Entwicklung eines Gerätes zur Fernwartung von Systemen unter Verwendung eines Mikrocontrollers, Modemchipsatzes und Multitasking-Betriebssytemes

Diplomarbeit von Michael Carstens-Behrens

Einleitung:

Ein großes Anwendungsgebiet der Elektrotechnik ist das rechnergestützte Messen, Steuern und Regeln sowie die Überwachung, Wartung und Diagnose in den verschiedensten Einsatzgebieten. In vielen dieser Bereiche läßt sich ein zu steuernder Prozeß nicht vollständig automatisieren. Er bedarf also des Eingreifens durch den Menschen. Ein Beispiel hierfür ist der Betrieb von Windkraftanlagen, deren Funktion von einer zentralen Stelle aus überwacht wird. Diese Anwendung fällt in den Bereich von Remote-Control, welche die komplette Kontrolle eines Systems ferngesteuert ermöglicht. Als Kommunikationskanal hierfür stehen verschiedene Medien wie z.B. Funkübertragung oder Datennetze zur Verfügung. Ein Anwendungsfall von Remote-Control wird in dieser Diplomarbeit behandelt: Die Fernwartung von Systemen über die Telefonleitung. Die Firma Linotype-Hell, in der die Diplomarbeit durchgeführt wurde, entwickelt und produziert Geräte zur Druckvorlagenherstellung. Ihre Produktpalette umfaßt eine Vielzahl von Scannern, Bildverarbeitungsrechnern und Imagesettern zur Belichtung von Folien zur Druckwalzenherstellung. Diese technisch sehr komplexen Geräte werden weltweit vertrieben. Als Dienstleistung unterhält die Firma Linotype-Hell ein weltweites Servicenetz. Für die Wartung steht dem Service bei den meisten Geräten eine Diagnoseschnittstelle zur Verfügung, an die vor Ort ein Debug-Terminal angeschlossen wird. Die Idee für diese Diplomarbeit war es, einen direkten Zugriff auf diese Schnittstelle von einem der Werke in Kiel oder Eschborn bzw. einer Service-Niederlassung aus zu ermöglichen. Damit wäre eine Service-Unterstützung durch Fernwartung möglich. Für eine solche Fernwartung ist eine Verbindung zwischen Diagnoseschnittstelle und einem Service- Rechner erforderlich. Als Kommunikationskanal bietet sich das i.d.R. leicht zugängliche und weltweit vorhandene Telefonnetz an. Zusätzlich ist eine Ankopplung der Diagnoseschnittstelle an die Telefonleitung notwendig. Dieses ließe sich durch ein Gerät umsetzen, das folgende Möglichkeiten bietet:

- Kommunikation über Modem und serielle Schnittstelle.

- Steuerung des Verbindungsaufbaus über das Modem.

- automatische Konfiguration der Kommunikation inklusive Fehlerkorrektur.

Für die Realisierung eines solchen Gerätes bietet sich als Hauptkomponente ein integrierter Modemchipsatz an. Dieser Chipsatz ist an einen Mikrokontroller gekoppelt, der den Verbindungsaufbau und die Kommunikation steuert. Ein Multitasking-Betriebssystem bietet sich als Kern der Software an, da parallel eine Kommunikation nach zwei Seiten und zusätzlich eine Ablaufsteuerung des Gerätes erfolgen muß. In der Anwendung kann der Kunde bei einer Betriebsstörung eine Verbindung zur nächsten Service-Niederlassung der Firma Linotype-Hell aufnehmen. Von dort wird eine Ferndiagnose vorgenommen. Kann der Fehler nicht direkt korrigiert werden, wird entsprechend ausgerüstetes Servicepersonal entsandt. Sofern die Diagnose-anforderungen die Möglichkeiten vor Ort überschreiten, kann das Servicepersonal das Gerät verwenden, um ein Werk der Firma Linotype-Hell direkt anzuwählen. Die Entwicklungsabteilungen könnten so die Serviceeinsätze effektiv unterstützen. Diese Möglichkeiten bestehen weltweit und können in einigen Fällen die teure Entsendung von Servicepersonal überflüssig machen. Zusätzlich läßt sich die Ausfallzeit des betreffenden Gerätes verkürzen. In der vorliegenden Arbeit wird im Rahmen einer Projektierung zunächst ein Realisierungskonzept erarbeitet, für dessen Umsetzung eine Projektplanung erstellt wird. Die Realisierung beginnt mit der Entwicklung der Hardware, auf die die Entwicklung der Software aufsetzt. Das Gerät wird anhand der Anforderungsanalyse getestet. Abschließend werden Möglichkeiten zur Weiterentwicklung des Gerätes diskutiert.

Inhaltsverzeichnis: