Конфигурирование испытательной лаборатории ЭМС с открытой архитектурой

Опубликовано в номере:
PDF версия
При интеграции автоматизированных систем измерений и испытаний важнейшей проблемой является резкое увеличение их стоимости с ростом архитектурной сложности. Как правило, сложные автоматизированные измерительные и испытательные системы реализуются в единичных экземплярах, а это не позволяет сделать их дешевыми. Характерным примером такой системы служит испытательная лаборатория ЭМС Центра проектирования инноваций (ЦПИ) АУ «Технопарк-Мордовия», первая очередь которой запущена в эксплуатацию в начале 2018 года. [1].

Рассмотрим проектную архитектуру испытательной лаборатории ЭМС ЦПИ, показанную на рис. 1. Ее конфигурирование осуществляется в четыре этапа, два из которых уже реализованы.

Проектная архитектура испытательной лаборатории ЭМС ЦПИ

Рис. 1. Проектная архитектура испытательной лаборатории ЭМС ЦПИ

На первом этапе лаборатория была оборудована модульной системой измерений и испытаний на базе программной платформы Rohde & Schwarz ЕМС32 и радиочастотной безэховой камерой (РБК) FACT 10–4.0 STANDARD в диапазоне частот 80 МГц – 40 ГГц.

На втором этапе к системе были подключены TEM-камера (GTEM 5407) для измерений излучаемых помех и испытаний на устойчивость к излучаемым помехам в диапазоне частот 10 кГц – 1 ГГц, а также комплекс оборудования для проведения испытаний на устойчивость к кондуктивным помехам (ККИ).

Результаты реализации первых двух этапов проекта создали основу для вывода лаборатории ЭМС на полную производственную мощность для испытаний оборудования гражданского назначения (рис. 2).

Интеграция модульной системы измерений и испытаний от Rohde & Schwarz (МССИИ ЭМС) и GTEM 5407, FACT™ 10-4.0 STANDARD производства ETS-Lindgren

Рис. 2. Интеграция модульной системы измерений и испытаний от Rohde & Schwarz (МССИИ ЭМС) и GTEM 5407, FACT™ 10-4.0 STANDARD производства ETS-Lindgren

На третьем этапе осуществляется подключение модульной системы измерений и испытаний к серверу испытательного центра ЦПИ. Решение этой задачи позволит вывести сервисы лаборатории на глобальный масштаб, где расстояния перестают иметь значение и создается возможность для участия лаборатории в сетевых (распределенных) работах (рис. 1).

На четвертом этапе планируется инсталлировать реверберационную камеру (РВК) для проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности поля в соответствии с военными, авиационными и автомобильными стандартами, такими как MIL-STD‑461, ГОСТ РВ 6601-001-2008, SAE J1113/27, DO‑160G.

Для поэтапного наращивания своих функциональных и параметрических возможностей лаборатория ЭМС должна иметь открытую архитектуру, то есть обладать следующими характерными свойствами [2]:

  • модульность;
  • платформенная независимость и взаимозаменяемость;
  • масштабируемость.

Рассмотрим технические решения, применяемые при конфигурировании испытательной лаборатории ЭМС с открытой архитектурой, а также каждое из свойств подобной архитектуры.

Лаборатория ЭМС обладает свойством модульности, то есть способностью аппаратного и программного обеспечения к модификации путем добавления, удаления или замены отдельных модулей без воздействия на оставшуюся ее часть.

Модульность лаборатории ЭМС имеет два уровня реализации — компонентов и функциональных блоков. Различные компоненты и функциональные блоки для комплектования автоматизированных систем измерений и испытаний поставляются, как правило, многими фирмами-производителями.

К компонентам относятся информационно-измерительный и управляющий комплекс, РБК, ТЕМ-камера, ККИ, РВК. Предусматривается возможность замены, удаления или добавления определенного компонента в зависимости от требуемого диапазона частот, создаваемой напряженности поля, габаритных размеров объекта исследований, требований стандартов к конкретному виду измерений и/или испытаний.

К функциональным блокам относятся приборы информационно-измерительного и управляющего комплекса, антенные устройства и т. д. На этом уровне допускается добавление новых функциональных блоков, реализующих дополнительный вид испытаний или расширяющих существующий компонент до нового функционала.

Для испытаний оборудования гражданского назначения сконфигурирована система, которая состоит из EMC32 и обеспечивает управление испытаниями в GTEM 5407 после физического кабельного подключения выхода системы измерений и испытаний ко входу ТЕМ-камеры. В самой программной платформе Rohde & Schwarz EMC32 этот функционал реализован отдельной программной опцией.

Для испытаний в соответствии с военными, авиационными, автомобильными стандартами, а также для проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности поля в частотном диапазоне до 40 ГГц необходимо осуществить подключение к автоматизированной испытательной системе реверберационной камеры. Функционал проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности с помощью РВК реализован в программной платформе Rohde & Schwarz EMC32 отдельной программной опцией, как и в случае подключения GTEM 5407 (рис. 3).

Скрин рабочего окна программы Rohde & Schwarz ЕМС32 с иллюстрацией аппаратной конфигураци системы испытаний на ЭМВ производства Rohde & Schwarz (МССИИ ЭМС) с реверберационной камерой (РВК)

Рис. 3. Скрин рабочего окна программы Rohde & Schwarz ЕМС32 с иллюстрацией аппаратной конфигураци системы испытаний на ЭМВ производства Rohde & Schwarz (МССИИ ЭМС) с реверберационной камерой (РВК)

Платформенная независимость и взаимозаменяемость

Наличие у системы этих свойств необходимо для выполнение программ на разных аппаратно-программных платформах. В этом всегда заинтересован потребитель программного обеспечения (ПО) для увеличения количества вариантов при выборе поставщиков оборудования. ПО ЕМС32 относится к классу прикладных программ специального (профессионального) назначения, то есть представляет собой совокупность программ для решения узких профессиональных задач в конкретной предметной области. Однако опыт инсталляции оборудования в лаборатории ЭМС показал достаточную гибкость ПО ЕМС32 разработки Rohde & Schwarz для обеспечения взаимосвязи компонентов различных производителей. В качестве примера можно привести взаимодействие R&S EMC32 с ПО модульной платформы EMCenter фирмы ETS-Lindgren для управления антенной мачтой и поворотным столом РБК. В лаборатории ЭМС ЦПИ АУ «Технопарк-Мордовия» с помощью программной платформы Rohde & Schwarz EMC32, установленной на управляющей ПЭВМ, происходит интеграция с РБК путем подключения ЕМС32 к контроллеру управления поворотным столом и антенной мачтой РБК EMCenter, производства ETS-Lindgren (рис. 4, 5).

Скрин рабочего окна программы Rohde & Schwarz ЕМС32 с иллюстрацией подключения управления поворотным столом через контроллер EMCenter ETS-Lindgren

Рис. 4. Скрин рабочего окна программы Rohde & Schwarz ЕМС32 с иллюстрацией подключения управления поворотным столом через контроллер EMCenter ETS-Lindgren

Скрин рабочего окна программы Rohde & Schwarz ЕМС32 с иллюстрацией аппаратной конфигурации системы измерений излучаемых ЭМП производства Rohde & Schwarz с подключением управления поворотным столом через контроллер EMCenter производства ETS-Lindgren

Рис. 5. Скрин рабочего окна программы Rohde & Schwarz ЕМС32 с иллюстрацией аппаратной конфигурации системы измерений излучаемых ЭМП производства Rohde & Schwarz с подключением управления поворотным столом через контроллер EMCenter производства ETS-Lindgren

Масштабируемость (наращиваемость)

Это возможность использования одного и того же аппаратного и программного обеспечения для систем разного размера. Перспективной тенденцией является применение интернет- и интранет-технологий, которые обеспечивают построение глобальных систем, в которых не имеет значения расстояние, а для работы с системой используется любой интернет-браузер. В приложении к лаборатории ЭМС такая задача поставлена и решается в рамках рабочего проекта создания распределенной системы прототипирования инноваций в областях машино- и приборостроения [3]. Выход на серверы других научных и испытательных центров, связь с мобильными испытательными комплексами с помощью облачных технологий — важнейший ресурс наращивания возможностей испытательного центра ЭМС ЦПИ.

Литература
  1. Белов В. Ф., Петров В. В. Интеграция лаборатории ЭМС в систему распределенного проектирования прототипов изделий приборостроения // Компоненты и технологии. 2017. № 11.
  2. Энциклопедия АСУ ТП.
  3. Белов В. Ф., Якуба В. В. Центр проектирования инноваций — инструмент распределенного проектирования в машино- и приборостроении // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 11.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Дополнительный материал