Integration komplexer DIAdem-Analysen und –Berichte in LabVIEW-Anwendungen am Beispiel der Saturn Studio II Messdatenerfassungssoftware

Author(s):
Dipl.-Ing. Jürgen Martini - AMO GmbH – Department DCC
Dipl.-Ing. Martin Hessing - AMO GmbH
Dipl.-Inf. Andreas Reiff - AMO GmbH

Industry:
ATE/Instrumentation

Products:
DIAdem, LabVIEW, Software

The Challenge:
Integration eines auf NI LabVIEW basierenden programmierbaren Sequenzers zur Einbindung von beliebigen DIAdem-Operationen in den Messablauf.

The Solution:
Die Anbindung von DIAdem an das Messdatenerfassungstool Saturn Studio II ermöglicht dem Anwender eine einfache und flexible Integration von automatisierten Datenauswertungen und Reportgenerierungen innerhalb der Saturn Studio Oberfläche.

Kurzfassung

Zur Automatisierung von Messabläufen und zur interaktiven Steuerung von Analyse- und Berichterstellungsoperationen wurde in der 2. Generation der auf NI LabVIEW basierenden Messdatenerfassungssoftware "Saturn Studio II" ein programmierbarer Sequenzer integriert, der die Einbindung von beliebigen DIAdem-Operationen in den Messablauf ermöglicht. Über eine definierte Kommunikationsschnittstelle hat der Anwender die Möglichkeit, eigene DIAdem-Auswerteroutinen zu entwickeln und direkt in den Messablauf zu integrieren. In diesem Beitrag wird am Beispiel von Programmauszügen (LabVIEW und DIAdem) die Realisierung der Kommunikationsschnittstelle erläutert. Eine kleine Demoapplikation zeigt die praktische Umsetzung der Integration.

Integration eines auf NI LabVIEW basierenden programmierbaren Sequenzers zur Einbindung von beliebigen DIAdem-Operationen in den Messablauf.

Die Anbindung von DIAdem an das Messdatenerfassungstool Saturn Studio II

ermöglicht dem Anwender eine einfache und flexible Integration von automatisierten Datenauswertungen und Reportgenerierungen innerhalb der Saturn Studio Oberfläche.

Der frei programmierbare Sequenzer gestattet neben den vordefinierten Funktionen auch die Einbindung unter DIAdem selbst erstellter Auswertealgorithmen und Reports.

Messsystem

Der von der AMO GmbH entwickelte Transientenrekorder "Saturn" kombiniert eine Vielzahl unterschiedlicher Fähigkeiten in einem Gerät, die den Einsatz sowohl in spezifischen Grenzbereichen als auch in der  allgemeinen Messtechnik ermöglichen. Bei individuell konfigurierbaren Abtastraten bis 100 MSample/s kann an mehreren hundert Kanälen parallel mit einer Speichertiefe von bis zu 512 Millionen Messwerte je Kanal hoch aufgelöst gemessen werden. Einzelne Kanäle lassen sich dabei netz­unabhängig mit Akku und über Lichtwellenleiter angeschlossen in einer Entfernung von bis zu 15 km vom Hauptsystem abgesetzt betreiben. Die Synchronität zwischen den einzelnen Kanälen liegt dabei im Bereich der maximalen zeitlichen Auflösung von ±10 ns. Sowohl die potential­getrennte Signalabtastung als auch die variabel konfigurierbaren Eingangsspannungsbereiche bis zu 200 Vpp favorisieren das Saturn System unter anderem für den Einsatz im Hoch- und Mittel­spannungs­prüffeld.
 

Moderne Messapplikationen

Die Anforderungen an ein modernes Messdatenerfassungssystem haben sich im Laufe der Jahre verändert. Während es noch vor 10 Jahren üblich war, dass die Datenanalyse im Anschluss an die Datenerfassung auf externen Tools erfolgte, wird heutzutage immer mehr eine direkte interaktive Auswertung auf dem Messsystem gefordert.
Um diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden wurde bei der AMO GmbH ein innovatives Programm zur Messgerätkonfiguration, Datenerfassung, interaktiver Datenvisualisierung und automatisierter Auswertung unter dem Namen Saturn Studio II entwickelt.

Das Programm verbindet sich über eine TCP/IP Verbindung mit dem Saturn Messsystem, und ermöglicht somit  ein zentrales Arbeiten von einem Kontrollplatz aus, was vor allem in größeren Messlaboratorien mit dezentralen Messaufnehmern von Vorteil ist.

Während die graphische Benutzeroberfläche unter LabVIEW und die Systemansteuerung in C++ programmiert wurden, haben die Ingenieure der AMO GmbH sich zur Unterstützung automatisierter Analysen und zur Reportgenerierung für eine direkte Anbindung an DIAdem entschieden. Um die Erstellung und Integration vordefinierter Analysen in den automatisierten Messablauf zu vereinfachen wurde ein intuitiv programmierbarer Sequenzer integriert. Dieser kann neben den vordefinierten Funktionen durch unter DIAdem selbst entwickelten Analysen und Reports erweitert werden.
 

Sequencer

Der im Saturn Studio II integrierte Sequenzer beinhaltet einen anwenderfreundlichen Editor, der das Programmieren sowohl einfacher als komplexer Ablaufsequenzen für Messen, Auswerten und Report Erstellen ermöglicht. Auf der linken Seite des Fensters befinden sich die zur Verfügung stehenden Funktionen, die durch einfaches Drag&Drop der Sequenzliste im Zentrum des Fensters hinzugefügt werden können.

Die Übergabeparameter der jeweiligen Funktionen können direkt in den beiden Listen „INPUT LIST“ und „OUTPUT LIST“ bearbeitet bzw. vordefinierten Variablen zugewiesen werden. Ist eine Sequenz fertig gestellt, kann diese einzelnen System-Events zugeordnet werden. Zur Auswahl stehende Events sind unter anderem das Beenden einer Messung, dedizierte Cursorbewegungen in den Darstellungsfenstern oder auch das Speichern der Daten oder Anlegen eines neuen Projektes. Der Anwender hat über diese einfache Zuordnung auftretender Events zu selbst definierten Sequenzen eine äußerst flexible Möglichkeit, das Messsystem den eigenen Bedürfnissen und Auswerteanforderungen anzupassen. Durch Zuordnung der bei den Analysefunktionen verwendeten Variablen zu den in den Signal‑Darstellungsfenstern verwendeten Cursorn können diese automatisch zur Kennzeichnung der Ergebnisse verwendet werden. Anders herum können die Cursorpositionen auch zur Parametrierung der Algorithmen dienen.

Dem Anwender stehen in der Funktionsliste des Sequenzers vordefinierte Elemente zur Visualisierung, Ablaufsteuerung, Eingabefelder, Ausgabetabellen und natürlich auch Algorithmen zur Signalanalyse und Reportgenerierung zur Verfügung. Über die definierte Programmierschnittstelle kann diese Liste mit selbst erstellten DIAdem Reports und Scripts erweitert werden. 

Erstellung und Integration eigener DIAdem Funktionen

Die Kommunikation zwischen der LabVIEW basierten Saturn Studio II Software und DIAdem erfolgt über Funktionen des LabVIEW<->DIAdem Connectivity VI Kits. Um die ansonsten automatische Generierung und Einbindung von „user variable definition files“ (.vas) unter DIAdem zu umgehen, werden die gewünschten Parameter über eigens hierfür angelegte Gruppen ausgetauscht. Dieses ermöglicht dem Programmierer eine einfache und übersichtliche Handhabung der unter DIAdem für den Algorithmus lokal zu verwendenden Daten.

In den Gruppen „VARIABLES“ und „RESULTS“ werden die Hin- und Rückgabe-parameter übergeben.

In der folgenden Beispielapplikation wird auf den Daten eines gespeicherten Messkanals eine FFT ausgeführt und unter dem in „RESULTS/FFT_OUT“ übergebenen Dateinamen gespeichert.

Die Registrierung der neu definierten Funktion zur FFT Analyse in das Saturn Studio II erfolgt über einen einfachen Eintrag in einer ASCII basierten Definitionsdatei unter Angabe der entsprechenden Übergabeparameter. Diese müssen den Definitionen der Parameter in dem erstellten vbs-Script entsprechen.

 

Auszug aus der Definitionsdatei functions.ini:

… FUNCTION_23] GROUP=2 NAME="FFT" DESC="Simple FFT" DEST="DIADEM"                        CALL="c:\\Saturn2\\Sequencer\\FFT.vbs" INPUT=1 I_NAME_1="SIGNAL_IN" I_TYPE_1=1 1-File OUTPUT=1 O_NAME_1="FFT_OUT" O_TYPE_1=1 …

aufzurufende Applikation Funktionsscript           1-File

 

Saturn Studio II lädt nach dem Programmstart die in dieser Datei aufgeführten Definitionen und erweitert die im Sequenzer zur Auswahl angebotene Funktionsliste entsprechend. Der Anwender kann die neu definierte Funktion nun in eigenen Sequenzen verwenden.

Interne Realisierung der DIAdem Funktionsaufrufe in LabVIEW

Wird eine entsprechend definierte Funktion innerhalb einer Sequenz aufgerufen, werden innerhalb des Saturn Studio II folgende Aktionen durchgeführt.

• Starten von DIAdem, falls noch nicht gestartet
• Anlegen der Gruppen „VARIABLES“ und „RESULT“
• Übergabe aller Parameter an die Gruppen „VARIABLES“ und „RESULT“
• Ausführen der entsprechenden vbs-Datei unter DIAdem
• Auslesen der Parameter aus der Gruppe „RESULT“ (Rückgabewerte)
  

Anwendung

Neben der einfachen Integration eigener vbs-Routinen und Reports in den Messablauf können in den Sequenzen auch selbst definierte LabVIEW Routinen und DLL Funktionen eingebunden werden. Die Kombination dieser Werkzeuge ermöglicht eine anwendungsbezogene Programmierung des Saturn Studio II, die bis zur Gestaltung eigener grafischer Oberflächen reicht. Sämtliche definierten Sequenzen und Zuordnungen können beim Systemstart automatisch geladen werden, so dass z.B. für einen Endanwender an einem Prüfstand eine in sich geschlossene und optimierte „RunTime“ Applikation zur Verfügung steht.

Ausblick

Zur flexibleren Handhabung von Übergabeparametern und auch größeren Datenmengen wird derzeit eine DLL entwickelt, die den Austausch beliebiger Parameter durch Einsatz von VARIANTs applikationsübergreifend zwischen LabVIEW, DIAdem und eigenen Programmen ermöglicht. Diese wird mittelfristig den Kommunikationsweg über die Gruppendefinitionen ersetzen und eine effizientere Einbindung von DIAdem basierten Funktionen in Saturn Studio II ermöglichen.  

Zusammenfassung

Die Anbindung von DIAdem an das Messdatenerfassungstool Saturn Studio II für „Saturn“ Transientenrekorder der AMO GmbH ermöglicht dem Anwender eine einfache und flexible Integration von automatisierten Datenauswertungen und Reportgenerierungen innerhalb der Saturn Studio Oberfläche. Der frei programmierbare Sequenzer gestattet neben den vordefinierten Funktionen auch die Einbindung unter DIAdem selbst erstellter Auswertealgorithmen und Reports.

Author Information:
Dipl.-Ing. Jürgen Martini
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