Trends bei PC-gestützter Test- und Meßtechnik - All-Electronics.de
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MESSTECHNIK
Trends bei PC-gestützter
Test- und Meßtechnik
JAMES BORTON Lasten der Leistungsfähigkeit, denn gleichzei-
tig steigt der Durchsatz bei den verschiedenen
Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung bei Hardware und Betriebssyste- PC-Meßsystemen. So sind Anwendungen auf
men von PCs stehen mittlerweile leistungsfähigere Test- und Meßsysteme für der Basis des CardBus inzwischen genauso
schnell wie auf Desktop-PC mit PCI-Karten.
einen breiten Anwendungsbereich zur Verfügung. Auch die Hersteller von Viele Hersteller haben inzwischen auch Karten
Meßgeräten haben inzwischen einfach einzusetzende Produkte entwickelt, mit eigenem Digitalen Signalprozessor (DSP)
welche die Leistungsfähigkeit und Flexibilität des PC voll ausnutzen. vorgestellt, die meist mit höheren Geschwin-
digkeiten arbeiten als Karten ohne DSP. Auch
die Entwicklung vom
ISA- zum PCI-Bus hat zu
Meßgeräte werden immer kleiner und kosten- einem deutlich höheren
günstiger. Dabei steigt der Durchsatz der Test- Datendurchsatz beige-
und Meßsysteme stetig an, während die Ko- tragen. So lag der theo-
sten gegenüber anderen Alternativen deutlich retische Maximaldurch-
geringer sind. Darüber hinaus werden die Pro- satz des ISA-Bus bei
duktzyklen im Bereich der PC-Meßtechnik 2...3 MByte/s, während
immer kürzer. Wieviel neue Produkte inzwi- dieser Wert beim PCI-
schen vorgestellt wurden, fällt besonders Bus bei 132 MByte/s
beim Durchblättern der Fachzeitschriften der liegt. Die zunehmende
letzten Monate auf. Die Weiterentwicklungen Verbreitung des PCI-Bus
in diesem Bereich konzentrieren sich dabei und der Einsteckkarten
vorwiegend auf sechs wichtige Trends, auf die ermöglicht damit schnel-
nachfolgend eingegangen wird lere Anwendungen, ei-
ne erweiterte Datener-
fassung sowie eine
Größenverhältnisse grössere Systemleistung.
der Meßinstrumente
Generell ist ein Trend zu kleineren, intelligen- Deutliche
ten und kostengünstigen PC-Steckkarten Änderungen bei
feststellbar. Entsprechend ist auch das Inter- der Software
esse bei PCMCIA-Karten gestiegen. Hier
kommt außerdem der Vorteil von Notebooks Der bisher sicherlich
zum tragen, die Testanwendungen praktisch Bild 1: Die Einsteckkarten KPCI-PIO24 und -PIO96 von Keithley wichtigste Trend im Be-
überall durchführen zu können. Der neue 32- enthalten 24 bzw. 96 bidirektionale parallele digitale TTL-Ein-/ reich der Software ist
bit-CardBus für Notebooks ermöglicht nun Ausgänge, die über einen einzigen 32-bit- PCI-Steckplatz unter die Verbreitung von
eine Datenübertragung über den PCMCIA-Bus Windows gesteuert und überwacht werden können Windows NT als Betriebs-
mit der gleichen Geschwindigkeit wie beim system für PC-Meßsy-
PCI-Bus (132 MByte/s). Die Entwicklung vom steme. Windows NT ist
PCMCIA-Bus zum CardBus entspricht damit gen durchführen. Auch die dezentralen modu- weitaus stabiler als Windows 3.1/95/98 und
etwa dem Schritt vom ISA- zum PCI-Bus. laren Systeme für plug&play-fähige I/O-Karten nahezu absturzsicher. Windows NT erfüllt die
Neben Notebooks werden auch immer mehr finden eine immer größere Verbreitung, da sie Forderungen des Marktes nach:
Palmtops in Meßsystemen eingesetzt. Palm- sich einfach auf eine große Zahl von Meß-
tops bieten besonders dann Vorteile, wenn die punkten aufrüsten lassen. e Symmetrischem Multi-Processing, das eine
Daten im Feld nur erfaßt und erst später in Abarbeitung von Code auf jedem freien Pro-
anderen Systemen ausgewertet werden. zessor in Systemen mit mehreren Prozesso-
Der Trend zu kleineren und intelligenten Gerä- Höherer Durchsatz ren ermöglicht. Hierdurch ist ein größerer
ten hat sich inzwischen auch jenseits der Ein- bei geringeren Kosten Durchsatz und eine höhere Verfügbarkeit als
steckkarten fortgesetzt. Keithley bietet Meßin- bei asymmetrischem Multi-Processing möglich;
strumente an, die so klein sind, daß sie direkt Zusätzlich zur größeren Leistung und der klei- e Stabilität, mit vollem Speicherschutz für 32-
neben dem Sensor untergebracht werden neren Bauform bringt der technische Fort- bit-Anwendungen;
können. Diese dezentralen externen Ein-/Aus- schritt auch immer kostengünstigere Systeme. e Preemptive Multi-Tasking, das die Abarbei-
gänge können somit gemeinsam mit der Meß- So wird erwartet, daß die Kosten pro Kanal bei tung mehrerer Anwendungen mit besserer
elektronik nahe bei der Signalquelle plaziert digitalen und analogen Ein-/Ausgängen in den Ressourcenverteilung ermöglicht;
werden. Hierdurch lassen sich Störungen redu- nächsten fünf Jahren um etwa 25% bis 30% e Multi-Threading, das die gleichzeitige Abar-
zieren und somit sehr viel genauere Messun- sinken werden. Dies geht allerdings nicht zu beitung mehrerer Threads ermöglicht (ein
98 http://www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 9 – 1999
Thread ist eine ausführbare Einheit, die zu einem einzigen Prozeß
gehört);
e Echtzeitleistung, im Bereich von nur 5 bis 10 ms;
e außergewöhnliche Zuverlässigkeit in einer Multiuser-Umgebung;
e Übereinstimmung mit Standards, wie Presentation Manager und
Posix-Anwendungen.
Ein weiterer wichtiger Trend im Bereich der Software ist der breitere
Einsatz von ActiveX-Controls, die einen einfacheren Aufruf von
Anwendungen zur Textverarbeitung oder Tabellenkalkulation
ermöglichen. Die Verwendung von ActiveX-Modulen für die mei-
sten Anwendungen reduziert den Aufwand für den Programmierer.
Zudem sind ActiveX-Controls unabhängig von der eingesetzten Pro-
grammiersprache und können so in unterschiedlichen Programmier-
umgebungen eingesetzt werden.
In naher Zukunft werden die führenden Unternehmen 64-bit-
Betriebssysteme und -Mikroprozessoren vorstellen. Es wird erwartet,
daß diese neuen Betriebssysteme innerhalb der nächsten zwei Jahre
eingeführt werden. Sie werden die weitere Entwicklung der Win-
dows-Plattformen in Richtung höhere Auflösung, Genauigkeit und
Durchsatz vorantreiben. Somit wird auch bald ein Testsystem auf der
Basis eines 64-bit-PC zu sehen sein, das die Vorteile des schnellen
Betriebssystems nutzt.
Web-Anwendungen
Jenseits von E-Commerce und dem Sammeln von Informationen
werden Intranets und das Internet eine wichtige Rolle bei der Verar-
beitung und Anzeige von Informationen in Echtzeit spielen. Zusätz-
lich zu anderen Funktionen werden ActiveX- Controls diese fernge-
steuerte Datenerfassung über Web-basierte Systeme ermöglichen.
Damit ergeben sich völlig neue Möglichkeiten. So könnte der Mana-
ger eines Unternehmensbereichs von seinem Büro in Chicago pro-
blemlos den Betrieb des Werkes in Belgien überwachen. Derartige
Anwendungen funktionieren bereits heute. Für einen relativ gerin-
gen Preis läßt sich inzwischen die Information eines gesamten
Unternehmens im Cyberspace vernetzen. Dies bedeutet, daß es nun
einfacher ist, von jedem Ort aus Prozesse zu überwachen und zu
steuern. Unternehmen, die diese Möglichkeiten frühzeitig nutzen,
werden dadurch natürlich gegenüber ihren Mitbewerbern hinsicht-
lich Leistungsfähigkeit und Kosten einen Vorteil haben.
Vernetze Bussysteme
Der Trend bei PC-gestützten Testsystemen geht weg von den diskre-
ten und isolierten Netzen mit nur einem oder wenigen PCs. Die
Anwender wollen heute Datenzugriff von jedem Punkt im Unter-
nehmen, die Anwendungen sollen über ein WAN (Wide Area Net-
work) verbunden werden. Der Fernzugang ermöglicht wichtige
Funktionen. So kann beispielsweise die ISO9000- oder Fertigungs-
kontrolle statt vor Ort, nun durch Mitarbeiter einer entfernten Zen-
trale erfolgen. Einige der neuesten Netz- und Kommunikationsstan-
dards für PC-Testsysteme umfassen hierzu das Ethernet-Protokoll,
Universal Serial Bus (USB) und den industriellen Feldbus.
Nach einer 1998 von Keithley durchgeführten Studie nutzten die
meisten Test- und Meßanwendungen heute zur Kommunikation die
serielle Schnittstelle, 4-20 mA und den IEEE-488 Bus (Tabelle 1).
Obwohl diese Protokolle in Zukunft seltener eingesetzt werden sol-
len, erwarten Beobachter, daß diese Protokolle bei Anwendungen,
die keinen Fernzugang benötigen, weiterhin genutzt werden.
Anwender, die zudem aber Steuerungsmöglichkeiten benötigen,
werden dagegen sehr wahrscheinlich zu schnelleren Protokollen,
wie Ethernet, USB und Firewire, wechseln.
Ethernet: Um auf PC-gestützte Testsysteme vom gesamten Unter-
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elektronik industrie 9 – 1999 99
MESSTECHNIK
lassen sich so beim Feldbus eine große Aus-
Art des Protokolls Prozent in 1997 Prozent in 1998 Prozent in Zukunft wahl an verschiedenen Geräten zusammen-
serielle Schnittstelle 71 74 54 schalten. Bisher kämpfen allerdings unter-
schiedliche Feldbus-Standards, wie ISA-SP50,
4-20 mA 52 39 29 Profibus, CAN und DeviceNet, um die Gunst
des Anwenders. Bis sich ein gemeinsamer
IEEE-488 & HS488 48 52 48
Feldbus-Standard durchsetzt, wird aber wohl
Ethernet 37 38 38 noch einige Zeit vergehen. Wegen der großen
Zahl unterschiedlicher Feldbus-Standards wird
USB 7 7 18
der Anwender daher eher frustriert zu einem
HART 7 7 7 anerkannten de-facto-Standard wie Ethernet
zurückgehen.
DeviceNet 5 4 8
Interbus S 3 2 2
Grenzen verschwimmen
Feldbus H1 3 3 7
IEEE1394-FireWire 1 6 8 Die genannten Trends haben zu einer Aufwei-
chung der Grenzen zwischen den Produkten
Profibus 1 3 6 und Anwendungen bei der Datenerfassung,
Test- und Meßtechnik und der Prozeßkontrolle
Tabelle 1: Kommunikationsprotokolle für die Datenerfassung (Quelle: Keithley 1998 geführt. Sowohl neue Anbieter, als auch die
Measurement Needs Tracking Survey – abzurufen unter www.keithley.com) etablierten Hersteller, stellen neue Hard- und
Software her, die alte Grenzen sprengt. Dies
bedeutet damit für den Endnutzer gleichzeitig
nehmen oder über das Internet zugreifen zu Der Anschluß von Peripheriegeräten ist meist eine größere Auswahl. Dies macht es natürlich
können, werden zunehmend Ethernet-Netze schwierig und erfordert die Einstellung von auf der anderen Seite auch schwieriger, die am
eingesetzt. Da derartige Netze keinen Be- Schaltern und verschiedenen Hardwaretrei- besten geeignete Lösung zu finden, da die
schränkungen hinsichtlich der Entfernung un- bern. Der Anschluß an den USB dagegen ist so benötigten Funktionen und Eigenschaften in
terliegen und diese Art von Netzen bereits in einfach wie das Einstecken eines Bügeleisens. Produkten für einen weiten Anwendungsbe-
vielen Unternehmen verbreitet sind, ist es nicht Einfach das USB-Kabel in den USB-Anschluß reich verborgen sind. (jj)
überraschend, daß sich das Ethernet mittler- des PCs und des Peripheriegerätes einstecken
weile auch in der Meßtech-
nik zu einem beliebten Kom- 704
munikationsnetz entwickelt
hat. Die installierte Basis bei James Borton ist Produktmanager für Datenerfas-
Ethernet ist enorm. In einer sung bei Keithley Instruments Inc. in Cleveland, Ohio
früheren Studie von Keithley USA.
(1997) berichteten 72% der
Befragten, daß das Ethernet
im Unternehmen für die
Datenkommunikation ein-
gesetzt werde und 37% es
für Meß- und Steuerungsan-
wendungen nutzen würden.
Ein ähnlicher Prozentsatz
nutzt es immer noch und
wird es auch in naher Zu-
kunft weiter nutzen. Die am
häufigsten verbreitete Ver-
sion von Ethernet ist 10 Bild 2: Das Thermistor-Meßmodul THM31&32 von Keithley
Base-T mit einer Datenrate verfügt über eine Ethernet-Schnittstelle und ist so klein, daß es
von 10 Mbit/s. Die schnel- direkt am Sensor untergebracht werden kann.
lere Version mit 100 Mbit/s
ermöglicht eine deutlich hö-
here Datenrate für anspruchsvollere Anwen- und das Windows-Betriebssystem (Windows
dungen. 95-OSR2 und Windows 98) führt eine automa-
Universal Serial Bus: Ursprünglich für eine ein- tische Erkennung und Anpassung durch. Plug-
fache Verbindung von Peripheriegeräten in and-Play, Hot Swapping und Datenraten von
Konsumeranwendungen entwickelt, hat sich bis zu 12 Mbit/s sind einige der Eigenschaften,
der USB inzwischen auch als wichtiger Stan- die den USB so attraktiv machen.
dard bei PC-Testsystemen durchgesetzt. Spezi- Industrieller Feldbus: Der industrielle Feldbus ist
ell dort, wo kein Zugang für das gesamte ein Kommunikationsstandard, der es Produk-
Unternehmen notwendig ist, aber ein einfa- ten verschiedener Hersteller ermöglicht, über
ches Netzwerk, das schnell und leicht aufge- einen gemeinsamen Kommunikationsbus und
baut werden kann benötigt wird, hat sich der in einem gemeinsamen Protokoll Daten auszu-
USB als sinnvolle Alternative herausgestellt. tauschen. Im Vergleich zu proprietären Netzen,
100 http://www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 9 – 1999Sie können auch lesen
