Das System ADwin: Einfach mehr Echtzeit 

ADwin-Systeme basieren auf dem Prin­zip eines Prozess­rechners, der höchste Effi­zienz und Zuver­lässig­keit in zeit­kritischen Anwen­dungen wie z.B. in Rege­lungen und Steue­rungen gewähr­leistet. Die Anwen­dungen laufen auf der system­eigenen CPU in Echt­zeit im kHz- bis MHz-Bereich und mit einer nano­sekunden­genauen Präzi­sion.

Signale von ana­logen/digi­talen Ein- und Aus­gängen sowie digi­talen Schnitt­stellen werden in jedem einzel­nen Abtast­schritt von der 64-Bit-Floating-Point CPU direkt im System schnell verar­beitet und darauf reagiert.

Es gibt eine klare Aufgabenteilung:

  • Auf ADwin wird der zeit­kritische, schnelle und deter­minis­tische Teil der Anwen­dung zyklisch ausge­führt, unab­hängig von einem PC und dessen Auslas­tung.
  • Auf einem über Ethernet verbun­denen PC erfolgt die Visu­alisierung, Bedie­nung und Daten­speicherung. Für diese Kommuni­kation zwischen ADwin und PC gibt es eine Daten-Schnitt­stelle für alle ADwin-Systeme zu einer großen Aus­wahl verschie­dener gängiger PC-Programme.
  • Zusätz­lich stehen bei Bedarf mehrere Schnitt­stellen für eine SPS-Kommuni­kation und auch ein Boot­loader für einen Stand-alone-Betrieb bereit.

Für die Program­mierung der Systeme gibt es die Echtzeit-Entwicklungs­umgebungen ADwinC und ADbasic. Für Modell-basierte Entwick­lungen mit Matlab /Simulink steht das ADwin-Blockset ADsim zusammen mit ADsimDesk bereit.

Bedien­ober­flächen können in .NET, c/c+, Python, Labview und vielen anderen Umge­bungen gestal­tet werden.

ADwin steht für flexible, stabile und präzise Echtzeitlösungen.

Aufgabenteilung: PC mit ADwin-Treiber, ADwin-System für Echtzeit-Regelung, geregelter Prüfstand
Aufgabenteilung: PC mit ADwin-Treiber, ADwin-System für Echtzeit-Regelung, geregelter Prüfstand

Details im System ADwin

Grund­sätzlich besteht ADwin aus Hardware und Software, die zusammen mit einem PC ein leistungsstarkes und flexibles Gesamtsystem ergeben:

ADwin-Hardware, IOs, Schnittstellen

Echtzeit­fähige Sys­teme mit CPU für prä­zise, deter­minis­tische Prozess­bear­beitung: Analoge / digitale Signale, Zähler und Schnitt­stellen

Software zur Echtzeit-Entwicklung

Leistungsstarke Entwicklungsumgebung, übersichtliche Visualisierung, stabile Echtzeit auch bei Datenaustausch

Echtzeit-Ent­wick­lungs­umge­bungen
ADbasic und ADwinC

benutzer­freundliche Tools für die ein­fache und effi­ziente Pro­gram­mierung zeit­kriti­scher Echtzeit­anwen­dungen

Matlab / Simulink und ADwin

Modellbasierte Entwicklung und Ausführung von Simulink-Modellen in Echtzeit auf ADwin-Systemen

ADwin-Echtzeit-Betriebs­system

Deterministisches ADwin-Echtzeit-Be­triebs­sys­tem für schnelle Signal­ver­arbei­tung mit Mikro­sekun­den-Zyklus­zeit und Nano­sekun­den-Präzi­sion

Daten-Schnittstelle

Echtzeitfähige Kommunikation und Datenaustausch zwischen ADwin und dem PC, mit individuell erstellten Bedienoberflächen

Bootloader

Unabhängiger Systemstart und Prozessausführung direkt auf dem ADwin-System – ganz ohne PC-Anbindung

Zusätzlich zum ADwin-System bietet Jäger Messtechnik Ihnen als unserem Kunden Dienstleistungen für kundenspezifische Projekte, individuelle Software, sowie Beratungen, Workshops und Schulungen.

ADwin-Hardware: CPU, Ein-/ Ausgänge, Schnitt­stellen

Entsprechend des Konzeptes eines Prozess­rechners ist der Prozessor im ADwin-System direkt mit den analogen / digitalen Ein-/Aus­gängen und allen Schnitt­stellen verbunden. Dieser über­nimmt die gesamte Echt­zeit­verar­beitung und garan­tiert eine deter­minis­tische Abarbei­tung aller Mess- und Regelungs­aufgaben – im kHz- bis MHz-Bereich, mit Präzision im Nanosekundenbereich.

In jedem Zyklus liest der Prozessor Eingangs­signale, verar­beitet sie sofort weiter und gibt Ergeb­nisse aus oder nutzt sie intern. Alle Daten können am PC dargestellt und gespeichert werden.

Die integrierte CPU ist ein 64-Bit-Floating-Point-Prozessor mit 1  GB Speicher. Die Anbindung an den PC erfolgt über die bewährte ADwin-Datenschnittstelle auf Basis einer 1 Gbit-Ethernet-Schnittstelle.

Der Prozessor ist direkt mit allen E/As und Schnittstellen wie analogen / digitalen Ein-/Ausgängen, Zählern sowie CAN/CAN-FD, SPI, SENT, LIN etc. verbunden.

Wichtig ist: Alle Anwendungen im ADwin-System werden in der systemeigenen CPU in Echtzeit absolut deterministisch ausgeführt, unabhängig vom PC und dessen Auslastung. Typische Anwendungen sind Messdatenerfassung mit Online-Analysen, Steuerungen und Regelungen, flexible adaptive Signalgeneratoren.

Die aktuellen ADwin-Systeme sind ADwin-Pro II, ADwin-Gold III und ADwin-X.

ADwin-Pro II mit CPU T12 und zahlreichen Ein- und Ausgangsmodulen
PC mit GUI steuert das laufende ADwin-System, das eigenständig den Prüfstand regelt

Software zur Echtzeit-Entwicklung

Typische Anwendungen gliedern sich in einen echtzeitkritischen Teil auf dem ADwin-System, sowie in die nicht echtzeitkritische Visualisierung, Bedienung und Datenablage auf dem PC unter Windows oder Linux.

Für den echtzeitkritischen Teil bieten die Entwicklungsumgebungen ADbasic und ADwinC den Anwendern zwei alternative leistungsstarke Werkzeuge für eine Editor basierte Programmierung.

Auf Basis von Matlab / Simulink ermöglicht ADsim / ADsimDesk eine grafische modelbasierte Entwicklung. Komplexe Modelle laufen auf ADwin-Systemen schnell und deterministisch im kHz- bis MHz-Bereich.

Die von ADbasic / ADwinC / ADsim erzeugten Programme laufen als sogenannte Prozesse auf dem lokalen Prozessor des ADwin-Systems. Die zyklische Ausführung dieser Prozesse wird durch das ADwin-Betriebssystem nanosekunden genau verwaltet.

Alle ADwin-Prozesse nutzen eine einheitliche Schnittstelle zur Datenübertragung, einerseits untereinander auf dem ADwin-System, und weiterhin zwischen diesen Prozesse und der Bedien-Software auf dem PC unter Windows oder Linux.

ADbasic-Oberfläche auf einem Monitor mit Echtzeit-Code

ADbasic und ADwinC für die Echtzeit-Entwicklung

Mit den Entwicklungsumgebungen ADbasic oder ADwinC lassen sich leistungsstarke Programme (Prozesse) für ADwin-Systeme erstellen. Mit ADbasic und ADwinC erzeugte Programme laufen mit Zykluszeiten im Mikrosekundenbereich, mit einer nanosekundengenauen Präzision. Der Anwender behält dabei die volle Kontrolle über das Timing dieser Prozesse.

Beide Umgebungen bieten eine editorbasierte, benutzerfreundliche Oberfläche, die einen schnellen Einstieg ermöglicht. Programme lassen sich einfach erstellen, schnell kompilieren und in kurzen Entwicklungszyklen testen. Die Programme sind in Sekunden kompilierbar und unterstützen somit iterative Entwicklung. Die Entwicklungsumgebungen eignen sich sowohl für Einsteiger als auch für erfahrene Entwickler. Alle kompilierten Programme dürfen an Kunden weitergegeben und vertrieben werden.

Dank deterministischer und schneller Ausführung eignen sich ADbasic und ADwinC sowohl für einfache als auch für komplexe Anwendungen. Die Programme laufen unabhängig und lassen sich direkt über ADwin-Treiber laden und starten. Zusätzlich ist die Kommunikation mit PC-Software möglich – für nahtlose Systemintegration.

ADwinC wurde als Entwicklungsumgebung für ADwin-Systeme mit unseren T12/T12.x-Prozessoren eingeführt und unterstützt damit alle aktuellen Systeme ADwin-Pro-II, ADwin-Gold III und ADwin-X-A20. ADwinC wird als Plugin für Microsoft Visual Studio angeboten.

Die Entwicklungsumgebung ADbasic ermöglicht die Programmierung der aktuellen ADwin-Systeme sowie alle älteren Modelle mit den Prozessoren T9, T10, T11 und davor.

Matlab / Simulink in Echtzeit

Die Kombination von MATLAB / Simulink mit ADwin-Systemen eröffnet vielfältige Möglichkeiten für die Entwicklung und Echtzeit-Ausführung modellbasierter Anwendungen mit komplexer Mathematik. Simulink-Modelle laufen direkt auf der systemeigenen CPU von ADwin – absolut deterministisch, im kHz- bis MHz-Bereich und mit nanosekundengenauer Präzision.

Das ADsim-Blockset für Simulink erlaubt die Erstellung von Modellen, die in Echtzeit auf ADwin-Systemen ausgeführt werden. Dabei kann der generierte Echtzeit-Code in Sekundenschnelle kompiliert und getestet werden, was eine effiziente, schrittweise Entwicklung mit kurzen Testzyklen ermöglicht – ideal für iterative und agile Entwicklungsprozesse.

Die Entwicklungsphase unterstützt ADsimDesk mit einer intuitiven Bedienoberfläche. Es erleichtert die Handhabung des Systems, ermöglicht die Visualisierung interner Modellgrößen und Messdaten und erlaubt direkte Interaktionen mit laufenden Echtzeitprozessen.

Für die Anbindung an bestehende PC-Software sorgen ADwin-Treiberschnittstellen. Diese ermöglichen eine nahtlose Kommunikation zwischen auf ADwin laufenden Simulink-Modellen und externen PC-Anwendungen, etwa in Python, .NET, C#, LabVIEW oder MATLAB. So lässt sich die modellbasierte Echtzeitentwicklung flexibel in unterschiedlichste Systemumgebungen integrieren.

Für reine Matlab-Anwendungen auf dem PC (ohne Simulink) in Kombination mit ADwin-Systemen steht die Datenschnittstelle ADlab als Software-Toolbox bereit. Typische Anwendungen sind Messdatenerfassung von analogen und digitalen Signalen im kHz- bis 50 MHz-Bereich, komplexes Triggern, Datenreduktion und Signal-Vorverarbeitung auf ADwin in Echtzeit. Adaptive Arbitrary-Signalgenerierung und Experimentsteuerung sind weitere Anwendungen. Die Bedienung und Visualisierung der Daten erfolgt direkt in Matlab auf dem PC.

In den Programmiersystemen ADbasic, ADwinC und/oder ADsim erstellte Programme können auf dem ADwin-System durch das Multitasking-Betriebssystem parallel ausgeführt werden.

Simulink-Modell mit ADsim-Blöcken
ADsimDesk zeigt Werte und Kurven des laufenden Simulink-Modells
Prinzipschaltbild des ADwin-Betriebssystems

ADwin-Echtzeit-Betriebs­system

Das Betriebs­system für den Prozessor des ADwin-Systems wurde auf das Erreichen kürzes­ter Reaktions­zeiten opti­miert.

Der Echtzeit­kern verwaltet parallele Prozesse mit wähl­baren Prioritäts­stufen, die im Multitasking-Verfahren ablau­fen. Die Prozesse werden auf der CPU T12 durch eine interne Zeit­basis (1 ns Auflö­sung) oder von externen Events (Trigger) gesteuert. Zu beachten ist die extrem kurze Reaktions­zeit von weniger als 200 Nano­sekun­den bei einem Wechsel von einem niedrig- zu einem hoch­priorisierten Prozess.

ADwin-Systeme haben in allen Ausführungen eine einheitliche und bewährte Datenschnittstelle. Die Datenschnittstelle besteht auf der ADwin-Seite aus einem Kommunikationsprozess; er verwaltet auf der ADwin-Seite den Datenfluss parallel zu den eigentlichen Aufgaben.Als Gegenstück auf der PC-Seite steht ein Treiberschnittstellen-Paket in Form einer Software-Erweiterung zur Verfügung. Die technische Basis ist eine 1 Gbit-Ethernet-Schnittstelle.

Dieser Datenaustausch stört zu keiner Zeit die Echtzeitfähigkeit der ADwin-Systeme.

ADwin kommuniziert mit vielen Treibern: Visual Studio, Excel, python, Java, Matlab und viele mehr

Daten-Schnittstelle zur Anbindung von ADwin an den PC

Datenaustausch, Kommunikation und Bedienung über die PC-Oberfläche.

ADwin-Systeme bieten eine leistungsfähige Schnittstelle für den Datenaustausch und die Kommunikation mit einem PC – für Bedienung, Visualisierung und Interaktion über eine PC-Oberfläche. Während auf dem ADwin-System Programme in Echtzeit laufen, übernimmt der PC die Benutzerführung und Darstellung der Daten.

Für einfache Anwendungen stehen benutzerfreundliche Tools wie ADtools oder ADsimDesk zur Verfügung. Darüber hinaus lassen sich individuelle Bedienoberflächen frei gestalten – z. B. in Python, .NET, C#, LabVIEW, MATLAB u. a. Umfangreiche Treiberbibliotheken ermöglichen dabei eine komfortable und flexible Anbindung an das ADwin-System.

Ein wesentlicher Bestandteil des ADwin-Echtzeitkonzepts ist der zuverlässige und kontinuierliche Datenaustausch zwischen PC und ADwin, ohne Beeinträchtigung der Echtzeitverarbeitung. Die Kommunikation erfolgt über Ethernet und kann bei Bedarf passwortgeschützt eingerichtet werden. Auf ADwin läuft ein kontinuierlicher Kommunikationsprozess, der über eine einheitliche PC-Treiberschnittstelle angesprochen wird.

Ein einzelnes ADwin-System kann gleichzeitig von mehreren PCs angesprochen werden, ebenso kann ein einzelner PC mehrere ADwin-Systeme parallel bedienen   für maximale Flexibilität in verteilten Anwendungen.

Die ADwin-Treiber bieten eine Vielzahl an Funktionen:

  • Beidseitiger Datenaustausch von Variablen, Arrays und Daten
  • Das Booten des Systems und das Laden von Prozessen
  • Das Starten, Stoppen und Überwachen von Prozessen
  • Zugriff auf Systemvariablen und Ressourcen

Dabei bleibt die Echtzeitfähigkeit der laufenden Prozesse stets vollständig erhalten.

Diese durchdachte Architektur – mit einer leistungsfähigen Echtzeit-CPU auf ADwin-Seite und flexibel gestaltbarer PC-Oberfläche – ermöglicht reaktionsschnelle, zuverlässige und benutzerdefinierte Anwendungen. ADwin eignet sich daher besonders für Aufgaben mit hohen Anforderungen an Präzision, Echtzeitverhalten und individuelle Interaktion.

Bootloader für ADwin-Systeme

Der ADwin-Bootloader macht Ihr ADwin-System eigenständig: Nach dem Einschalten startet das ADwin-System autonom, lädt und startet vorgefertigte Prozesse, ganz gleich ob mit oder ohne Verbindung zu einem PC. Zum Bootloader-Paket gehören außerdem ein EEPROM, ein Flash-Speicher, eine Schnittstelle zu Speichermedien.

Das Paket ADwin-Bootloader enthält folgende Komponenten:

  • ADwin-Bootloader: Der ADwin-Bootloader lädt das Betriebssystem und startet ausgewählte ADbasic-Prozesse beim Starten der ADwin-Hardware automatisch.
  • EEPROM und Speichermedium: Die Schnittstelle zu EEPROM und Speichermedium erlaubt, aus ADbasic heraus Daten in das EEPROM oder ein extern angeschlossenes Speichermedium des ADwin Ethernet Interface zu schreiben und wieder zu lesen. Externe Speichermedien ermöglichen das dauerhafte Abspeichern von Daten während des Betriebs, um sie später vom PC aus zu lesen und auszuwerten.
  • Programm ADethflash: Das Programm ADethflash setzt Einstellungen für ADwin-Bootloader, EEPROM und Speichermedium.
ADwin-Gold mit Bootloader kann eigenständig arbeiten
ADwin-Logo

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Kontakt

E-Mail: info@ADwin.de
Telefon: +49 6251 9632-0