SPS in der Fahrzeugtechnik Automation trifft Automotive

Eine SPS im Kraftfahrzeug? Das geht ja gar nicht – da gibt es doch all die Hersteller für Kfz-Steuergeräte, die konfigurierbare Hardware anbieten. Im Prinzip ja, aber leider sind gerade die Sensoren oder Aktoren nicht ansteuerbar, die der Entwickler genau für sein aktuelles Projekt benötigt. Dieser Beitrag gibt einen kleinen Einblick in neue Möglichkeiten des Rapid Prototyping für mechatronische Systeme auf der Basis von Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS).

Da bei modernen SPS-Systemen eine weitreichende Konfigurierbarkeit der I/O-Schnittstellen selbstverständlich ist, können solche Systeme viel unproblematischer die vielfältigen Anforderungen hinsichtlich Sensorik und Aktorik erfüllen, als dieses bei Universalsteuergeräten der Fall ist. Die Integration der Prototyping-Systeme erfolgt über die jeweiligen bevorzugten Systemschnittstellen – im vorliegenden Fall CAN. Neben dem Haupteffekt, der Bereitstellung einer universellen Plattform als Alternative zu einem konventionellen Steuergerät, ließ sich der Ansatz ebenfalls für die automatisierte Validierung von Gesamtsystemen einsetzen. Darüber hinaus ist auch der HiLGedanke in andere Bereiche übertragbar. Kaum eine andere Branche als die Fahrzeugindustrie hat vergleichbar hohe Anforderungen an neue Produkte und Komponenten der Zulieferer. Während des gesamten Automobillebens sind höchste Zuverlässigkeit und Robustheit gefordert. Anspruchsvolle Hard- und Software setzen komplexe mechatronische Systeme in Bewegung und ermöglichen Funktionen, die vor Jahren noch undenkbar gewesen sind. Um die erwartete hohe Qualität zu erreichen, müssen bereits in den frühen Entwicklungsphasen Protoypen entwickelt werden, um den genauen Aufbau der Hardware und der Software- Funktionen unter realitätsnahen Randbedingungen zu evaluieren. Vor dem Hintergrund immer kürzerer Entwicklungszeiten werden höhere Anforderungen in Richtung Widerverwendbarkeit von Code und Design gestellt. Dies wird gerade bei komplexen mechatronischen Systemen wie Dach-, Sitz- oder Schließsystemen bedeutsam und stellt immer wieder die Frage nach einer unkomplizierten und sicheren Implementierung von Funktionsprototypen. Durch die Entwicklung von Universalsteuergeräten und Software-Entwicklung mit Matlab/Simulink oder anderen Werkzeugen lassen sich heute schon kurze Entwicklungszyklen erreichen. Bei rein software-getriebenen Systemen können gute Entwicklungsergebnisse bis hin zu automatischer Code-Generierung und automatisierten Tests erreicht werden. Doch je mehr Sensorik und Aktorik benötigt wird und je mehr Funktionen in Hard- und Software umgesetzt werden, desto schwieriger wird eine reine Software-Lösung. Das dynamische Verhalten von Systemen sollte möglichst früh jenseits eines mathematischen Modells einbezogen werden, um eine hohe Prozesssicherheit zu erreichen. Diese Erkenntnis führte zu einem neuen Entwicklungsansatz.