Тимофей Забалуев

Создание современной авиационно-космической техники немыслимо без современных испытательных комплексов, которые включают в себя измерения различных величин: температуры, давления, механических моментов и усилий, электрических (в том числе и высокочастотных, до 2,7 ГГц) параметров.

Одним из новаторов и признанным лидером в области разработки и производства аппаратных и программных средств автоматизации измерений, эксперимента, диагностики, неразрушающего контроля качества является компания National Instruments (г. Остин, Техас, США), которая имеет свои филиалы в 50 странах, в том числе с 2001 года и в России.

National Instruments (NI) производит измерительные компоненты и системы стандарта PXI, модули согласования сигналов, модули распределенного ввода/вывода, системы технического зрения и управления движением.

На базе программируемых микроконтроллеров NI создаются системы управления технологическими процессами. Программно-аппаратные комплексы NI Vision позволяют решать задачи бесконтактного прецизионного измерения геометрии объектов.

Основная концепция NI базируется на использовании виртуальных приборов. В самом общем случае виртуальный прибор включает в себя встраиваемое в компьютер или внешнее модульное оборудование диагностики и управления и программное обеспечение, служащее для определения функциональности системы. Для разработки виртуальных приборов NI предлагает графическую среду программирования LabVIEW, созданную специально для инженеров, и позволяющую на интуитивно понятном уровне в виде блок-схемы определить, как функционирует контрольно-измерительная система. Кроме этого, данная среда позволяет быстро создать на экране монитора лицевые панели виртуальных приборов в удобном для разработчика виде.

Хорошая совместимость программных и аппаратных средств, простота отладки и работы, высокое качество комплектующих, расширяемость и практически неограниченные возможности по модернизации – основные достоинства технологических решений National Instruments.

NI производит технику и программное обеспечение, но когда требуется внедрение техники на конкретных предприятиях, когда требуется разработать проект, как правило, этим занимаются либо специалисты самого предприятия, прошедшие обучение в NI, либо это делают специализированные инжиниринговые фирмы (системные интеграторы).

Подтверждение достоинств технических и технологических разработок NI можно отразить в нескольких примерах:

Автоматизированный испытательный стенд авиационных турбостартеров

Перед одним из системных интеграторов NI фирмой «Ви-Тэк» заказчиком ОАО «Красный Октябрь» была поставлена задача автоматизировать испытательный стенд авиационных турбостартеров, включающая создание системы сдаточно-контрольных и периодических испытаний серийно производимых турбостартеров. Система должна была производить контроль медленных (температура, давление, расход) и быстрых (крутящий момент, частота вращения, то, напряжение) сигналов с записью в базу данных, последующим анализом, обработкой и формированием отчетов.

Применение высокоточной 16-разрядной платы сбора данных PCI-6052E и системы согласования сигналов NI в составе единой системы на базе ПК обеспечили высокую точность измерений по всем каналам. Система согласования сигналов SCXI позволила объединить в едином блоке ввод сигналов от самых разнотипных датчиков. Программирование в LabVIEW позволило в короткие сроки разработать мощный пакет проведения испытаний с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом. Автоматизация измерений обеспечила их достоверность, а также точность и быстроту математической обработки и формирования протоколов испытаний. Преимущество данной технологии по сравнению с «ручными» испытаниями – это достоверность автоматической регистрации по сравнению с ручной записью и значительное сокращение времени проведения испытаний, автоматическая регистрация наработки стендового оборудования и единая база данных для нескольких испытательных стендов, что позволяет проводить испытания изделий на любом из них с централизованным доступом к истории изделия.

Измерительная система для мониторинга и управления испытательным стендом вертолетных редукторов

Перед системным интегратором «Ви-Тэк» заказчиком ОАО «Красный Октябрь» была поставлена следующая задача – создать измерительную систему для мониторинга и управления испытательным стендом вертолетных редукторов. При этом должна быть проведена полная автоматизация имеющейся ручной испытательной системы. Перечень физических величин, подлежащих контролю и регулированию: температура, давление, вибрация, частота, крутящий момент, напряжение, электрическая мощность.

Для решения данной задачи был автоматизирован стенд для испытания вертолетных редукторов, представляющий собой небольшой цех, заполненный многочисленными промышленными агрегатами:

  • два авиационных и один пусковой двигатели;
  • три гидротормоза;
  • испытуемый редуктор;
  • повышающий мультипликатор;
  • около 10 насосов и 30 задвижек;
  • бортовые электрические генераторы;
  • электрические машины.

Исполнитель выбрал среду разработки программного обеспечения LabWindows/CVI компании National Instruments за быстроту и скорость разработки как пользовательского интерфейса, так и взаимодействия с измерительным оборудованием.

Управляющая часть позволила осуществлять как ручное, так и автоматическое управление стендовыми агрегатами, а измерительная — получать данные о состоянии стенда, формировать отчеты.

Тесная связь между аппаратурой и программным обеспечением, а также применение операционной среды Windows сделали систему удобной, простой в использовании и весьма быстродействующей. Гибкость, взаимная совместимость и мощь компьютерного измерительного оборудования, а также удобство средств разработки программного обеспечения NI позволили сократить временные затраты на разработку и наладку системы более, чем в два раза. Данный стенд успешно эксплуатируется с 2000 г. Отмечается сокращение сроков и повышение качества испытаний вследствие регистрации большего количества параметров и более точного управления стендовым оборудованием.

Бортовая весоизмерительная система

Перед системным интегратором «АвиаОК Интернейшнл» заказчиком ЗАО «Аэроэлектропровод» была поставлена задача оперативно измерить вес загружаемых в самолет грузов.

Для решения задачи была разработана система, включающая промышленный компьютер PXI-1000В, имеющий возможность питания от бортовой сети самолета, с контроллером NI PXI-8175 и тензометрические беспроводные весы ВТК-1-6,5. Ее принцип работы прост. Тензотяга измеряет силу натяжения троса подъемника и передает полученные данные по радиоканалу на блок индикации и обработки сигнала. В свою очередь блок индикации и обработки сигнала передает данные в компьютер или получает от него команды управления. Компьютер ведет обработку, хранение и отображение информации. Предусмотрена также возможность связи с другими бортовыми системами. Программное обеспечение было разработано с использованием LabVIEW.

Разработанная на основе PXI-компьютера бортовая система измерения веса позволила автоматизировать контроль учет грузов, что значительно упростило процесс загрузки самолета.

Информационно-измерительный комплекс испытательного стенда газотурбинных двигателей

Перед системным интегратором InSys Ltd заказчиком – компанией «Сатурн», г. Рыбинск – была поставлена задача измерения и расчёта нескольких сотен параметров ГТД на различных режимах работы во времени, близком к реальному.

Для решения поставленной задачи был разработан комплекс, включающий в себя несколько шасси SCXI для согласования медленно изменяющихся сигналов, поступающих от термоэлектрических преобразователей и прочих датчиков, крейты PXI (в них установлены платы сбора быстропеременных – серия 447x и медленноменяющихся процессов – E серия), а также компьютеры в промышленном исполнении для обработки и визуализации данных на местах операторов.

Разработанная система позволила полностью заменить морально устаревшее оборудование стендов, включающее в себя большое количество манометров, вольтметров и других отдельных приборов, сэкономить занимаемую площадь и, что самое главное, повысить точность измерений и удобство работы с системой.

Возможности аппаратно-программных решений компании NI не ограничиваются приведенными примерами. Гибкость и открытость системы позволяют решать любые задачи.

По словам главы филиала NI в России Арама Салатяна компания уделяет большое внимание обратной связи с предприятиями. Высокий уровень развития российской науки, мощная технологическая база предприятий авиационно-космической отрасли, зачастую являются движителями новых разработок NI. Ведь именно стремление максимально удовлетворить запросы клиента, не оставить ни одного вопроса без решения – одно из приоритетов в деятельности компании.

National Instruments
тел: (095) 783-68-51
e-mail: ni.russia@ni.com
www.ni.com/russia