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    Mess- und Diagnoseverfahren für ein neuartiges Feldbus-System mit Mehrträger-Datenübertragung
    (2018) Knaub, Alexander; Speidel, Joachim (Prof. Dr.-Ing.)
    Die zunehmende Automatisierung der industriellen Prozesse stellt hinsichtlich Datenraten und Fehlersicherheit immer höhere Anforderungen an die eingesetzten Feldbusnetzwerke. Aus diesem Grund wurde in früheren Arbeiten ein neuartiges Feldbussystem erarbeitet, welches auf dem Mehrträger-Modulationsverfahren discrete multitone (DMT) basiert. Diese Arbeit befasst sich mit den Verfahren zur Systemdiagnose des neuartigen Feldbussystems auf der Modulationsebene. Hierfür werden verschiedene Konzepte der Diagnosewerkzeuge ausgearbeitet und umfassend diskutiert. Anhand von Simulationsergebnissen werden Anforderungen an die Eingangsimpedanz der Diagnosewerkzeuge ermittelt, sodass das Anschließen der Diagnosewerkzeuge an die Busleitung eine möglichst geringe Änderung des Systemzustands hervorruft. Es wird das Potenzial der Systemdiagnose mittels Messgeräten wie z.B. schnellen Speicheroszilloskopen aufgezeigt und der erforderliche Algorithmus zur Abtastratenwandlung beschrieben. Bei der hierfür notwendigen Interpolationsfilterung kann das Quantisierungsrauschen des Analog-Digital-Umsetzers verringert werden. Der Einfluss der Dimensionierung des Interpolationsfilters auf die Signalqualität wird analytisch und mit Simulationen untersucht. Zudem werden verschiedene Verfahren zur Schätzung und Korrektur der Abtasttaktabweichung beschrieben und hinsichtlich der Schätzgenauigkeit miteinander verglichen. Für eine lückenlose Verfolgung der über das Netzwerk übertragenen binären Daten müssen Diagnosewerkzeuge die DMT-Demodulation sehr schnell in Hardware vornehmen. Ein für diesen Zweck entwickeltes Diagnosewerkzeug auf Basis eines FPGA mit einer flexiblen Datenschnittstelle zu einem Diagnoseprogramm wird vorgestellt. Abschließend werden die hierdurch ermöglichten Diagnosealgorithmen beschrieben, einschließlich eines Ausblicks auf die Rekonstruktion der Netzwerktopologie anhand der Kanalmessungen.