Firmware-Entwicklung zur Integration der Protokolle Modbus RTU und HART

Projekt in Kürze: Wir haben Euromisure WIKA Italia, einem Hersteller von Messgeräten, dabei geholfen, sein Schnittstellenmodul zu modernisieren und die Gerätekompatibilität zu erhöhen, indem wir Unterstützung für die beliebten Industrieprotokolle Modbus RTU und HART hinzugefügt haben. 

Promwad entwickelte eine FreeRTOS-basierte Firmware mit Unterstützung für die neuen Protokolle, Integration in das bestehende System und Code-Dokumentation zur Vereinfachung des künftigen Supports. Dadurch wurde das System flexibler und stabiler, sodass der Kunde die Funktionalität seiner Geräte für industrielle Anwendungen erweitern konnte. 

Kunde

Euromisure WIKA Italia ist Teil der WIKA-Gruppe, einem globalen Experten für Messtechnik. Das Unternehmen stellt Instrumente für industrielle Anwendungen her und konzentriert sich dabei auf Präzision und Zuverlässigkeit in Sektoren wie Öl und Gas, Energie und Fertigung.

Als Euromisure WIKA Italia, ein führender Anbieter von industriellen Messgeräten, sein Schnittstellenmodul verbessern wollte, wandte sich das Unternehmen an Promwad. 

Herausforderung

Die Aufgabe bestand darin, Unterstützung für zwei Standard-Industrieprotokolle zu implementieren – Modbus RTU und HART. Diese sind für die industrielle Automatisierung wichtig, da Modbus RTU den schnellen und zuverlässigen Informationsaustausch zwischen Geräten ermöglicht und HART die Übertragung digitaler Daten über ein Analogsignal ermöglicht, was für komplexe Feldgeräte wichtig ist. 

Lösung

Zur Erfüllung dieser Aufgabe bildete Promwad ein Team, das aus einem Projektleiter und zwei Ingenieuren für eingebettete Software bestand. Das Team arbeitete nach dem T&M + Cap-Modell.

Zur Verwaltung des Projekts wurden Jira- und Git-Client-Umgebungen verwendet. Das Promwad-Team hielt wöchentliche Besprechungen ab, um Fortschrittsberichte vorzulegen und Details zu besprechen. Der Kunde stellte Hardware für Tests und Codeentwicklung zur Verfügung, sodass unsere Entwickler direkt mit der Zielhardware arbeiten konnten.
 

1. Funktionsweise des Moduls

Das Modul ist ein Gerät, das Messgeräten dabei hilft, miteinander und mit dem zentralen Überwachungssystem zu „kommunizieren“, selbst wenn sie unterschiedliche „Sprachen“ oder Kommunikationsprotokolle verwenden. In einer industriellen Umgebung ist dies besonders wichtig, da in derselben Produktionsstätte möglicherweise viele andere Geräte auf unterschiedlichen Systemen laufen.

_{Funktionsprinzipien des Kommunikationsmoduls}

Bei der Entwicklung der Firmware für das Modul wird im Wesentlichen ein Programm erstellt, das den Betrieb des Moduls steuert. Die Firmware ermöglicht es dem Modul, Signale korrekt von einem Protokoll in ein anderes zu übersetzen; im Fall unseres Kunden sind dies die beliebten Protokolle Modbus RTU und HART. Dank dieser Funktion können die Geräte Daten ohne Unterbrechungen übertragen.
 

2. Softwareentwicklung

Eine der größten Herausforderungen des Projekts waren die engen Fristen, die dem Team eine effiziente Arbeit in allen Entwicklungsphasen abverlangten, von der Protokollimplementierung bis zur gründlichen Fehlersuche.

Promwad konzentrierte sich voll und ganz auf die Entwicklung der Firmware für das Modul. Wir verwendeten das Echtzeitsystem FreeRTOS für Mikrocontroller, um Aufgaben genau zum richtigen Zeitpunkt auszuführen. Zu den Aufgaben, die wir gelöst haben, gehörten: 

• Programmierunterstützung für HART- und Modbus-RTU-Protokolle, damit das Modul diese fehlerfrei verarbeiten kann. 

• Integration des geschriebenen Codes in das bestehende System des Kunden, damit alles als Ganzes funktioniert. 

• Verbesserung des UART-Treibers – „Vermittlungsprogramm“ für den Datenaustausch zwischen Geräten, damit die neuen Protokolle korrekt verarbeitet werden. 

• Erstellung einer Dokumentation für den Code, damit dieser in Zukunft leicht gewartet und geändert werden kann. 

Geschäftlicher Nutzen 

Dadurch verfügt unser Kunde über eine zuverlässige Lösung für die Integration in seine Messgeräte.

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