Сбор данных и управление данными в параллельном режиме

Производители в автомобильной и аэрокосмической промышленности, как правило, используют различные инструменты сбора данных для внутрисалонных испытаний и для испытаний в специализированной среде. Тем не менее, благодаря объединению двух информационных шин (USB и EtherCAT®), а также внедрению поддержки соединения EtherCAT® от MTS в контроллерах серии FlexTest® системы сбора данных Dewesoft стали идеальным продуктом для решения поставленных задач в обоих сценариях.

Многоосевая схема системы для испытаний

Эта же система сбора данных Dewesoft R8rt может использоваться в качестве:

  • Системы сбора данных для испытательной среды с большим количеством каналов;
  • Система обработки сигналов в режиме реального времени для анализа сопротивления движению (посредством EtherCAT);
  • Может также функционировать в качестве компактного высокомощного мобильного устройства для записи при внутрисалонном сборе данных.

Новое программное обеспечение для цифрового контроллера FlexTest включает поддержку EtherCAT-соединения. Это позволяет установить малозатратный цифровой канал связи с источником данных сторонних производителей посредством Ethernet. Добавленная поддержка EtherCAT позволяет пользователям FlexTest устанавливать цифровое соединение с системами сбора данных.

Системы сбора данных SIRIUS уже широко применяются для преобразования сигналов в составе инструментов исптытаельной среды, но только в качестве предварительного усилителя с аналоговым выводом +-10 В, который используется в качестве аналогового входа контроллера на этапе аналогового ввода.

Этап вторичного ввода можно завершить удаленно с помощью прямой конвертации аналоговых данных в шину EtherCAT внутри систем сбора данных SIRIUS. Это существенно улучшает пользовательский опыт за счет отсутствия необходимости в настройке дополнительных аналоговых входов контроллера.


Использование технологии EtherCAT при сборе данных и в контроллере испытательной среды убрало необходимость в дополнительном этапе аналогового ввода на стороне контроллера

Это инструмент 2-в-1. Систему сбора данных R8rt легко можно извлечь из корпуса и использовать в качестве многоканального и высокоскоростного устройства внутрисалонной записи.

Система сбора данных Dewesoft R8rt может использоваться в качестве внутрисалонного устройства записи данных или преобразователя сигналов в тестовой среде для анализа сопротивления движению, а также для обеспечения потока данных на контроллер испытательной среды в режиме реального времени

Это существенно сокращает затраты на необходимые приспособления, а также устраняет километры кабелей, что, в свою очередь, косвенно упрощает процесс конфигурации.

Для системы сбора данных Dewesoft R8rt доступна конфигурация с восемью слайсами аналогового усилителя SIRIUS. Кроме того, систему можно легко вынуть из корпуса и использовать в качестве внутрисалонного устройства записи данных для анализа сопротивления движению

Более того, благодаря меньшему количеству проводов установка оборудования крайне проста. Контроллер и систему сбора данных R8rt соединяет всего один кабель. А благодаря программе Dewesoft X, получившей множество наград, настройка усилителей проходит быстро и без затруднений.

Система R8rt гарантирует высокоскоростной (200 кГц) сбор данных с высоким разрешением (160 дБ динамического диапазона) с использованием инструмента, который также применяется для анализа сопротивления движению в испытательной среде.

Высокоскоростной сбор данных и вывод EtherCAT© в режиме реального времени

Система сбора данных R8rt включает в себя 8 слайсов усилителей SIRIUS, каждый из которых содержит 8 высокоскоростных каналов аналогового входа. В нее также встроен промышленный высокомощный компьютер SBOX

Все это в компактном дизайне шасси с максимальной вместимостью до 64 DualCoreADC© (2х24-бит) каналов с динамическим диапазоном 160 дБ и до 128 каналов в единой конфигурации ADC (24 бит).

Технология Dewesoft DualCoreADC® позволяет производить измерения с высоким динамическом диапазоном (до 160 дБ)

Данную систему можно использовать в качестве полноценного устройства для записи данных в салоне транспортного средства или в качестве устройства сбора данных в испытательной среде. Программа Dewesoft X работает на базе встроенного высокомощного компьютера SBOX с ЦП Intel i7, SSD-диском до 1 ТБ, а также встроенным GPS-приёмником 100 Гц).

Двойной режим Dewesoft

Любая система сбора данных SIRIUS поставляется с интерфейсом EtherCAT и может использовать интерфейсы EtherCAT или USB для передачи данных в режиме реального времени в систему контроллера сторонних производителей и в программу Dewesoft X в параллельном режиме. Это делает системы сбора данных SIRIUS уникальным инструментом, который может использоваться одновременно в качестве звена системы управления и записывающего устройства при сборе данных, что позволяет клиенту существенно сократиь затраты и получить подробный анализ данных о технологическом процессе.

Стандартные устройства Dewesoft Dual Mode (двойной режим) включают в себя:

  • SIRIUS в качесте интерфейса «аналог-в-EtherCAT®» в испытательной среде с управляющим прибором EtherCAT® сторонних производителей и устройством сбора данных для их записи в программу Dewesoft X
  • SIRIUS в качестве интерфейса «аналог-в-EtherCAT®» в конфигурации ПЛК и устройство мониторинга состояния для высокочастотного динамического анализа в программе Dewesoft X

Благодаря последнему добавлению микросхем EtherCAT слайсы для сбора данных SIRIUS выполняют роль вспомогательных устройств EtherCAT одновременно со стандартными операциями в режиме USB.

Хронометрическая диаграма двойного режима SIRIUS (синхронизация SM)

Протокол EtherCAT является стандартизированной технологией, которая позволяет конечному пользователю комбинировать оборудование от разных производителей в единое технологическое решение. Если пользователь хочет использовать испытательную среду одновременно со сбором данных в программе Dewesoft X, сбор данных с помощью R8rt необходимо осуществлять двумя управляющими системами:

  • FlexTest (обеспечивающей работу EtherCAT) и 
  • программой Dewesoft X на компьютере SBOX

Поэтому помимо EtherCAT требуется дополнительная шина данных (USB) для передачи данных в программу на высокой скорости.

Этого можно достичь следующим образом. АЦП в слайсах SIRIUS работают с частотой выборки, установленной в программе Dewesoft X. Аппаратное обеспечение SIRIUS копирует данные выборки с АЦП в режиме реального времени и отправляет их в два расположения:

  • буфер для передачи по USB и
  • отдельный буфер для передаче по EtherCAT.

Буфер EtherCAT затем сохраняет только одну выборку на канал и постоянно обновляется за счет конечных значений. Исполнительная программа EtherCAT способна собирать самые свежие данные в любой промежуток времени.

Точный момент копирования данных в буфер и на шину EtherCAT определяется исполнительной программой. В данном случае время между выборками, скопированными на шину EtherCAT, зависит от установленного промежутка, который может составлять до 100 мкс.

Настройка системы

Общая схема системы отражена на Изображении 1. Механизм управления испытательной средой приводится в действие за счет аналоговых сигналов, направляемых напрямую в FlexTest. Остальные входные каналы, которые используются для анализа сопротивления движению образца (анализ RPC), управляются системой сбора данных R8rt и хранятся на компьютере SBOX. Эти же данные также доступны в режиме реального времени на шине EtherCAT и на контроллере испытательной среды.
 
Тензодатчики и акселерометры обычно используются для измерения отклика образца. Настройка усилителей производится в меню «Настройка устройств канала» (см. Изображение 3). Информация о сети EtherCAT (файл ENI) необходимы редактору файлов MTS HWI File Editor для добавления вспомогательных устройств EtherCAT в конфигурацию оборудования (Изображение 4). Файл ENI экспортируется из программы Dewesoft X в программу MTS.

Программа Dewesoft X — настройка канала
 
Благодаря оптимизации ширины полосы шины EtherCAT данные из системы сбора данных R8rt отправляются через EtherCAT без обработки и масштабирования. Коэффициенты масштабирования можно найти в окне настройки каналов Dewesoft и экспортировать в текстовый файл, а также включить в файл ENI для быстрого эмпорта в MTS Station Manager. Отмасштабированные данные всегда совпадают со значением в программе Dewesoft X. При использовании пользовательского масштабирования коэффициент масштабирования также изменится для обеспечения соответствия физических значений при работе с необработанными данными.

MTS HWI File Editor

Анализ файлов диска RPC в многоосевом имитаторе дорожных условий

Эта конфигурация системы сбора данных R8rt была внедрена в имитаторе дорожных условий MTS для испытания прочности подвесных систем автомобиля и грузовика. Она состоит из 4 углов, каждый из которых имеет 6 степеней свободы. 104 канала аналогового входа и выхода используются контроллером MTS FlexTest для контроля механизма управления.

Дополнительные 96 каналов используются для измерения отклика образца и соотношения сопротивления движению в испытательной среде и реальных условиях. Сигналы с этих каналов собираются двумя системами сбора данных Dewesoft R8rt, каждая из которых содержит 6 слайсов усилителей SIRIUS и передает данные на контроллер FlexTest посредством EtherCAT.

Один угол испытательного оборудования с акселерометрами

Мы провели оценочный тест анализа RPC для сопоставления производительности решения Dewesoft с цифровой передачей данных посредством EtherCAT и аналоговое решение, стандартно использующееся на таком испытательном оборудовании.

Три трехосевых акселерометра были помещены на один угол испытательного оборудования, а входные каналы распределены между обоими инструментами R8rt.

Пробный дисковый файл был запущен в углу, а отклик записан системами сбора данных R8rt. Программа MTS RPC Pro использовалась для создания нового дискового файла, копировавшего изначальный. Результаты показали, что отличий в производительности и сходимости RPC Pro по сравнению со стандартным аналоговым сбором данных обнаружено не было.

После установки систем сбора данных R8rt было сэкономлено порядка 2 километров дорогих кабелей.

Количество кабелей испытательной среды MTS, убранных за счет использования системы сбора данных Dewesoft R8rt

Заключение

Стандартизированная технология, принятая многими производителями, всегда открывает конечному пользователю доступ к самым оптимальным решениям. Технология EtherCAT улучшает соединение с системой управления MTS, а, вместе с этим, техонлогия EtherCAT/USB позволяет пользователю использовать это же оборудования для других задач. Решение EtherCAT для подключения системы сбора данных с помощью контроллера также позволяет сэкономить километры дорогих кабелей аналоговых входов, которые заменяются одним единственным кабелем CAT5. В то же время, производительность при анализе RPC не уступает производительности аналоговых предварительных усилителей.

Полный список преимуществ системы:

ЭКОНОМИЯ ДЕНЕГ

  • единый инструмент для внутрисалонных испытаний и испытательной среды
  • благодаря интерфейсу EtherCAT для контроллеров сторонних производителей не трубется аналоговый вход
  • избавьтесь от километров аналоговых кабелей

ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ

  • простая конфигурация: один единственный провод от системы сбора данных к контроллеру
  • уменьшение рисков, связанных с человеческим фактором

УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА СИГНАЛА

  • преобразованные сигналы прекрасного качества, передающиеся на контроллер испытательной среды прямо по EtherCAT, а не через аналоговый вход

АНАЛИЗ УПРАВЛЯЮЩИХ ДАННЫХ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ

  • данные, передаваемые посредством EtherCAT на контроллер, можно одновременно с передачей записывать в программе Dewesoft X (технология «Двойной режим»)