статья: Реальный пример информационно-измерительной системы на изделиях "Л Кард" 2002 г.

НИИХИММАШ: Шилов Николай Владимирович
"Л Кард": Лапин Алексей Анатольевич (Алексей Лапин, (095) 785-95-25)

Это реальный пример реализации информационно-измерительной системы (ИИС) на базе отечественного серийного оборудования ООО "Л Кард". Публикуется доклад на НТС в НИИХИММАШ, который является крупным интегратором продукции "Л Кард", имеющим большой опыт реализации ИИС для высоко-ответственных приложений.
Публикуется с разрешения НИИХИММАШ.
Подчеркнуты наименования изделий "Л Кард".

Доклад на НТС по ИИС стенда В3 НИИХИММАШ

Вашему вниманию предлагается система измерений, которая была реализована при испытании изделий на стенде НИИХИММАШ. Необходимость перехода на новую аппаратуру была вызвана невозможностью выполнения задач испытания на старой аппаратуре, которые обуславливались: длительностью испытаний, большим объёмом измерений, повышенными требованиями к точности измерений, требованиями к отображению, оперативной обработке и представлению информации. Был проведен анализ существующего рынка измерительных систем, в том числе и иностранных, и по соотношению цена – качество выбор пал отечественного производителя, ООО "Л Кард".

Переход на новую систему осуществлялся в два этапа во время перерывов между испытаниями. На первом этапе была заменена дублирующая система и испытания проводились на двух системах ЭРА и "Л Кард" в дубле. После подтверждения характеристик новой системы за короткий срок (две недели) была демонтирована окончательно аппаратура ЭРА и смонтирована в дублированном варианте система на базе аппаратуры "Л Кард". Последние огневые испытания были проведены уже на новой системе. Никаких существенных замечаний по вине аппаратуры при проведении работ не зафиксировано, что отражено в отчёте по результатам испытаний.

Модернизированная в небольших объёмах система, представленная вашему вниманию, в настоящее время подготовлена к следующей серии испытаний ракетно-космической техники. Объём измерений и требования остались, практически, такими как и на предыдущих испытаниях. Система состоит из подсистем: медленноменяющихся параметров (ММП), быстроменяющихся параметров (БМП), системы единого времени (СЕВ).

Огневые испытания реактивного двигателя на стенде

Подсистема измерения ММП построена на базе модульной системы LTC, включенной в Госреестр средств измерений, имеющей сертификат соответствия и свидетельство на взрывозащиту. Из-за недостатка средств и большого количества параметров в системе оставлены некоторые типы вторичных преобразователей. Подсистема включает в себя:

- каналы измерения давлений (440 параметров), которые состоят из блоков питания датчиков во взрывозащищённом исполнении LPF-LE7 (16 каналов), модулей искрозащиты LE-37 и недорогих АЦП LC-111 (32 канальный режим подключения). Обеспечивается точность регистрации 0,14%,

- каналы измерения температур (386 параметров) трёх видов. Термометры сопротивления: (ТС) через преобразователи “Спутник” на модули LC-401 и прецизионный канал измерения на базе генераторов тока LC-116 (16 каналов), точных АЦП LC-114 (16 каналов) и модулей искрозащиты LE-37. Обеспечивается точность канала без датчика 0,03 К в водородном диапазоне. Термопары (ТТ) на LC-114 через модули искрозащиты LE-37,

- каналы регистрации сигнальных параметров (414 параметров): уровнемеров УДЕ с преобразователями МПУ, уровнемеров непрерывных емкостных системы контроля заправки, команд системы управления и САЗ на модули LC-403i (32 разряда). Обеспечивается точность регистрации 0,001 сек.

- каналы регистрации частотных параметров (27 параметров): расходов, оборотов, параметров САЗ на модули LC-451 (8 каналов) через усилитель-преобразователь УДР-3ВИ. Обеспечивается точность регистрации 0,0005% (за период усреднения 1 сек.) Для регистрации формы сигналы датчиков распараллеливаются на платы L-1221 (шина ISA) через модули искрозащиты LE-37 подсистемы регистрации БМП,

- каналы регистрации статико–динамических давлений (7 каналов) через модули искрозащиты на LC-212. Обеспечивается точность регистрации – 0,1%.

- каналы регистрации параметров системы ИСРО (84 параметра) в виде напряжений 0…+5В на модули LC-111.

Модульная система (один крейт LTC-45 на 16 измерительных модулей и один крейт-контроллер LC-016) обеспечивает преобразование, сбор, передачу и обмен данных со скоростью 300 кСлов/с, максимальный поток - 170 кГц на один крейт. Всего в подсистему входит 10 крейтов (пять – основная система и пять дублирующая). В измерительных крейтах информация с помощью крейт-контроллеров и встроенных компьютеров собирается, привязывается к шкале времени и передается через сетевые адаптеры в локальную вычислительную сеть (ЛВС) типа Fastethernet с пропускной способностью до 100 мбайт/с. Локальная вычислительная сеть ИИС имеет сложную разветвленную структуру. Она объединяет компьютеры на стенде (12 абонентов), в бункере управления (до 30 абонентов), в здании “’ЦИЛ-В” (10-15 абонентов). Связь между стендом и бункером управления, между бункером управления и зданием “ЦИЛ-В” осуществляется с помощью оптического кабеля. Информация с основных и дублирующих крейтов ММП передается в бункер управления через сетевые коммутаторы (HUB) и оптические линии связи, далее поступает на компьютеры регистрации и обработки (основной и дублирующий), кодовая информация регистрируется на винчестер, обрабатывается (1 раз/с или 10 раз/с) с получением физических значений, (а также расчетных параметров), передается в ЛВС на компьютеры визуального отображения в цифровом виде или форме задаваемой потребителем информации (стационарный или бегущий график, мнемосхемы, цифровое отображение с допусковым контролем).

Подсистема БМП предназначена для регистрации параметров вибраций, пульсаций построена на базе промышленных компьютеров, в которых установлены по восемь плат L-1221. Это специализированная плата на 8 каналов для параметров с повышенными требованиями к динамическим характеристикам. Для оцифровки сигнала используются 16-битные сигма – дельта АЦП со встроенными антиалайзинговыми ФНЧ с частотой преобразования от 1,5 Гц до 55 кГц. В пределах одного промышленного компьютера обеспечиваются измерения, запись на диск и передача на удалённый компьютер информации со скоростью до 500 тысяч измерений/сек. по сети и до 800 тысяч измерений/сек. при прямом соединении. На удалённом компьютере производится запись всего потока, обработка и отображение в реальном времени группами по 4 параметра информации в требуемом виде.

В схеме реализовано два вида каналов регистрации БМП:

- канал прямой регистрации сигналов низкочастотных датчиков вибраций где сигналы с предусилителей датчиков подаются через модули искрозащиты на вход платы L-1221, питание предусилителей при этом, для обеспечения взрывозащиты, осуществляется через блоки питания усилителей СС-9 НФ. Количество каналов данного вида равно 16. Обеспечивается точность регистрации 1,15% при неравномерности характеристики 1,5%;

- канал регистрации через усилители СС-9 НФ на плате L-1221. Общее количество каналов – 65. Обеспечивается точность регистрации 2,3% при неравномерности характеристики 5%.

Подсистема единого времени (СЕВ) предназначена для выработки стабильных во времени импульсов образцовых частот, приема сигналов "Старт", "Протяжка1","Протяжка2" и формирования токовых сигналов для передачи по линиям связи (витая пара) в измерительные крейты. СЕВ формирует сигналы 1 кГц для формирования прерываний сигнальных процессоров в крейт – контроллерах крейтов и сигнальных процессоров плат L-1221, сигналы 1 Гц и 10 Гц для синхронизации СИ с другими службами.

Системы, аналогичные представленной, благополучно функционируют в НИИХИММАШ ещё на трёх стендах. Кроме того, на аппаратуре ООО "Л Кард" собраны и уже функционируют аналогичные системы на других предприятиях отрасли. Фирма постоянно совершенствует аппаратуру. В настоящее время уже выпускается РС-совместимая станция сбора данных Н-2000, в которой учтены недостатки LTC-крейтов.

На основании всего сказанного и опыта эксплуатации системы измерений на базе аппаратуры ООО "Л Кард" следует вывод, что аппаратура представляет собой класс современных ИИС, которая по своим характеристикам практически ничем не уступает импортным и в то же время гораздо дешевле аналогов, что делает её привлекательной для отечественного потребителя с ограниченными средствами.

Структурная схема стенда