Конфигурирование испытательной лаборатории ЭМС с открытой архитектурой
Рассмотрим проектную архитектуру испытательной лаборатории ЭМС ЦПИ, показанную на рис. 1. Ее конфигурирование осуществляется в четыре этапа, два из которых уже реализованы.
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).
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).
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).
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.
- Белов В. Ф., Петров В. В. Интеграция лаборатории ЭМС в систему распределенного проектирования прототипов изделий приборостроения // Компоненты и технологии. 2017. № 11.
- Энциклопедия АСУ ТП.
- Белов В. Ф., Якуба В. В. Центр проектирования инноваций — инструмент распределенного проектирования в машино- и приборостроении // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 11.