OXYGEN 8.1 – Echtzeit-Leistungsanalyse und nahtlose Systemintegration

OXYGEN 8.1 ist das erste Update der OXYGEN 8.x Release-Serie. Diese Version konzentriert sich auf Echtzeit-Leistungsanalyse und eine verbesserte Integration in moderne Testumgebungen. Zu den Highlights zählen die neue OXYGEN-basierte Serverfunktionalität für Modbus und OPC UA. Zusätzlich bietet das Release erweiterte digitale I/O-Funktionen, erweiterten SDK-Support sowie zahlreiche Verbesserungen in Bedienbarkeit und Benutzerfreundlichkeit.

Neue Funktionen

• Echtzeit-Leistungsanalyse
• OPC-UA-Unterstützung
• Modbus-Server
• Phasenstarre Statistik
• Erweiterungen für die Digitalausgänge von DEWE3-OPT-DIO
• Verbesserungen bei Bedienbarkeit und Benutzerfreundlichkeit
• OXYGEN-SDK – Python-Unterstützung

Echtzeit-Leistungsanalyse

OXYGEN 8.1 führt eine neue Echtzeitoption für die Leistungsberechnung unter Linux-Distributionen ein. Der neue Realtime-Tab im Power-Group-Tool ermöglicht die schnelle UDP-Ausgabe berechneter Leistungswerte mit einer Aktualisierungsrate von bis zu 1 kHz und einer typischen I/O-Verzögerung von nur 2 Ms (max. 4 Ms).

Die Echtzeit-Leistungsberechnung läuft unabhängig von der Standard-Leistungsberechnung. Unterstützt werden alle Anschlusstypen außer „Andere“. Verfügbare Leistungskanäle sind unter anderem:

• Spannung: RMS, Spitze-Spitze, Durchschnitt
  • Strom: RMS, Spitze-Spitze, Durchschnitt
  • Wirkleistung P, Blindleistung Q, Scheinleistung S, Leistungsfaktor PF
  • Waveform-Daten der Eingangskanäle

Wenn in der Power Group definiert, stehen zusätzlich folgende Kanäle zur Verfügung:

• DC-Leistungswerte
  • Mechanische Leistungswerte
  • Wirkungsgradwerte

Einrichtung der Echtzeit-Leistungsberechnung:

1. Echtzeitberechnung in den DAQ-Hardware-Einstellungen aktivieren.
2. Realtime Power in den erweiterten Power-Group-Einstellungen aktivieren.
3. UDP-Ausgabe aktivieren, IP-Adresse, Port und Format definieren sowie die gewünschten Kanäle auswählen. Dieser Schritt legt fest, wohin die Daten übertragen werden. Eine Rückführung an den OXYGEN Ethernet Receiver ist ebenfalls möglich – über die IP-Adresse 127.0.0.1.

Beachten Sie, dass die komplette UDP-Paketbeschreibung als XML-Datei exportiert werden kann.

Abb. 1: Setup Echtzeit-Leistungsanalyse

Hinweis:

Erfordert die Softwareoption OXY-OPT-POWER-RT

OPC-UA Unterstützung

Ein weiteres Highlight dieses Releases ist die Unterstützung von Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) – einem standardisierten, plattformunabhängigen Kommunikationsprotokoll für zuverlässigen Datenaustausch. OPC UA bietet hohe Sicherheit durch Verschlüsselung, Signierung sowie Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen und funktioniert nahtlos auf Windows-, Linux- und Android-Systemen.

OXYGEN unterstützt beide Kommunikationsmodelle:

• OPC-UA Server (Publish)
• OPC-UA Client (Subscribe)

OPC-UA Server (Publish)

Erstellen und betreiben Sie einen OPC-UA-Server direkt in der OXYGEN-Messsoftware. Verfügbare Konfigurationsmöglichkeiten:

• Portnummer
  • Auswahl der Kanäle, auf die OPC-UA-Clients zugreifen können
  • Aktualisierungsrate
  • Statistik-Ausgabemodi: letzter Wert, Minimum, Maximum, Durchschnitt oder RMS

Dadurch können Messdaten effizient an externe OPC-UA-Systeme bereitgestellt werden.

Hinweis:

Erfordert die Softwareoption OXY-OPT-OPC-UA-SERVER

Abb. 2: OPC-UA Server (Publish)

OPC-UA Client (Subscribe)

Integrieren Sie externe OPC-UA-Datenströme direkt in OXYGEN, indem Sie einen OPC-UA-Client zur Kanalliste hinzufügen. Sie können entweder eine neue Verbindung konfigurieren oder einen bestehenden Endpoint laden.

Wichtige Funktionen:

• Auswahl der Zeitquelle (Client-Zeit oder Server-Zeit)
• Konfigurierbares Publishing-Intervall
• Überwachung des Serverstatus
• Speichern und Exportieren von Endpoint-Konfigurationen (CSV)

Wählen Sie flexibel aus, welche Kanäle und Daten empfangen werden sollen. Dazu gehören Messwerte, Abtastraten, Skalierungsparameter und zusätzliche Metadaten. Jeder importierte Kanal enthält detaillierte Informationen über seine ursprünglichen Eigenschaften und ermöglicht individuelle Anpassungen von Abtastrate und Skalierung.

Für sichere Anwendungen werden erweiterte Endpoint-Einstellungen für Sicherheit und Authentifizierung vollständig unterstützt. Sie können OPC-UA-Sicherheitsrichtlinien konfigurieren, Zertifikate und private Schlüssel verwalten sowie  Anmeldedaten für die Benutzerauthentifizierung verwenden. Damit lässt sich OXYGEN einfach in sichere OPC-UA-Umgebungen integrieren und erfüllt moderne IT-Sicherheitsanforderungen

Abb. 3: OPC-UA Server (Subscribe)

Modbus Server

Mit OXYGEN 8.1 erweitern wir unsere Modbus-Kommunikation um eine Modbus-Server-Funktionalität. Während bisher nur der Betrieb als Modbus-Client unterstützt wurde, können Sie jetzt direkt in OXYGEN einen Modbus-Server erstellen und betreiben, um Daten nahtlos mit externen Modbus-Clients auszutauschen.

Der integrierte Modbus-Server bietet flexible Konfigurationsmöglichkeiten:

• Definition von IP-Adresse und Port
• Auswahl des Statistikmodus: letzter Wert oder Durchschnitt
• Unterstützung synchroner und asynchroner Skalarkanäle
• Unterstützung verschiedener Datentypen: float, double, int16, int32, uint16, uint32
• Pollingraten bis zu 100 Hz
• Optionale Unterstützung von Unit Identifier
• Optionale Skalierung (Faktor und Offset) zur Wertanpassung

Zur einfacheren Integration können Konfigurationen als XML-Dateien exportiert und in Modbus-Client-Systemen verwendet werden.

Hinweis:

Erfordert die Softwareoption OXY-OPT-MODBUS-SERVER

Abb. 4: Modbus-Server

Phasenstarre Statistik

Wir haben die Statistikkanäle um einen neuen Berechnungstyp erweitert: Phasenstarr (Phase-Locked). Damit können statistische Werte auf Basis einer definierten Anzahl von Signalperioden berechnet werden. Das liefert aussagekräftigere Ergebnisse bei periodischen Signalen.

Wichtige Konfigurationsmöglichkeiten:

• Auswahl des Perioden-Quellkanals
• Definition der Anzahl der analysierten Perioden (1 bis 1000)
• Konfigurierbare Trigger-Einstellungen zur zuverlässigen Erkennung der Periodizität

Zusätzlich zu den bisherigen Statistikwerten stehen für den Berechnungstyp Phasenstarr  zwei neue Werte zur Verfügung:

• Frequenz: Frequenz der analysierten Perioden
• Periodendauer: Dauer einer einzelnen Periode

Diese Erweiterungen verbessern die Analyse periodischer Signale und sorgen für stabilere und praxisorientierte Ergebnisse.

Erweiterungen für die Digitalausgänge von DEWE3-OPT-DIO

Mit diesem Release erweitern wir die Digital-Output-Funktionen der DEWE3-OPT-DIO-Option auf Chassis-Controllern. Dadurch ergeben sich mehr Möglichkeiten für Synchronisation, Triggerung und Signalverteilung. Zusätzlich zum Standardmodus „Digital Out“ unterstützen die Digitalausgänge jetzt folgende Signaltypen:

• FrequencyClock – Kontinuierliches Taktsignal von 1 Hz bis 10 MHz
• PPS (Pulse Per Second) – Ein Puls pro Sekunde
• CLK10 – Dediziertes kontinuierliches 10-MHz-Taktsignal
• IRIG – Weiterleitung eines IRIG-B-Signals als Sync-Ausgang

Abb. 5: Erweiterungen für die Digitalausgänge von DEWE3-OPT-DIO

Darüber hinaus ist der AUX-Ausgangspin jetzt als Softwarekanal verfügbar. Dieser virtuelle Kanal repräsentiert den physischen Synchronisationsausgang „AUX“ und unterstützt dieselben Betriebsarten: PPS, FrequencyClock und IRIG.

Änderungen an diesem Softwarekanal werden direkt in die SYNC-Out-Einstellungen übernommen. Zusätzlich ermöglicht der Modus „CustomSignalOut“, das konfigurierte Synchronisationssignal vom AUX-Anschluss weiterzuleiten. Dadurch kann das Sync-Out-Signal direkt als Kanal überwacht und an andere Digitalausgänge verteilt werden.

Hinweise:

• Erfordert ein TRION-API- und Firmware-Update (nicht nur ein OXYGEN-Update)
• Erfordert die Softwareoption DEWE3-OPT-DIO

Verbesserungen bei Bedienbarkeit und Benutzerfreundlichkeit

Zusätzlich zu den großen Funktionsupdates bietet OXYGEN 8.1 zahlreiche kleinere Verbesserungen für mehr Flexibilität und bessere Bedienbarkeit.

CAN-OUT – Mittelwertbildung übersprungener Ausgangskanäle

Die CAN-Übertragungseinstellungen enthalten jetzt eine neue Option „Output Mode“. Im Modus „Average“ (Standardeinstellung) wird ein blockweiser linearer Durchschnitt aller Samples innerhalb des definierten Ausgabezeitraums berechnet und übertragen. Alternativ stellt „Last_Value“ das bisherige Verhalten wieder her, bei dem nur das letzte gültige Sample übertragen wird.

Resolver Plugin – Geglättete Drehzahlausgabe

Zur Verbesserung der Signalqualität steht Ihnen jetzt im Resolver-Plugin ein Statistikfilter mit definierbarer Filterlänge (1–1000 ms) zur Verfügung. Dadurch kann das Drehzahlsignal geglättet werden, was stabilere und zuverlässigere Messungen ermöglicht.

Schnellzugriff auf Favoritenberechnungen

Die ersten vier Favoriten aus dem Menü „Add Channel“ werden nun direkt am unteren Rand der Kanalliste angezeigt. Dies ersetzt die bisherige Schaltfläche „Power Group“ und ermöglicht einen schnelleren und flexibleren Zugriff auf verschiedene Funktionen.

Abb. 6: Schnellzugriff auf Favoritenberechnungen

Zeitformatinformationen in Recorder-Instrumenten

Recorder-Instrumente wie Chart Recorder, Recorder und Scope können jetzt Zeitformatinformationen (absolute und relative Zeit) anzeigen. Das verbessert die Übersichtlichkeit bei Datenanalyse und Auswertung.

Abb. 7: Zeitformatinformationen in Recorder-Instrumenten

XCP – Verhalten bei Bildschirmsperre

Bei aktiver XCP-Verbindung wird die Bildschirmsperre nun automatisch deaktiviert.

SCPI – Parallele Verbindungen

OXYGEN 8.1 unterstützt jetzt mehrere parallele SCPI-Verbindungen zu einem Host. Dadurch können beispielsweise OXYGEN-GO und SCPI-basierte Remote-Systeme gleichzeitig verwendet werden – für flexiblere und komplexere Testaufbauten.

OXYGEN-SDK – Python-Unterstützung

Zusätzlich zu den genannten OXYGEN-Updates haben wir das OXYGEN-SDK (ODK) deutlich erweitert und Python-Unterstützung integriert. Dadurch können Anwender benutzerdefinierte Softwarekanäle in Python entwickeln – ähnlich wie bisher mit dem C++-basierten ODK.

Neue Kanaltypen können direkt im Dialog „Add Channel“ registriert werden. Außerdem lassen sich Ausgangskanäle mit individuellen Eigenschaften erstellen und sowohl die „Add Channel“- als auch die „Channel Details“-Seiten vollständig mit QML anpassen. Auch Lokalisierung wird unterstützt, sodass Eigenschaftsnamen und Benutzeroberflächen übersetzt werden können.

Technisch gesehen laufen Python-Plugins in einem eigenen Prozess, um die Stabilität von OXYGEN sicherzustellen. Sie können automatisch von OXYGEN gestartet oder manuell in einem Debugger ausgeführt werden, was Entwicklung und Testing vereinfacht. Unterstützt werden Python-Versionen 3.12 bis 3.15 sowie NumPy 2.x – damit steht ein moderner wissenschaftlicher Computing-Stack zur Verfügung. Weitere Informationen und Praxisbeispiele finden Sie in unserem GitHub-Repository.

Hinweis:

Python bietet mehr Flexibilität und eine einfachere Entwicklung, jedoch geringere Performance im Vergleich zu einem vergleichbaren C++-Plugin. Gründe dafür sind der Python-Interpreter, Einschränkungen beim Multithreading sowie zusätzlicher Datenübertragungsaufwand.