstverständlich kann das System auch von gängigen Standard-Softwarepaketen angesprochen werden.
Typische Anwendungsbereiche sind neben der Labormeßtechnik, in der vielkanalig und hoch präzise Temperaturen, Analogwerte, DMS-Signale und nahezu alle physikalischen Größen gemessen werden, ebenfalls Anwendungen im industriellen Bereich. Bei der Realisierung von Prüfsystemen zur Qualitätssicherung und zur Maschinen- und Betriebsdatenerfassung in Fertigungsanlagen werden Meß- und Automatisierungsgeräte eingesetzt, die neben der Meßwerterfassung eine gleichzeitige Analyse und Prozessreaktion durchführen können. Hierbei werden vom INTERFACER 4 vielkanalig physikalische Größen von langsamen bis hin zu transienten Daten erfaßt, ausgewertet und entsprechend der Analyseergebnisse der Prozeß beeinflußt. Neben der Kommunikation mit peripheren Systemen wie z. B. einer SPS können digitale und analoge Signale sowohl Schalter als auch Aktoren betätigen. Weiterhin lassen sich mit dem gleichen System ONLINE Servo- und Schrittmotore z. B. zur Dosierung oder Positionierung ansteuern.
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