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Embedded Design

VIP 2016

Der rasche Fortschritt des Internet of Things und der zunehmende Druck, mit weniger Budget immer mehr zu erreichen, lassen neue Technologien heute schneller als jemals zuvor aus dem Boden wachsen. Darüber hinaus haben auch Kosten und Risiken bei der Erstellung qualitativ hochwertiger Embedded-Systeme zugenommen und viele Unternehmen gelangen an den Rand ihrer Kapazitäten. In der Vortragsreihe „Embedded Design” wird anhand von Anwendervorträgen und anschaulichen Beispielen aus der Industrie erläutert, wie Sie in Ihrem Unternehmen aktuelle Herausforderungen meistern.


Mittwoch, 11:30 – 18:00 Uhr

11:30 – 12:15

Integrating C/C++ and LabVIEW on NI Linux Real-Time Embedded Hardware

Eleni Tragousti, Robert Halas, National Instruments
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12:15 – 13:00 Generisches Prüfmittel zur Ansteuerung und Regelung von DC- und BLDC-Motoren

Benjamin Will, Sebastian Meinen, Continental Automotive GmbH
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13:00 – 14:30 Mittagspause/Besuch der Ausstellung
14:30 – 15:15 Entwurf einer Leistungselektronik für eine Stromquelle: von der Spice-Simulation bis zu Implementierung der Hardware

Martin Kroschk, EAAT GmbH Chemnitz
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15:15 – 16:00 PROFINET-Implementierung im Rahmen der Entwicklung eines intelligenten, selbstlernenden Teigkneters

Jens Holtkötter, Fraunhofer IEM
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16:00 – 16:30 Kaffeepause/Besuch der Ausstellung
16:30 – 17:15 Dynamischer Prüfstand für bürstenlose Gleichstrommotoren

Carsten Pabst, Berghof Testing
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17:15 – 18:00 Beyond Inspection: Unlocking Performance for Vision on THE CompactRIO Platform

Peter Simandl, National Instruments
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Mittwoch, 11:30 – 12:15
Integrating C/C++ and LabVIEW on NI Linux Real-Time Embedded Hardware

Eleni Tragousti, Robert Halas, National Instruments

Developing software for an embedded control application is hard, and the combination of growing software complexity, tighter release schedules, and higher quality expectations are only making it harder. Creating an application architecture that meets these demanding requirements while balancing the needs for performance, flexibility, and reliability can be a challenge for even the most experienced LabVIEW developers. The Distributed Control and Automation Framework (DCAF) (formerly known as TBDF) is an open-source project with a mission to simplify the development of LabVIEW control applications. The framework combines out-of-the-box functionality, powerful points of extension, and a correct-by-construction methodology and packages them in a way that is accessible to both new and experienced LabVIEW developers. This session will provide an overview of DCAF using real-world application examples and a demo. Attendees will also learn how to get started with the framework, and how they can get involved in the community.

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Mittwoch, 12:15 – 13:00
Generisches Prüfmittel zur Ansteuerung und Regelung von DC- und BLDC-Motoren

Benjamin Will, Sebastian Meinen, Continental Automotive GmbH

Auf Basis des sbRIO-9627 haben wir ein kompaktes und skalierbares Prüfsystem für die Ansteuerung und Regelung von DC- und BLDC-Motoren entwickelt.

Implementierte Motorkommutierungsalgorithmen:
- Blockkommutierung
- Sinuskommutierung
- Feldorientierte Kommutierung inkl. Feldschwächreglung
- Stromgeregelter sensorloser Betrieb

Implementierte Rotorpositionssensorik:
- SIN/COS Geber (z. B. AMR/GMR, Resolver)
- Inkrementalgeber über SSI
- Integrierte Sensoren mit SENT Schnittstelle
- Berechnung der Drehzahl über Tracking-Loop-Regelkreis

Weitere Features:
- Reglerkaskade (Drehmoment, Drehzahl, Lage)
- PWM synchrone Datenerfassung (Center Aligned PWM)
- Deterministische Lastzyklengenerierung von allen Regelgrößen
- Stand-alone-Betrieb auch ohne PC möglich"

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Mittwoch, 14:30 – 15:15
Entwurf einer Leistungselektronik für eine Stromquelle: von der Spice-Simulation bis zu Implementierung der Hardware

Entwurf einer Leistungselektronik für eine Stromquelle: von der Spice-Simulation bis zu Implementierung der Hardware
Martin Kroschk, EAAT GmbH Chemnitz

Zur Erzeugung eines mit bis zu 20 kHz alternierenden Magnetfeldes wurde eine Stromquelle mit ausgangsseitigem Serienschwingkreis entwickelt. Dabei sind Stromstärke und Frequenz in weiten Grenzen einstellbar. Hierzu werden zwei IGBT-Endstufen mit einem General Purpose Inverter Controller (GPIC) angesteuert. Dem GPIC wurde eine zusätzliche Tochterplatine zur Seite gestellt, auf der neben dem Signalrouting auch zusätzliche schnellere ADCs vorgesehen sind.

Der auf dem GPIC befindliche FPGA übernimmt die Stromregelung der Quelle. Hierzu zählen neben dem PID-Regler auch die SPI-Kommunikation mit den ADCs und die PWM-Erzeugung zur Ansteuerung der Endstufen. Die Inbetriebnahme der FPGA-Software erfolgte über eine Cosimulation mit Multisim.

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Mittwoch, 15:15 – 16:00
PROFINET-Implementierung im Rahmen der Entwicklung eines intelligenten, selbstlernenden Teigkneters

Jens Holtkötter, Fraunhofer IEM

Im Zuge der vierten industriellen Revolution steht der Maschinen- und Anlagenbau vor der Herausforderung, Anlagenkomponenten mit künstlicher Intelligenz zu versehen. Im Rahmen eines Projekts mit der Firma WP Kemper wurde eine intelligente, selbstlernende Regelung für einen Teigkneter entwickelt. Dazu wurde ein modellbasierter Ansatz zur Entwicklung der Knetphasenerkennung gewählt und mittels Hardware- und Softwarekomponenten von National Instruments implementiert.

Dieser Beitrag zeigt den Entwicklungsprozess und insbesondere die Implementierung einer PROFINET-Schnittstelle unter LabVIEW/VeriStand. Die Kommunikation mittels PROFINET wird benötigt, um die NI-Echtzeithardware mit der bestehenden Siemens SPS, die als Steuerung für den Teigkneter eingesetzt wird, zu vernetzen.

In diesem Vortrag wird anhand von Codebeispielen aufgezeigt, mit welcher Architektur und mit welchen Tricks man eine solch außergewöhnliche Performance in LabVIEW erreichen kann.

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Mittwoch, 16:30 – 17:15
Dynamischer Prüfstand für bürstenlose Gleichstrommotoren

Carsten Pabst, Berghof Testing

Im Dauerlauftest werden mehrere Gleichstrommotoren asynchron parallel getestet. Die an den Prüfling gekoppelte Lasteinheit ermöglicht sowohl passives und aktives Lastverhalten, als auch eine Kombination aus beidem, um dynamische Fahrprofile nachzubilden. Möglich ist das durch die Nutzung von NI-PXI-Real-Time-Technologie, Bosch-Rexroth-Lastmaschinen und der NI SoftMotion Toolkits, die mittels der Berghof Testing Software schnelle Regelvorgänge ermöglichen. Kombiniert mit Prüflingsansteuerung und entsprechender Sensorik werden so komplexe und hochdynamische Prüfsequenzen realisiert, die sich einfach und flexibel zusammenstellen lassen.

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Mittwoch, 17:15 – 18:00
Beyond Inspection: Unlocking Performance for Vision on THE CompactRIO Platform

Peter Simandl, National Instruments

Vision plays a key role in many Industrial Internet of Things applications for quality control, traceability, and alignment, where visual data is often shared and synchronized with motion control and measurement systems. With the unrivaled performance and integration capabilities of the CompactRIO platform, machine vision and motion control subsystems can be combined within the same controller, which improves performance, and simplifies overall system complexity. In this session, learn more about the unique capabilities of the CompactRIO platform as it applies to vision applications, and the key applications this technology enables.

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Donnerstag, 10:30 – 11:15
Use #Bookmarks – Get Your Review Docs for Free!
Daniela Biberstein, Matthias Kubli, Helbling Technik AG

Seit sieben Jahren entwickeln wir mit LabVIEW Applikationen zur Datenerfassung und Auswertung von Versuchen im Bereich der pharmakologischen Forschung. Unser größtes Messsystem erfasst in wenigen Minuten bis zu ein GB an komplexen Daten von 384 parallelen Versuchen. Die Anzeige und Auswertung dieser Daten erfolgt in Sekundenbruchteilen parallel für alle 384 Experimente. Als Beispiel für eine komplexe Anwendung wurde die zugehörige Auswertesoftware DataControl 384 auf der NI VIP 2014 während der Keynote vorgestellt. In diesem Vortrag wird anhand von Codebeispielen aufgezeigt, mit welcher Architektur und mit welchen Tricks man eine solch außergewöhnliche Performance in LabVIEW erreichen kann.

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Donnerstag, 11:15 – 12:00
Pentomino Solver – Lösung eines 3D-Puzzles per Bruteforce
Erik Brenncke, Daimler AG

Pentomino Solver löst ein gegebenes 3D-Puzzle, indem es 25 gleiche Pentominos zu einem Kubus zusammenfügt. Durch Probieren aller möglichen Kombinationen von Pentominos zueinander werden sämtliche Lösungen gefunden. Fortschritt und Lösungen werden in 3D dargestellt. Die Software basiert auf der Producer/Consumer-Architektur. Der Kernalgorithmus verwendet einen Software-Stack, welcher mit einer Queue umgesetzt wird.

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Donnerstag, 13:30 – 14:15
A Complete Toolchain of Continuous Integration for LabVIEW
Ulf-Hendrik Hansen, WERUM Software & Systems

Continuous integration is one of the most essential practices for achieving high standards of software development quality. Testing and quality assurance in the LabVIEW ecosystem depend on various tools. We show a scalable CI-framework for source-code control, automated build processes, requirements management, and automated unit testing for projects of any LabVIEW version and configuration. This Jenkins-controlled service environment seamlessly integrates SVN, Requirements Gateway, VI Package Manager as well as SonarQube and Nexus for test results and artifact management.

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Donnerstag, 14:15 – 15:00
Eine serviceorientierte Funktionstestarchitektur auf Basis des LabVIEW Actor Framework
Michael Thimm, Matthias Kresel, SEN - System Entwicklung Nordhausen GmbH

Für die Inbetriebnahme automatisierter Funktionstests ist die Entwicklungsdauer der Prüfsoftware vor allem in modularen Hardwareumgebungen ein kritischer Zeitfaktor. Das in diesem Beitrag beschriebene Framework stellt aus dem LabVIEW Actor Framework durch Vererbung gewonnene und mit zusätzlicher Funktionalität angereicherte Klassen bereit, die die Entwicklung von Funktionstests vereinfachen. Grundlagen einer so erstellten Funktionstestsoftware sind voneinander unabhängige spezialisierte Actor-Bäume, die über einen Haupt-Actor verbunden sind.

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Donnerstag, 15:30 – 16:15
Implement State Machines Using the Actor Framework: The State Actor
Oliver Wachno, Bürkert Werke GmbH

Das Actor Framework eignet sich hervorragend dazu, skalierbare und flexible Applikationen zu erstellen. Es stellt in der Zwischenzeit eines der komplexeren De-facto-Standard-Entwurfsmuster für die fortgeschrittene LabVIEW-Programmierung dar. Die Statemachine/der Zustandsautomat ist ein weiteres, schon altbewährtes Entwurfsmuster zur Steuerung von Abläufen in Programmen. Der State Actor stellt eine Zusammenführung beider Entwurfsmuster dar. Der Vortrag soll zeigen, wie der State Actor eingesetzt werden kann.

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Donnerstag, 16:15 – 17:00
CS++ - An NI Actor Framework based Class Library
Holger Brand, Dennis Neidherr, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

CS++ is a class library based on NI’s Actor Framework, to be used for FAIR experiment control systems. CS++ extends the Actor Framework with base classes and concrete implementations for device control and distributed communication using abstract process variables, with derived classes for Shared Variable and DataSocket communication, and a central message logger. It allows for interactive launching of actor objects preconfigured in a database, and introspection allows for interactive dispatching of Actor Messages.

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