2.7. Архитектура систем контроля, испытаний и монитОринга

Сложность и быстродействие контpольно-измеpительных систем зависит от числа и особенностей измерительных каналов, возможностей аппаратной части (приборов-модулей, контроллера, ЭВМ) и программного обеспечения. Значительное влияние оказывают условия эксплуатации и характеристики объекта контроля.

По особенностям построения и виду архитектуры можно выделить следующие наиболее важные классы АКИС:

- одноканальные и многоканальные;

- однопараметрические и многофункциональные;

- однопроцессорные и многопроцессорные;

- компактные и разнесенные в пространстве.

Рассмотрим некоторые варианты архитектуры. На рис. 2.15 приведена схема простейшей одноканальной однопараметрической системы, содержащей генератор и измеритель сигнала.

Здесь нет коммутаторов и схемы сопряжения с объектом. Функции контроллера может выполнить один прибор. Алгоритм работы включает следующие этапы:

а) контроллер устанавливает генератор;

б) измеритель измеряет и передает информацию в контроллер;

в) контроллер осуществляет обработку и представление данных.

Схема многоканальной однопараметрической АКИС приведена на рис. 2.16.

Здесь измеряется только один параметр, но число каналов контроля велико, поэтому приходится использовать управляемый сигнальный коммутатор, обеспечивающий требуемую маршрутизацию входов и выходов. Число приборов в системе небольшое.

Рис. 2.15. Одноканальная система

На рис. 2.17 приведена схема многоканальной однопараметрической системы, состоящей из двух разнесенных в пространстве частей. Для исследования прохождения сигнала в прямом и обратном направлении в каждой части имеется как генератор сигнала, так и прибор для измерения. Одновременно работает один генератор и один удаленный от него измеритель. Подобная схема построения АКИС необходима, например, при исследовании кабельных линий связи. В системе используется два контроллера, один из которых главный, а второй обеспечивает процедуру обмена информацией с удаленной частью.

Рис. 2.16. Многоканальная система с коммутацией каналов

На рис. 2.18 представлена схема многофункциональной АКИС, предназначенной для измерения параметров и исследования характеристик электромагнитной совместимости сложной радиоэлектронной системы, например системы связи. Блок сопряжения и коммутации обеспечивает подключение приборов и измерительных антенн. Измерения в области низких частот выходного сигнала приемника осуществляются мультиметром В7-34, который также используется для контроля питающих напряжений.

Рис. 2.17. Многоканальная система с разнесением в пространстве

Рис. 2.18. Многоканальная и многофункциональная система

Частотно-временные измерения в диапазоне промежуточных частот передатчика и приемника осуществляются с использованием ЭСЧ Ч3-64 и генератора Г4-158. Измерения в диапазоне СВЧ предполагают применение прибора ФК2-33, генераторов РГ4-04, 05 и измерительных антенн П6-23А.

Объект контроля может также иметь интерфейс КОП и управляться сигналами ПК. Контроллер может общаться с периферийными модулями по шине КОП или через специальные порты ввода и вывода информации.

В систему могут вводиться приборы, не имеющие собственный интерфейсный модуль КОП. Но в этом случае требуются дополнительные модули сопряжения, обеспечивающие преобразование сигналов. В представленной на рис. 2.18 схеме таким прибором является генератор Г4-158. Для его нормальной работы в системе применен специальный преобразователь, обеспечивающий “прозрачность” управления по шине КОП.

Блок сопряжения и коммутации обеспечивает согласование всех входов и выходов объекта измерения с соответствующими входами и выходами приборов, а также всю необходимую коммутацию.

2.8. Аппаратные средства Расширения Шины КОП

Использование средств расширения шины КОП позволяет:

• превысить установленное стандартом КОП число подключаемых модулей (по стандарту до 15);

• обеспечить развязку высокочувствительных измерительных приборов и модулей, работающих с высокими напряжениями и создающих значительные помехи на линиях шины КОП;

• увеличить установленную стандартом длину магистрали КОП (по стандарту до 20 м).

Расширители числа модулей системы

Простейший расширитель имеет два порта: входной и выходной. Он буферизует и повторяет сигналы главной и буферизируемой ветви шины КОП. Со стороны главной ветви он по нагрузочной характеристике эквивалентен одному модулю, позволяя к главной ветви подключить до 14 модулей. К выходу расширителя можно подключить еще 14 модулей, доведя общее число управляемых устройств до 28. При этом можно использовать расширитель для соединения удаленных устройств, передающих информацию по шине длиной до 40 м. Каждый новый сегмент расширителя, включаемый вместо одного из 14 модулей, позволит еще на 20 м удлинить магистраль и подключить дополнительную ветвь из 14 приборов. Имея два расширителя, можно подключить 41 модуль. При этом, однако, надо иметь в виду, что при однобайтовой адресации по стандарту КОП можно подключить только 31 модуль. Большее число модулей требует использования двухбайтовой адресации, что для обычных серийных приборов нереализуемо.

Идеально расширитель при включении его в систему должен быть прозрачным к прикладному программному обеспечению. Поскольку расширитель не нужно адресовать, все модули в системе связываются друг с другом так, как будто расширителя нет. Для работы нужно просто включить его в систему. Применение расширителей не требует новой конфигурации аппаратных средств и программного обеспечения. Можно устанавливать контроллер с обеих сторон расширителя без изменения адресов модулей в системе.

Идеально при включении расширителя в систему, не должно происходить уменьшение быстродействия передачи между устройствами. Однако из-за задержки распространения сигнала сквозь расширитель передача данных между устройствами на различных сторонах расширителя медленнее, чем передача между устройствами на одной стороне расширителя. Эти задержки при распространении свойственны всем расширителям, однако величина задержки изменяется в зависимости от качества расширителя. Необходимо выбирать расширитель, который имеет минимальную задержку распространения.