eng
Выпуск #1/2018
В. Белов, В. Петров
Конфигурирование испытательной лаборатории ЭМС с открытой архитектурой
Конфигурирование испытательной лаборатории ЭМС с открытой архитектурой
Просмотры: 2459
Рассматриваются принципы построения и характерные свойства испытательной лаборатории на соответствие требованиям ЭМС с открытой архитектурой на примере проекта лаборатории ЭМС Центра проектирования инноваций (ЦПИ) АУ «Технопарк-Мордовия».
УДК 621.317.2 | ВАК 05.11.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2018.172.1.84.87
УДК 621.317.2 | ВАК 05.11.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2018.172.1.84.87
Теги: electromagnetic compatibility interoperability modularity open architecture laboratories platform independence scalability tests интероперабельность испытания лаборатории с открытой архитектурой масштабируемость модульность платформенная независимость электромагнитная совместимость
Важнейшей проблемой при интеграции автоматизированных систем измерений 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 является испытательная лаборатория ЭМС Центра проектирования инноваций (ЦПИ) АУ «Технопарк-Мордовия», первая очередь которого запущена в эксплуатацию в начале 2018 года [1].
Рассмотрим проектную архитектуру испытательной лаборатории ЭМС ЦПИ, показанную на рис. 1. Ее реализация предполагается в четыре этапа.[1]
На первом этапе лаборатория оборудуется модульной системой сертификационных измерений и испытаний на соответствие требованиям по ЭМС (МССИИ ЭМС) и радиочастотной безэховой камерой (РБК) FACT™ 10-4.0 STANDARD в диапазоне частот от 80 МГц до 40 ГГц.
На втором этапе подключаются TEM-камера (GTEM 5407) для измерений излучаемых помех и испытаний на устойчивость к излучаемым помехам в диапазоне частот от 10 кГц до 1 ГГц, а также комплекс оборудования для проведения испытаний на устойчивость к кондуктивным помехам (ККИ).
Таким образом, результатом реализации первых двух этапов является лаборатория ЭМС, представляющая собой локальную автоматизированную систему проведения комплекса измерений и испытаний на соответствие ЭМС оборудования гражданского назначения в полном объеме с выдачей соответствующих протоколов.
На третьем этапе осуществляется подключение автоматизированной системы лаборатории ЭМС к серверу испытательного центра ЦПИ с применением интернет-технологий. Это позволит вывести систему на глобальный масштаб, где расстояния перестают иметь значение и появляются возможности для участия лаборатории в сетевых (распределенных) работах.
На четвертом этапе инсталлируется реверберационная камера (РВК) для проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности поля в соответствии с военными, авиационными, автомобильными стандартами, такими как MIL-STD‑461, ГОСТ РВ 6601-001-2008, SAE J1113/27, DO‑160G.
Для планового модульного наращивания своих функциональных и параметрических возможностей лаборатория ЭМС должна иметь открытую архитектуру, то есть обладать следующими характерными свойствами [2]:
• модульность;
• платформенная независимость и взаимозаменяемость;
• интероперабельность;
• масштабируемость.
Очевидно, что все эти свойства должны быть обеспечены уже на первом этапе реализации лаборатории. Рассмотрим последовательно технологические решения, которые были применены и планируются к применению при создании в ЦПИ лаборатории ЭМС с открытой архитектурой, а также каждое из свойств такой архитектуры.
Модульность. 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, которая реализована как на уровне компонент – МССИИ ЭМС, РБК, ТЕМ-камера, ККИ, РВК – так и на уровне самих функциональных модулей, построенных по типам и видам испытаний и измерений. Таким образом, модульность лаборатории ЭМС имеет два уровня реализации.
На первом уровне модульность обеспечивается возможностью замены, удаления или добавления определенной компоненты в зависимости от требуемого диапазона частот, создаваемой напряженности поля, габаритных размеров объекта исследований, требований стандартов к конкретному виду измерений и/или испытаний.
На втором уровне модульность обеспечивается возможностью добавления новых модулей, реализующих отдельный дополнительный вид испытаний, или расширения существующего модуля до нового функционала.
Автоматизация работы лаборатории ЭМС и, прежде всего, МССИИ ЭМС достигается применением русифицированной программной платформы Rohde & Schwarz EMC32, позволяющей в автоматизированном режиме управлять отдельными видами измерений и испытаний с помощью как приборов Rohde & Schwarz, так и приборов и управляющих / исполнительных устройств других производителей. Так, 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. 2).
Также с помощью программной платформы Rohde & Schwarz EMC32 осуществляется управление испытаниями в ТЕМ-камере GTEM 5407 путем физического кабельного подключения выхода МССИИ ЭМС ко входу GTEM (рис. 3). В самой программной платформе Rohde & Schwarz EMC32 этот функционал реализован отдельной программной опцией.
В рамках реализации свойства модульности второго уровня автоматизированная система лаборатории ЭМС, как упоминалось выше, также имеет возможность расширения функционала для испытаний в соответствии с военными, авиационными, автомобильными стандартами, проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности поля в частотном диапазоне до 40 ГГц, в том числе с внедрением в автоматизированную испытательную систему РВК (рис. 4). Функционал проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности с помощью РВК реализован в программной платформе Rohde
& Schwarz EMC32 также отдельной программной опцией.
Набор подключаемых модулей определяется требуемыми типами и видами испытаний, что обеспечивает гибкое конфигурирование системы, выполнение полного комплекса работ и оперативное реагирование на требования заказчика.
Платформенная независимость – это возможность выполнения программ на разных аппаратно-программных платформах. В этом очень заинтересован потребитель программного обеспечения (ПО) для увеличения количества вариантов при выборе поставщиков оборудования и обеспечения взаимозаменяемости компонентов системы. 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. Опыт инсталляции оборудования в лаборатории ЭМС показал достаточную гибкость ПО ЕМС32 разработки Rohde & Schwarz для обеспечения взаимосвязи компонентов различных производителей. Примером этого может служить организация взаимодействия R&S®EMC32 с модульной платформой EMCenter фирмы ETS-Lindgren для управления антенной мачтой и поворотным столом РБК того же производителя.
Интероперабельность. Свойство интероперабельности, то есть способность системы использовать программы, выполняющиеся одновременно на различных платформах в общей сети, с возможностью обмена информацией между ними, обеспечивается путем конфигурирования лаборатории ЭМС и организации обмена данными между ПК МССИИ ЭМС и сервером испытательного центра ЦПИ.
Масштабируемость (наращиваемость) – это возможность применения одного и того же аппаратного и программного обеспечения (баз данных, пользовательских интерфейсов, средств коммуникации) для систем разного размера. Перспективной тенденцией является применение интернет- и интранет-технологий, которые обеспечивают возможность построения глобальных систем, в которых не имеет значения расстояние, а для работы с системой используется любой интернет-браузер. Такая задача решается в ЦПИ 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 использованием 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. С. 120–123.
2. Электронный ресурс «Энциклопедия АСУ ТП». http://www.bookasutp.ru/Chapter1_0.aspx.
3. Белов В. Ф., Якуба В. В. Центр проектирования инноваций – инструмент распределенного проектирования в машино- и приборостроении // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 11. С. 49–59.
[1]1 Центр проектирования инноваций АУ «Технопарк-Мордовия», директор.
2 ООО «РОДЕ и ШВАРЦ РУС», руководитель направления системных решений по ЭМС.
Рассмотрим проектную архитектуру испытательной лаборатории ЭМС ЦПИ, показанную на рис. 1. Ее реализация предполагается в четыре этапа.[1]
На первом этапе лаборатория оборудуется модульной системой сертификационных измерений и испытаний на соответствие требованиям по ЭМС (МССИИ ЭМС) и радиочастотной безэховой камерой (РБК) FACT™ 10-4.0 STANDARD в диапазоне частот от 80 МГц до 40 ГГц.
На втором этапе подключаются TEM-камера (GTEM 5407) для измерений излучаемых помех и испытаний на устойчивость к излучаемым помехам в диапазоне частот от 10 кГц до 1 ГГц, а также комплекс оборудования для проведения испытаний на устойчивость к кондуктивным помехам (ККИ).
Таким образом, результатом реализации первых двух этапов является лаборатория ЭМС, представляющая собой локальную автоматизированную систему проведения комплекса измерений и испытаний на соответствие ЭМС оборудования гражданского назначения в полном объеме с выдачей соответствующих протоколов.
На третьем этапе осуществляется подключение автоматизированной системы лаборатории ЭМС к серверу испытательного центра ЦПИ с применением интернет-технологий. Это позволит вывести систему на глобальный масштаб, где расстояния перестают иметь значение и появляются возможности для участия лаборатории в сетевых (распределенных) работах.
На четвертом этапе инсталлируется реверберационная камера (РВК) для проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности поля в соответствии с военными, авиационными, автомобильными стандартами, такими как MIL-STD‑461, ГОСТ РВ 6601-001-2008, SAE J1113/27, DO‑160G.
Для планового модульного наращивания своих функциональных и параметрических возможностей лаборатория ЭМС должна иметь открытую архитектуру, то есть обладать следующими характерными свойствами [2]:
• модульность;
• платформенная независимость и взаимозаменяемость;
• интероперабельность;
• масштабируемость.
Очевидно, что все эти свойства должны быть обеспечены уже на первом этапе реализации лаборатории. Рассмотрим последовательно технологические решения, которые были применены и планируются к применению при создании в ЦПИ лаборатории ЭМС с открытой архитектурой, а также каждое из свойств такой архитектуры.
Модульность. 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, которая реализована как на уровне компонент – МССИИ ЭМС, РБК, ТЕМ-камера, ККИ, РВК – так и на уровне самих функциональных модулей, построенных по типам и видам испытаний и измерений. Таким образом, модульность лаборатории ЭМС имеет два уровня реализации.
На первом уровне модульность обеспечивается возможностью замены, удаления или добавления определенной компоненты в зависимости от требуемого диапазона частот, создаваемой напряженности поля, габаритных размеров объекта исследований, требований стандартов к конкретному виду измерений и/или испытаний.
На втором уровне модульность обеспечивается возможностью добавления новых модулей, реализующих отдельный дополнительный вид испытаний, или расширения существующего модуля до нового функционала.
Автоматизация работы лаборатории ЭМС и, прежде всего, МССИИ ЭМС достигается применением русифицированной программной платформы Rohde & Schwarz EMC32, позволяющей в автоматизированном режиме управлять отдельными видами измерений и испытаний с помощью как приборов Rohde & Schwarz, так и приборов и управляющих / исполнительных устройств других производителей. Так, 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. 2).
Также с помощью программной платформы Rohde & Schwarz EMC32 осуществляется управление испытаниями в ТЕМ-камере GTEM 5407 путем физического кабельного подключения выхода МССИИ ЭМС ко входу GTEM (рис. 3). В самой программной платформе Rohde & Schwarz EMC32 этот функционал реализован отдельной программной опцией.
В рамках реализации свойства модульности второго уровня автоматизированная система лаборатории ЭМС, как упоминалось выше, также имеет возможность расширения функционала для испытаний в соответствии с военными, авиационными, автомобильными стандартами, проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности поля в частотном диапазоне до 40 ГГц, в том числе с внедрением в автоматизированную испытательную систему РВК (рис. 4). Функционал проведения испытаний на устойчивость к излучаемым помехам высокой напряженности с помощью РВК реализован в программной платформе Rohde
& Schwarz EMC32 также отдельной программной опцией.
Набор подключаемых модулей определяется требуемыми типами и видами испытаний, что обеспечивает гибкое конфигурирование системы, выполнение полного комплекса работ и оперативное реагирование на требования заказчика.
Платформенная независимость – это возможность выполнения программ на разных аппаратно-программных платформах. В этом очень заинтересован потребитель программного обеспечения (ПО) для увеличения количества вариантов при выборе поставщиков оборудования и обеспечения взаимозаменяемости компонентов системы. 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. Опыт инсталляции оборудования в лаборатории ЭМС показал достаточную гибкость ПО ЕМС32 разработки Rohde & Schwarz для обеспечения взаимосвязи компонентов различных производителей. Примером этого может служить организация взаимодействия R&S®EMC32 с модульной платформой EMCenter фирмы ETS-Lindgren для управления антенной мачтой и поворотным столом РБК того же производителя.
Интероперабельность. Свойство интероперабельности, то есть способность системы использовать программы, выполняющиеся одновременно на различных платформах в общей сети, с возможностью обмена информацией между ними, обеспечивается путем конфигурирования лаборатории ЭМС и организации обмена данными между ПК МССИИ ЭМС и сервером испытательного центра ЦПИ.
Масштабируемость (наращиваемость) – это возможность применения одного и того же аппаратного и программного обеспечения (баз данных, пользовательских интерфейсов, средств коммуникации) для систем разного размера. Перспективной тенденцией является применение интернет- и интранет-технологий, которые обеспечивают возможность построения глобальных систем, в которых не имеет значения расстояние, а для работы с системой используется любой интернет-браузер. Такая задача решается в ЦПИ 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 использованием 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. С. 120–123.
2. Электронный ресурс «Энциклопедия АСУ ТП». http://www.bookasutp.ru/Chapter1_0.aspx.
3. Белов В. Ф., Якуба В. В. Центр проектирования инноваций – инструмент распределенного проектирования в машино- и приборостроении // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 11. С. 49–59.
[1]1 Центр проектирования инноваций АУ «Технопарк-Мордовия», директор.
2 ООО «РОДЕ и ШВАРЦ РУС», руководитель направления системных решений по ЭМС.
Отзывы читателей
