Функциональный ряд портативных систем измерений, испытаний и диагностики

Системы автоматизации экспериментальных исследований
и различных производственных процессов.

В.В.Гайдученко, А.И.Карякин, В.И.Мирошниченко, А.В.Устинов
НПФ ЦАТИ в содружестве с Московским энергетическим институтом

1. Введение

Анализ применений современных контрольно-диагностических и информационно-измерительных систем показывает, что большинство мировых компаний, выпускающих сложную наукоёмкую продукцию, широко используют для их построения аппаратуру в стандартах магистрально-модульного направления (VXI, PXI, DAQCard, SCXI и др.), которые в настоящее время считаются наиболее перспективными для создания прецизионных и высокопроизводительных систем автоматизации самого широкого применения.

Технологические возможности такой аппаратуры позволяют проектировать и строить многофункциональные диагностические системы как в стационарном, так и в портативном варианте, при этом портативные системы не только обладают высоким метрологическим качеством и надёжностью стационарных, но и имеют ряд существенных «собственных» преимуществ. Эти преимущества определяются лучшими массо-габаритными характеристиками, меньшим энергопотреблением и возможностью длительной работы от автономных источников питания, что, в свою очередь, существенно расширяет сферу применения, например, для специальных условий эксплуатации (электромагнитные поля ионизирующие излучения, агрессивная среда в виде пыли, влаги кислот и пр.).

При обслуживании сложных технических объектов, к которым относится, в частности, и оборудование для энергетики и энергомашиностроения, портативные комплексы целесообразно использовать в дополнение к штатным АСУТП для более полного и точного контроля максимального числа важнейших характеристик, что необходимо для комплексной диагностики состояния обслуживаемого оборудования. Для технических объектов типа автономных энергоустановок (дизельные двигатели, поршневые компрессоры и т.п.), не имеющих своей штатной диагностической аппаратуры, применение портативных комплексов для определения их технического состояния не имеет альтернативы.

Полная и надёжная диагностика позволяет выйти на новый уровень обслуживания оборудования, а именно, на обслуживание по его фактическому техническому состоянию, что даёт возможность не только предупреждать аварийные ситуации, но и существенно сократить эксплуатационные расходы и увеличить коэффициент его использования.

2. Результаты работы

Для целей испытаний, контроля и диагностики разработано семейство портативных многоканальных (многодатчиковых) измерительных систем. Использование какой-либо системы из этого семейства (в зависимости от предъявляемых требований) в дополнение к штатной АСУТП объекта, существенно расширяет её технические возможности, обеспечивая комплексную диагностику объекта, достаточную для решения вопросов о возможности дальнейшей безаварийной эксплуатации. Семейство представляет собой универсальный многоцелевой измерительный диагностический комплекс, легко адаптируемый под разные задачи. Он разработан методом системной интеграции с использованием VXI-технологий, что позволило создать комплекс из готовых (не требующих доработки) и имеющихся в продаже изделий. При этом весь комплекс и отдельный его элементы работают в единой информационной среде.

Функции и назначение универсального диагностического комплекса

Комплекс предназначен для выполнения следующих функций:

• сбор информации об основных параметрах тестируемого оборудования с выдачей предварительной диагностической информации
• ввод полученной информации и формирование баз данных;
• обеспечение работы экспертной системы с выдачей рекомендаций о необходимости проведения мероприятий по техническому обслуживанию;
• хранение полученной информации и передачи ее в системы планирования мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту;

Аппаратные и программные решения каждой системы комплекса обеспечивают:

• измерение, первичную обработку и накопление диагностической информации;
• получение предварительного заключения о виде технического состояния (работоспособен – неработоспособен);
• поиск места отказа и вида дефекта (неисправности);
• представление вывода по результатам диагностирования и рекомендаций по техническому обслуживанию диагностируемого оборудования.

Три функциональных уровня систем комплекса

Первый (нижний) уровень первичной обработки сигналов с объекта включает (в различном сочетании в зависимости от решаемой задачи) первичные преобразователи с выходным электрическим сигналом и/или малогабаритные измерительные приборы с выходом на стандартный цифровой интерфейс связи.
Второй уровень комплекса представляет собой систему вторичной обработки в виде информационно-измерительной системы (ИИС).
Третий уровень системы составляет её методическое, алгоритмическое и программное обеспечение.
Первый и третий уровни являются инвариантными по отношению к различным видам построения ИИС. Вариантов построения ИИС может быть множество, однако, наиболее перспективными представляются нижеперечисленные.

Варианты построения информационно-измерительной системы

1. Вариант "портативный компьютер - набор встраиваемых электронных карт DAQCard, подключаемых к порту стандартной магистрали PCMCIA".
2. Вариант "портативный компьютер - набор компактных электронных модулей стандарта РС/104, соединяемых в конструкцию типа "этажерки".
3. Вариант "портативный компьютер - набор функциональных модулей, устанавливаемых в крейте стандарта PXI".
4. Вариант "портативный компьютер - набор функциональных модулей, устанавливаемых в переносном крейте стандарта VXI".
5. Вариант "портативный компьютер - набор функциональных модулей, устанавливаемых в комбинированном крейте стандарта PXI-SCXI".

Варианты конфигураций систем отличаются функциональными возможностями, габаритами и стоимостью и образуют «функциональный ряд», поддерживаемый единой программной средой. Жёстко придерживаться какого либо одного варианта нет необходимости, поскольку состав аппаратной части системы диктуется условиями поставленной перед разработчиками конкретной задачи. Необходимо лишь обеспечить портативность, т.е. малогабаритность, компактность, малое энергопотребление (автономное и/или сетевое), малый вес, а также возможность работы в оговариваемых специальных условиях эксплуатации.

Подсистемы диагностики и контроля

В зависимости от вида решаемой задачи система может включать подсистемы параметрического, виброакустического, визуально-оптического, термометрического, аналитического и тестового диагностирования на принципах агрегатирования совместимых между собой измерительных модулей и средств вычислительной техники. Связь внутри системы и между подсистемами осуществляется за счет технического, программного и информационно-методического обеспечения.

Разработаны для включения в систему несколько конкретных подсистем:

• для контроля температурных режимов (КТР);
• для контроля турбо и мотоагрегатов (КТМ);
• для контроля состояния поверхностей (КСП);
• для химико-технологического мониторинга качества воды и водных режимов (ХТМ);
• для контроля влажности сред (КВС).

Перечень может свободно пополняться за счёт программно-технических разработок других специалистов

3. Преимущества технологий National Instruments

Использование пакета LabWindows/CVI фирмы National Instruments позволяет сократить время создания программного продукта и обеспечить удобство работы и качество программного обеспечения. В соответствии с современными тенденциями построения автоматизированных систем все варианты систем из семейства строятся на принципах открытой архитектуры, допускающей её простое наращивание, расширение функциональных возможностей и развитие. Технические и программные средства систем соответствуют принципу модульности, обеспечивающему их гибкость, перестраиваемость и быструю адаптацию для решения конкретной задачи. В каждом варианте любой конкретной системы заложена необходимая автономность отдельных её компонентов, гарантирующая при выходе из строя одного из элементов работоспособность всех остальных. При создании систем в максимальной степени используются стандартные решения на средства измерения, передачи и обработки информации. При этом применяются новые открытые информационно-измерительные VXI-технологии, соответствующие международным стандартам.

Пример портативной системы - Система измерения токов и напряжений (СИТН)

версия для печати  

Следующая страница: Система контроля и управления сетью станций спутниковой связи