Als System vorkonfiguriert

Ralf-P. Hazebrouck

Für die Mess- sowie Automatisierungstechnik bietet Meilhaus Electronic eine vorkonfigurierte Lösung an, mit der der Anwender ein für seine spezielle Aufgabe optimales System zusammenstellen kann.

Der in einem kompakten Stahlgehäuse und damit störungssicher untergebrachte IPC ist mit nur 5,5 kg Gewicht und Abmessungen von 122 x 260 x 248 mm (B x H x T) äußerst klein. Trotz seiner kleinen Abmessungen kann er drei Messkarten aufnehmen, die sicher verschraubt werden können, so dass weder Vibration noch Stoß ihre Funktion beeinträchtigen. In seinem vierten freien Steckplatz befindet sich die SBC-Karte, die mit einem Socket-370 ausgerüstet ist und in den sich Prozessoren wie z. B. Pentium III 500/550 bis 850 MHz oder Celeron 266 bis 466 MHz einstecken lassen. Ein 168-poliger DIMM-Sockel erlaubt den Anschluss bis 256 MB SDRAM. Zusätzlich ist die Karte für VGA mit einem 82810 AGP2X bestückt. Zum sicheren Betrieb in rauer, industrieller Umgebung enthält der PC zwei Kugellager-Ventilatoren, ein 100-W-ATX-Netzteil sowie Schächte für ein 3½”-Floppy-Laufwerk und eine ebenso große Festplatte. Seine MTBF wird mit 50 000 Stunden angegeben. Das Frontpanel bietet die üblichen Bedienelemente und Anzeigen wie Resetschalter und LED-Anzeige für Leistung und Festplattenaktivität. Der Netzschalter, die Daten-Ein-/ -Ausgabe sowie Durchbrüche für einen 9- und einen 25-poligen D-Sub-Steckverbinder befinden sich auf der Rückseite. Das Gehäuse ist geprüft nach UL1950, CSA234 und EN 60950 und kann von 0 bis 60 °C betrieben werden.

Der komplette PC wird mit dem Betriebssystem und optional mit der grafischen Programmieroberfläche VEE Pro 6.0 geliefert. Zum Anschluss an ein Netzwerk hat er ein Ethernet-Interface mit WOL (Wake On LAN)-Funktion. Für Messaufgaben können in die drei weiteren Steckplätze die PCI-Messkarten (Multifunktions-, Analog- oder Digital-I/O-Karte) entsprechend der Anwenderapplikation eingesteckt werden.

Bei der Bearbeitung der Mess- oder Automatisierungsaufgabe steht nicht die Programmierung, sondern der Ablauf der Aufgabe im Vordergrund. Für den Anwender ist es daher vorteilhaft, wenn er sich nicht erst in eine Programmiersprache einarbeiten muss, sondern beim Programmieren geführt wird und nur noch bestimmte Parameter eingeben muss. Eine solch intuitiv grafisch zu programmierende Sprache ist die Softwareoberfläche Agilent VEE. In der Version VEE Pro 6.0 wurde das Softwarepaket Matlab zur digitalen Signalanalyse, Signalsimulation und zum digitalen Signalvergleich integriert, mit dem umfangreiche Grafikdarstellungen (2- und 3D-Visualisierung) ausführbar sind (Abb.1). Die enthaltenen zahlreichen Beispiele und Tutorials lassen sich direkt für Anwendungen nutzen. Diese Software eignet sich damit sowohl zur Datenerfassung als auch zur Signalanalyse, bzw. zum automatischen Ablauf einer Steuerungsaufgabe.

Der integrierte Web-Server erlaubt, dass mit VEE Pro 6.0 Messsysteme via Intranet oder Internet überwacht, gesteuert werden können und dass auf sie zugegriffen werden kann. Datenaustausch erfolgt sowohl mit DDE (Dynamic Data Exchange) als auch mit ActiveX. VEE-Programme können beliebige C/C++-Programme aufrufen oder von diesen aufgerufen werden. Aus dem VEE-Programm startet das Execute-Programm Objekt MS-DOS- oder Windows-Prozesse inklusive ablauffähiger Programme, Betriebssystem-Kommandos oder Batch-Files. Des weiteren sind VEE 6.0 intelligente Embedded-I/O-Funktionen integriert. So lassen sich jetzt während des Ablaufs Instrumentendaten (Parameter oder Adressen) ändern. I/O-Konfigurationen werden mit dem Programm abgespeichert.

Mit diesen Eigenschaften ist VEE 6.0 eine universell einsetzbare Programmier-Softwareoberfläche zum Messen, Steuern und Testen sowie zum Auswerten und Analysieren. Über die komfortable IEEE488-Bus (GPIB)-Instrumentierung lässt sich jedes Gerät anschließen. Ca. 400 LabWindows/CVI-Gerätetreiber arbeiten mit VEE PRO 6.0. Derzeit stehen somit über 900 Gerätetreiber zur Verfügung und via Internet können jederzeit die allerneuesten heruntergeladen werden. Der Testsequenzer ermöglicht eine schnelle, einfache und effektive Verbindung von Tests zu einem logischen Testablauf. Mit diesen Neuerungen wird die grafische Programmierumgebung Agilent VEE Pro 6.0 zu einer bequem und einfach zu bedienenden Anwenderoberfläche mit umfangreichen Funktionen.

Zum Erfassen der Messwerte dienen Messkarten mit 12 Bit mit 300 oder 500 kHz AD/-Wandlung. Darüber hinaus gibt es auch Multifunktionskarten, die zusätzlich analoge Ausgänge und Digital-I/Os haben.

Die preiswerte 300 kHz/12 Bit-A/D-Karte ME-2000 mit 16 single-ended/8 differentiellen Eingängen und 2 x 16 Bit TTL-Digital I/O-Ports eignet sich für die Datenerfassung in Labor und Industrie. Beim Modell ME-2000i ist der A/D-Teil vom Rest der Karte optoisoliert, was besonders in rauer Industrieumgebung vorteilhaft ist, da unterschiedliche Potenziale keine Störungen hervorrufen können. Die Low-cost-Multifunktionskarte ME-2600 ist ebenso aufgebaut wie die ME-2000 enthält aber zusätzlich noch einen D/A-Teil mit 4fach 12 Bit/100 kHz-D/A-Wandler sowie vier Ausgangskanäle mit Sense-Leitungen (automatische Regelung der Ausgangsspannung an der Last) mit gepufferter oder transparenter Ausgabe.

Die High-Tech-Multi-I/O-Karte ME-3000 ist für anspruchsvolle Mess- und Steueranwendungen ausgelegt. Mit der patentierten ME-VEC-Technologie (Virtual Embedded Circuitry) ist sie per Software über die Treiber konfigurierbar.

In der Version VEC 1 erlaubt sie Messdatenerfassung (zusätzlich 2 Zähler 16 Bit), als VEC 2-Ausführung Prozesssteuerung (zusätzliche Pulsbreiten-Modulation) und mit der VEC 3-Version lassen sich VEC 1- und VEC 2-Funktionen realisieren.

Die Hightech-Opto-I/O-Karte ME-8100 eignet sich für industrielle Schaltvorgänge und zum Steuern von SPS (Abb. 2). So hat die ME-8100A 16/16-Opto-Ein-/Ausgänge (24 V), die ME-8100B 32/32-Opto-Ein-/Ausgänge (24 V). Beide Modelle haben optoisolierte 3 x 16 Bit Zähler (10 MHz) und Bitmuster-Vergleicher mit Interrupt bei positivem Vergleich. Die Ausgänge sind stabil, d. h. nicht aktiv beim Einschalten (keine Spannungsspitzen), so dass es in industriellen Systemen beim Hochfahren des Rechners nicht zu ungewollten, undefinierten Zuständen kommt. Damit lassen sich gut Pegelzustandsänderungen überwachen. Die Ausgänge sind per Software umschaltbar, und zwar als Source (Quelle) oder Sink (Senke). Die 24 V-Ein- und -Ausgänge des Timers sind ebenfalls bis 1000 V optoisoliert ausgeführt.

Mit der TTL-I/O- und Timer-Karte ME-1400 mit Interrupt-Steuerung lassen sich Schaltvorgänge und Zähler-Anwendungen realisieren. Die Karte ME-1400 hat 24 Kanäle TTL-Digital I/O, die ME-1400A ebenfalls 24 Kanäle TTL-Digital I/O plus 3 x 16-Bit-Zähler und die ME-1400B 48 Ka-näle TTL-Digital I/O plus 6 x 16-Bit-Zähler. Die Zähler sind unabhängig programmierbar und per Software kaskadierbar. Die Karte enthält eine vom Takt des PC unabhängige 1 oder 10 MHz Clock.

Die vielkanalige TTL-I/O-Karte ME-1000 eignet sich ideal für Schaltvorgänge mit 64 oder 128 TTL-Digital I/O (2 x oder 4 x 32- Bit-Ports als Ein- oder Ausgänge konfigurierbar). Sie hat als Ausgänge konfigurierte rücklesbare Ports.

Für digital Ein- bzw. Ausgangssignale in störungsbelasteter Umgebung eignen sich die Karten ME-94 (18 Opto-Eingänge), ME-95 (16 Opto-Ausgänge) und ME-96 (10 Opto-Eingänge und 8 Opto-Ausgänge). Bei der ME-94 sind die Eingangsleitungen PC2 und 4 auch als Interrupt-Steuerleitungen einsetzbar. Bei der ME-95 sind die Ausgänge stabil/nicht aktiv beim Einschalten. Bei der ME-96 ist die Eingangsleitung PC2 auch als Interrupt-Steuerleitungen einsetzbar. Die Ausgänge sind stabil/nicht aktiv beim Einschalten. Alle Karten sind für eine Nennspannung von 24 V ausgelegt.

Die DA-Karte ME-1600, bestückt mit einem 12-Bit-DA-Wandler, ist eine moderne PCI Plug&Play-Karte in SMD-Technik. Es gibt sie in fünf unterschiedlichen Ausführungen: Vier Modelle haben wahlweise 4, 8, 12 oder 16 Spannungsausgänge. In einer fünften Version hat sie 8 Spannungsausgänge und weitere 8 Kanäle, die als Strom- und/oder Spannungsausgänge arbeiten. Die Ausgangsbereiche sind per Software einstellbar für 0…10 V/±10 V (Spannungsausgänge) oder 0…20 mA/4…20 mA (Stromausgänge). Die Stromausgänge sind kurzschlussfest und nachregelnd.

Eine Analog-Ausgabe-Karte mit komplett optoisolierten und potenzialfreien Kanälen stellt die Karte ME-6000/6100 dar (Abb. 3). Sie ist mit 4, 8 oder 16 Ausgangs-Kanälen erhältlich. Diese können in drei Varianten ausgeführt sein: Als Standard-Ausgänge, optoisoliert mit gemeinsamer Masse oder als Insel-Kanäle mit Potenzialtrennung zwischen den einzelnen Kanälen und gegenüber der PC-Masse. Der Ausgangsbereich liegt bei ±10 V mit Ausgangsströmen von max. ±2 mA pro Kanal. Jeder Kanal besitzt einen eigenen, hochpräzisen 16-Bit-Highspeed-DA-Wandler mit Raten bis 500 kHz. Die Ausgabe erfolgt transparent, Spannungswerte werden sofort in den DA-Wandler geladen und ausgegeben. In der Version ME-6100 bietet die Karte zusätzlich für die ersten 4 Kanäle jeweils einen 8 k Werte-FIFO für erweiterte Ausgabe-Betriebsarten, z. B. den Einsatz als virtueller Funktionsgenerator bzw. zur Generierung von beliebigen Kurvenformen. Neben dem Transparent-Modus arbeitet diese Kartenversion in den Betriebsarten Continuous, um kontinuierlich Werte auszugeben und WrapAround für Timer gesteuerte, periodische Ausgabe eines Datensatzes im FIFO. Damit lassen sich ähnlich einem Funktionsgenerator periodische Signalverläufe erzeugen. Das mitgelieferte virtuelle Instrumenten-Panel macht die Karte zu einem virtuellen Funktionsgenerator, mit dem über eine intuitiv bedienbare Oberfläche schnell und bequem periodische Signale mit bis zu 250 kHz (Rechteck-Signal) ausgegeben werden können. Die ME-6000 ist eine PCI Local Bus 2.1 kompatible Plug&Play-Karte. Anwendungen findet die Karte in Labor, Forschung und Entwicklung oder in der industriellen, automatisierten Prozess-Kontrolle zum Ansteuern von analogen Aktoren/Stellgliedern mit kontinuierlichen Spannungsverläufen, für die Sollwertvorgabe für Regler, das Ansteuern von Schreibern, Funktionsgenerator-Anwendungen (z. B. die Ausgabe von Signalformen für Simulations-zwecke). Die Kartenversionen mit Isolation und Inselkanälen sind durch ihre vollständige Optoisolation/Potenzial-Trennung bestens geeignet für grobe Ausgabe in industrieller, störfeldintensive Umgebungen und gleichzeitige hochgenaue Ausgabe mit einer einzigen Karte.

Bis zu 8 serielle Highspeed-Ports bietet die PCI Plug&Play-Karte ME-9000. Sie ist wahlweise erhältlich mit 2, 4 oder 8 RS232-Ports (mit Handshake), 2, 4 oder 8 RS422/485-Ports (halb-/vollduplex) oder als gemischte 2-Port-Version (1x RS232 und 1x RS422/485). Die Karte erreicht in der Standard-Version Datenraten bis 250 MBaud, optional als Highspeed-Modell bis 1 MBaud. Mit dem intelligenten Windows-Treiber für die ME-9000 werden die Ports vollständig in das Anwendersystem integriert, als ob es sich hier um ganz normale Standard-Schnittstellen des PC- Mainboards handeln würde, jedoch mit den besonderen Eigenschaften der Schnittstellenkarten wie Highspeed-Baudraten und großzügigem FIFO. Wie das RS232-Modell ist auch die RS485-Version so in das Windows-Gesamtsystem integriert, dass sie als ganz normale Schnittstelle angesprochen werden kann. Zudem sind die Ports der Karten als Standard-COM-Ports einsetzbar unter den grafischen Programmier-Umgebungen Agilent VEE und LabVIEW. Die ME-9000 kann sehr leicht an kundenspezifische Point-of-Sales (POS)-Applikationen angepasst werden, ohne dass der Anwender eine komplette Neuentwicklung in Betracht ziehen muss. Die Karte ist so konzipiert, dass diese Modifikationen relativ einfach und preisgünstig möglich sind. So können z. B. nicht belegte Signal-Pins oder nicht benötigte Handshake-Leitungen auf den Verbindern für eine Versorgung der POS-Geräte genutzt werden. Der Interface-Chip der ME-9000 bietet zudem viele für POS interessante Optionen. So besitzt der Chip zusätzlich 8 TTL Digital-I/O-Leitungen, die z. B. für Schaltvorgänge genutzt werden können, sowie 2x 16 Bit Zähler und IRQ-Eingänge.

Die Highspeed Seriell-I/O-Karte ME-9100i (galvanisch getrennt bis 1 kV) dient der zuverlässigen und sicheren Datenübertragung. Sie ermöglicht über 4- oder 8fach-Kabel Datenübertragung mit Raten bis 1 MBaud. Wahlweise gibt es sie mit 4- oder 8-Port RS232 oder RS422/485 (als Standard-COM-Schnittstelle einsetzbar unter Windows, VEE 6.0., LabVIEW und anderen gängigen Softwarepaketen). Für alle Messkarten gibt es Treiber für Windows 95/98/Me, NT/2000 und Linux sowie Handbücher. Optional sind auch Treiber für VEE 6.0 oder für LabVIEW erhältlich.

Zum sicheren Anschließen von Messkarten an die Messaufnehmer bietet Meilhaus Electronic eine umfangreiche Palette an Anschlussblöcken und Kabeln an. Als unentbehrliches Hilfsmittel für Systemintegratoren lassen sich damit die Signalleitungen übersichtlich und störungsfrei anschließen und die Messwerte unverfälscht in den PC bringen.

Die im PC eingesteckten Messkarten werden mit Hilfe der Kabel ME AK-xx mit den Messblöcken ME AB-Dxx (z. B. ME AB-D50-M: Block mit 50-poligem Sub-D-Stecker) verbunden. Signalleitungen, die von den Messaufnehmern kommen, werden in Federklemmen sicher angeschlossen. Alle Anschlussblöcke sind mit 15-, 25-, 37-, 50- oder 78-poligen Sub-D-Steckern (M) oder Buchsen (F) ausgerüstet (Anwender legt dies bei Bestellung fest). An den Anschlusskabeln (abgeschirmte Rundkabel) befinden sich Sub-D-Buchse und Stecker. Die Kabel haben eine Länge von 2 m. Die Qualitätskabel sind 1-zu-1 durchkontaktiert und daher auch für den Einsatz mit Karten anderer Hersteller geeignet.

Halle 2, Stand 326

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