Rahman Jamal, Technical Director Central Europe bei National Instruments: „Den einen Bus für die Messtechnik kann es nicht geben. Dazu sind die Anforderungen zu unterschiedlich.“

Die Messtechnik ist integraler Bestandteil vieler disziplinübergreifender Anwendungen, vom designbegleitenden Messen und Testen über die Produktentwicklung und Validierung bis hin zum Gerätetest in der Serienfertigung.

Entsprechend hoch sind die Anforderungen in Bezug auf Offenheit, Integrationsfähigkeit und Skalierbarkeit. Gerade im Hinblick auf die Konnektivität müssen abhängig von der Applikation unterschiedliche Bustechnologien unterstützt werden. Die maßgeblichen Faktoren lauten hier Latenz, Bandbreite, Gerätetreiber, Ausdehnung und herstellerübergreifende Verfügbarkeit. Der oft propagierte ideale Bus für alle Anwendungen existiert schlichtweg nicht. Auch der momentan häufig genannte - und von National Instruments eingesetzte - ethernetbasierte Feldbus Ethercat macht da keine Ausnahme. Die in der Messtechnik benötigten Bussysteme lassen sich grob in drei Kategorien einteilen:

• Backplane-Systeme,
• Peripheriebusse sowie
• Feldbusse und Ethernet-Protokolle.

Die Backplane-Systeme mit internen PC-Bussen wie PCI, PCI Express und die speziell für die Messtechnik entwickelten Systeme PXI und PXI Express haben einen hohen Datendurchsatz im Gigabyte- Bereich sowie präzise Synchronisationsund Triggermechanismen.

Das prädestiniert diese Systeme für das Signal- Streaming breitbandiger Digitizer im Steckkartenformat mit Abtastraten im Giga- Sample-Bereich bis hin zur RF-Messtechnik. In Prüfständen für digitale TVReceiver (DVB-T) oder breitbandige Wireless- Systeme (WLAN oder WiMAX) müssen RF-Bandbreiten von über 40 MHz mit entsprechenden Datenraten bis über 100 MByte/s kontinuierlich verarbeitet werden. Ethernetbasierte Systeme wie auch die Peripheriebusse sind hier hoffnungslos überfordert. Deren vergleichsweise geringer Durchsatz und lange Latenzzeiten würden die Prüfdauer verlängern und damit die Fertigungskosten erhöhen.

Dezentrale Messwerte erfassen, vorverarbeiten und weiterleiten

Die Peripheriebusse, allen voran IEEE 488.2 (GPIB), USB, IEEE 1394 (Fire- Wire), RS232, werden in erster Linie im Umfeld von PC-Systemen eingesetzt. GPIB (Gerneral Purpose Interface Bus) ist dabei nach wie vor die mit Abstand am häufigsten eingesetzte Bustechnologie, mit der einzelne Messgeräte, wie Oszilloskope, Digitalmultimeter oder Signalgeneratoren, an den PC angebunden werden.

Ethercat für die Anbindung verteilter I/O-Boxen; PXI für High-Speed-Applikationen.

Diese Geräte sind in vielen Prüfständen noch häufig im Einsatz. Multifunktions- Datenerfassungsgeräte - dezentrale I/OBoxen - werden wiederum über USB angekoppelt. Die Gruppe der Feldbus- und Industrial Ethernet-Protokolle umfasst Systeme wie Profibus, Profinet, Ethercat, CANopen, DeviceNet, EtherNet/IP oder auch LAN/LXI. Für die dezentrale Automatisierung von Maschinen und Anlagen entwickelt, sind die Systeme echtzeitfähig und deterministisch - bei Bandbreiten von wenigen MBit/s bis zu einigen MByte/s. Diese Wurzeln zeigen auch das Haupteinsatzspektrum auf: Die Erfassung dezentraler Messwerte, deren Vorverarbeitung und anschließende Weiterleitung an die übergeordnete Steuerung.

Die Prüfstand-Automatisierung gehört zu den klassischen Anwendungsgebieten, in denen unterschiedliche Mess- und Automatisierungsgeräte sowie verschiedene Kommunikationsbusse zum Einsatz kommen. Aus diesem Grund unterstützt National Instruments alle relevanten Kommunikations-Architekturen, die sich über eine Software-Architektur wie VISA (Virtual Instrument Software Architecture) zu einem System integrieren lassen. Dies erlaubt Anwendern beim Aufbau von Systemen, die bereits getätigten Investitionen in Hard- und Software zu sichern und trotzdem neue Bustechnologien wie Ethercat zu integrieren.