ISOBUS mes­sen und ana­ly­sie­ren

Der ISOBUS hat einen ful­mi­nan­ten Sie­ges­zug in der Land­wirt­schaft ange­tre­ten.
Dass man auch im ISOBUS mes­sen kann und muss, ist für vie­le Tech­ni­ker Neu­land.

ISOBUS Logo

Die Grund­la­ge für den ISOBUS leg­te Bosch bereits in den 1970er Jah­ren, mit der Ent­wick­lung des CAN Bus. Man ent­deck­te schnell, wel­che fan­tas­ti­schen Mög­lich­kei­ten es gibt, wenn Steu­er­ge­rä­te schnell und sicher Daten aus­tau­schen kön­nen. Inzwi­schen sind in vie­len Fahr­zeu­gen weit mehr als fünf­zig ein­zel­ne Steu­er­ge­rä­te ver­baut, die über CAN kom­mu­ni­zie­ren. Wir sind inzwi­schen dar­an gewöhnt, dass unser Auto­ra­dio die Laut­stär­ke ver­rin­gert wenn wir lang­sa­mer fah­ren. Kaum jemand denkt dar­über nach, woher das Radio eigent­lich weiß, wie schnell das Auto fährt.

ISOBUS im Einsatz - Feldspritze

War­um gibt es den ISOBUS ?

In der Land­wirt­schaft und dem kom­mu­na­len Ein­satz­fahr­zeu­gen gab es soviel Elek­tro­nik lan­ge Zeit nicht. Ein Trak­tor war ein Trak­tor und Elek­tro­nik war dort nicht ver­baut. Zu stör­an­fäl­lig. Aber bald zogen auch hier die Steue­run­gen ein, die inzwi­schen alle Moto­ren­her­stel­ler ein­set­zen und die nicht zuletzt für Fahr­spaß bei gleich­zei­tig umwelt­freund­li­chem Betrieb der Maschi­ne sor­gen. Die Stör­an­fäl­lig­keit ist inzwi­schen gering und die Trak­to­ren lau­fen wie die Pkws län­ger und zuver­läs­si­ger als je zuvor.

Gera­de hier in der Land­wirt­schaft sind die Mög­lich­kei­ten ver­netz­ter Steu­er­ge­rä­te fan­tas­tisch. Saat­gut und Dün­ge­mit­tel wer­den nach den Eigen­schaf­ten des Bodens aus­ge­bracht. Wie kom­plex die Sache wird, lässt sich erah­nen, wenn eine neue Saat­ma­schi­ne am Trak­tor ange­hängt wird und die dazu pas­sen­den Steu­er­ele­men­te auf dem Dis­play im Füh­rer­haus erschei­nen. Daten aus dem Trak­tor wie Dreh­zahl der Zapf­wel­le und Geschwin­dig­keit wer­den in die Saat­ma­schi­ne gesen­det, wäh­rend von dort Bedien­ele­men­te und Kon­troll­an­zei­gen zum Trak­tor hin über­tra­gen wer­den. Dar­an erfreu­en sich nicht nur jun­ge Bau­ern und die Arbeit geht schnell und mit unglaub­li­cher Prä­zi­si­on und Effi­zi­enz von der Hand.

Seit 2007 arbei­ten eini­ge Fir­men im Com­pe­tence-Cen­ter-ISO­BUS inten­siv zusam­men, um mit einem Stan­dard zu errei­chen, dass Maschi­nen unter­schied­li­cher Her­stel­ler mit­ein­an­der kom­pa­ti­bel sind. Der ISOBUS kommt nun so rich­tig in Fahrt, nach­dem die größ­ten Hür­den genom­men sind. Klar, die Sys­te­me sind noch immer im Auf­bau, man­che Her­stel­ler haben die Stan­dar­di­sie­rung falsch ver­stan­den oder bewe­gen sich bewusst davon weg. Aber das kann die Bau­ern nicht mehr stop­pen, sie sind auf dem bes­ten Weg in eine digi­ta­le Land­wirt­schaft und die Fahrt wird schnel­ler.

Was ist der ISOBUS ?

ISOBUS = CAN + SAE J1939 + NMEA2000 + x

Die Grund­la­ge des ISOBUS ist der CAN-Bus. Will man im ISOBUS mes­sen, gel­ten alle Grund­la­gen, die auch im CAN-Bus gel­ten. Eine Zwei­draht-Lei­tung ver­bin­det alle Steu­er­ge­rä­te, Sen­so­ren und Akto­ren mit­ein­an­der. Wenn ein Teil­neh­mer etwas sen­det, hören alle ande­ren mit. Es kann pas­sie­ren, dass meh­re­re Teil­neh­mer gleich­zei­tig sen­den wol­len. Durch eine Prio­ri­sie­rung wird sicher­ge­stellt, dass wich­ti­ge Nach­rich­ten zuerst gesen­det wer­den dür­fen.

can bus voltage rangesDer CAN-Stan­dard legt zuerst eine phy­si­ka­li­sche Grund­la­ge für die Kom­mu­ni­ka­ti­on. Ein Span­nungs­pe­gel bedeu­tet eine logi­sche Eins, ein ande­rer eine Null. Kom­pli­zier­te Para­me­ter wur­den beschrie­ben z.B. Bit­ti­ming. Cle­ve­re Rah­men­be­din­gun­gen wur­den geschaf­fen, um eine robus­te Kom­mu­ni­ka­ti­on zu ermög­li­chen.

Die zwei­te Ebe­ne, die im CAN-Stan­dard beschrie­ben ist, ist die logi­sche Grund­la­ge, die eben­falls und auf eine ein­zig­ar­ti­ge Wei­se für eine robus­te Kom­mu­ni­ka­ti­on sorgt. Zum Bei­spiel ist es Teil­neh­mern mög­lich, nicht ver­stan­de­ne Nach­rich­ten für den gesam­ten Bus ungül­tig zu machen und damit eine Wie­der­ho­lung der Nach­richt aus­zu­lö­sen.

SAE J1939 PGNs im ISOBUS messenNun kom­men wir zur drit­ten Ebe­ne, die das Pro­to­koll regelt, also fest­legt, wie eine Kom­mu­ni­ka­ti­on statt zu fin­den hat. Die­se Ebe­ne hat man dem SAE J1939 Stan­dard ent­nom­men, der sich bereits für Antriebs­strang, Truck & Trai­ler Kom­mu­ni­ka­ti­on sowie in Bau­ma­schi­nen eta­bliert hat­te. Hier kom­men Signa­le und Para­me­ter­grup­pen zum Ein­satz, die Kom­mu­ni­ka­ti­on ist effek­tiv, was nied­ri­ge Baud­ra­ten mit weni­ger Pro­ble­men auf der phy­si­ka­li­schen Ebe­ne und grö­ße­re Lei­tungs­län­gen ermög­licht. Auf SAE J1939 auf­bau­end wur­de für Mari­ne­zwe­cke das Pro­to­koll NMEA 2000 ent­wi­ckelt, das spe­zi­fi­sche Para­me­ter und Signa­le defi­niert. Bei der Defi­ni­ti­on des ISOBUS hat man sich der bes­ten Zuta­ten aus all die­sen Wel­ten bedient und die Grund­la­ge für eine her­stel­ler­über­grei­fen­de digi­ta­le Kom­mu­ni­ka­ti­on in der Land­wirt­schaft gelegt. Wel­che unglaub­li­chen Funk­tio­nen sich damit rea­li­sie­ren las­sen, kann man schon jetzt in den Aus­stel­lungs­räu­men der Her­stel­ler und auf den Mes­sen erah­nen. Das Ende der Fah­nen­stan­ge ist noch lan­ge nicht erreicht.

Die Pro­ble­me und wie im ISOBUS mes­sen ?

kein DigitalsignalAuf Bau­ern und Repa­ra­tur­werk­stät­ten kommt damit ein neu­es Betä­ti­gungs­feld zu. Die War­tung und Repa­ra­tur der ISO­BUS-Gerä­te und -Anla­gen. Das ist nicht unbe­dingt ein­fach. Natür­lich müs­sen die Her­stel­ler hier zuerst lie­fern. Die Anla­gen müs­sen ordent­lich auf­ge­baut sein und alle Elek­tro­nik muss bes­tens vor Ein­flüs­sen geschützt wer­den. Aber auch der Repa­ra­tur­be­trieb muss in der Lage sein, fest­zu­stel­len, ob ein Bus nun in Ord­nung ist oder nicht. Eine Fra­ge, die im Auto­mo­bil­be­reich bereits seit Jahr­zehn­ten umfang­rei­che Dis­kus­sio­nen aus­löst. Die Foren der Bast­ler und Schrau­ber sind voll von Anfra­gen hil­fe­su­chen­der Per­so­nen.

Digi­ta­le Kom­mu­ni­ka­ti­on hat eine beson­de­re Eigen­schaft : sie fällt im Feh­ler­fall schlag­ar­tig aus. Ohne Vor­war­nung ist im DAB+ Auto­ra­dio plötz­lich Stil­le. Im ana­lo­gen UKW-Auto­ra­dio wur­de durch zuneh­men­des Rau­schen klar, das man sich aus dem Abde­ckungs­be­reich eines Sen­ders bewegt. Digi­tal­ra­dio bleibt glas­klar bis es aus­fällt. Eins oder Null. Wenn es läuft, dann läuft es eben – eine Feh­ler­su­che ist unmög­lich.
Es ist also nur schwer zu beur­tei­len, ob eine digi­ta­le Kom­mu­ni­ka­ti­on aus­fall­si­cher ist oder nicht. Denn auch wenn es gera­de eben so noch geht, ist der Inhalt der Nach­richt glas­klar. Der Aus­fall kün­digt sich eben nicht durch zuneh­men­des Rau­schen an. Wir haben bereits in die­sem Arti­kel beschrie­ben, war­um es wich­tig ist, auf der phy­si­ka­li­schen, der ana­lo­gen Ebe­ne zu mes­sen. Nur dort, im ana­lo­gen Umfeld, kann ich beur­tei­len, wie gut die Signal­qua­li­tät auf einem digi­ta­len Bus ist und ob noch eine Stör­re­ser­ve bleibt oder ob die Kom­mu­ni­ka­ti­on viel­leicht nur gera­de noch so gelingt.

Wenn der nagel­neue Trak­tor unter der Hoch­span­nungs­lei­tung plötz­lich ste­hen bleibt, in der Werk­statt und sonst über­all aber pro­blem­los läuft, dann kann schon mal der Gedan­ke an ein grund­le­gen­des Pro­blem auf­kom­men. Es ist also auch für den Her­stel­ler von ISO­BUS-Anla­gen und für den ISO­BUS-Anwen­der wich­tig, ein brauch­ba­res Mess­ge­rät in Hän­den zu haben, um die momen­ta­ne Qua­li­tät sei­nes Bus­ses bewer­ten zu kön­nen.

GEMAC CANtouch isobus messenDie GEMAC lie­fert mit Ihren CAN-Bus Mess- und Ana­ly­se­ge­rä­ten die Werk­zeu­ge für eine Bewer­tung der wich­ti­gen phy­si­ka­li­schen Grund­la­ge des Bus­ses. Ein Inge­nieur wird jetzt viel­leicht auf den Oszil­lo­graph als Mess­mit­tel hin­wei­sen. Wich­tig ist aber nicht nur, über­haupt mes­sen zu kön­nen, es muss auch eine Mög­lich­keit zum Ver­gleich zwi­schen Mes­sun­gen her­ge­stellt wer­den. Hier lie­fert der Qua­li­täts­wert eine umfas­sen­de Aus­sa­ge­kraft, die leicht ver­gleich­bar ist. Die ein­zig­ar­ti­ge Bil­dung die­ses Wer­tes durch 64-fache Abtas­tung der Bits, lässt wie­der­hol­ba­re und ver­gleich­ba­re Aus­sa­gen zu. Da die phy­si­ka­li­schen Grund­la­gen die Glei­chen wie im CAN sind, kann man auch im ISOBUS mes­sen.
Din­ge wie ein­fa­che Bedien­bar­keit für Nicht-Elek­tro­ni­ker und ein simp­ler Mess­auf­bau sind bei einem Oszil­lo­skop nicht unbe­dingt gege­ben. Zwar wer­den Spei­cher­os­zil­lo­sko­pe immer intel­li­gen­ter wenn es um die Trig­ge­rung auf ein Ereig­nis geht, aber die Aus­wer­tung des Oszil­lo­gramms bleibt beim Anwen­der. Mit dem CAN­touch hin­ge­gen kann jeder Tech­ni­ker umge­hen und sei­nen Bus prü­fen. Für den Exper­ten ist die Dar­stel­lung des Oszil­lo­gramms zusätz­lich mög­lich.

Dar­über hin­aus ste­hen PC-Pro­gram­me für den Daten­emp­fang und die Deko­die­rung bereit, wobei spe­zi­fi­sche ISO­BUS-Nach­rich­ten eben­so deko­diert wer­den wie Stan­dard-J1939-Bot­schaf­ten und NME­A2000-spe­zi­fi­sche Inhal­te. Selbst her­stel­ler­spe­zi­fi­sche PGN’s und SPN’s las­sen sich defi­nie­ren. Damit ist die Deko­die­rung die­ser spe­zi­el­len Nach­rich­ten mög­lich.