Construir un sistema de adquisición de datos para centro de integración de sistemas de vehículos F-35

Sistema DAQ flexible

La Figura 2 muestra la arquitectura general del sistema de adquisición de datos VSIF de gran cantidad de canales. El sistema se distribuye en varios servidores para lograr el equilibrio de carga y alcanzar el rendimiento requerido. Desarrollamos la arquitectura de software distribuido, que incluye seis aplicaciones personalizadas principales, para permitir una futura expansión del sistema.

Detalles de la adquisición de datos

La adquisición de datos analógicos y digitales se realiza utilizando cinco chasis PXI equipados con una variedad de módulos de adquisición de datos de NI para un total de 640 canales analógicos y 480 canales digitales. La capacidad de combinar diferentes tipos de tarjetas de adquisición de datos, manteniendo la sincronización del tiempo es importante para controlar los costos generales del hardware del sistema. La sincronización del tiempo se mantiene en el sistema distribuido de gran cantidad de canales utilizando una señal de tiempo IRIG que puede ser proporcionada por el sistema de adquisición de datos VSIF u otra fuente dentro del laboratorio VSIF.

La aplicación que adquiere los datos analógicos y digitales también realiza la verificación de la tarjeta PXI y la calibración interna y de la ruta de la señal usando una fuente de DC externa controlada por GPIB. Automatizar la calibración de la ruta de la señal permite que la verificación del sistema se realice automáticamente en solo 20 minutos. Con los sistemas anteriores, este tipo de operación podía llevar varias horas y requería una interacción significativa del operador.

Todos los datos, que se entregan al usuario en unidades de ingeniería (EU), representan los valores de calibración para el convertidor analógico a digital, el módulo de acondicionamiento de señales, el transductor y los valores de anulación de cero, según corresponda. También se pueden calcular los canales derivados, que son canales calculados a partir de la información contenida en otros canales, como Watts = Volts*Amps. Además, las DLLs externas, integradas, definidas por el usuario y de interfaz a enlace no requieren que el software se vuelva a compilar para crear canales derivados más complejos.

Configuración del sistema DAQ centralizada

La información de configuración para el sistema de adquisición de datos VSIF se almacena en una base de datos relacional. Desarrollamos una interfaz de usuario gráfica (GUI) personalizada que los administradores de sistemas utilizan para configurar todos los aspectos del sistema de adquisición de datos, incluyendo los siguientes:

1. Administración de usuarios
   • Administrar ocho niveles de privilegios de usuario para el sistema
2. Inventario de hardware
   • Administrar el hardware disponible, como tarjetas PXI y transductores
   • Actualizar la información de calibración y fechas de calibración para todos los equipos
3. Configuración del sistema
   • Administrar las actuales conexiones de hardware
   • Programar canales derivados definidos por el usuario
4. Administración de datos
   • Archivar o exportar datos y bases de datos en cinta u otros medios
   • Limpiar datos no utilizados en la base de datos
5. Generar reportes
   • Crear varios reportes estándares de configuraciones de canales o sistemas, incluyendo datos históricos sobre la calibración
   • Proporcionar capacidades para agregar nuevos reportes definidos por el usuario

La aplicación está diseñada para ayudar a los administradores del sistema a manejar fácilmente la gran cantidad de canales, proporcionando capacidades como clasificación y filtrado de columnas, definiciones de grupos de canales, edición de múltiples registros y funcionalidad de copiar/pegar. A través de permisos de usuario, cualquier usuario puede ver la configuración del sistema, pero solo los administradores autorizados pueden cambiar los valores. Se proporcionan varios niveles de permisos de administrador para permitir una definición precisa de los privilegios de un usuario individual.

Una visualización de datos altamente configurable

Dado que diferentes grupos de usuarios prueban varios subsistemas de aeronaves durante las pruebas de integración, una sola visualización estática para los usuarios no era una buena solución para el sistema de adquisición de datos VSIF. En su lugar, creamos una aplicación dinámica de visualización de datos configurable por el usuario que permite a cualquier usuario crear vistas personalizadas de los datos con varias opciones de indicadores.

Esta aplicación soporta funciones de navegación avanzadas, por lo que los usuarios pueden revisar al instante los datos en tiempo real o recuperar y visualizar los datos registrados de ejecuciones de pruebas anteriores. También pueden configurar disparos y alarmas para encontrar rápidamente puntos de interés en los datos.

El sistema almacena toda la información para una configuración de usuario individual en la base de datos, que se puede exportar junto con los datos de prueba para una revisión o reproducción independiente. Esto hace posible que un usuario tome una imagen instantánea de los datos de prueba, incluyendo toda la información de calibración y transductor de varias ejecuciones de prueba, y la use independientemente de la base de datos principal del sistema de adquisición de datos VSIF, lo que puede ser útil para análisis o presentación fuera de línea.

La aplicación de control/monitoreo/reproducción de pruebas que se muestra en la Figura 6 proporciona varios modos de operación para el usuario. El sistema adquiere datos constantemente y los publica en formato de "baja resolución" en seis estaciones de trabajo. A medida que se recibe el conjunto de datos publicados, se almacena continuamente en el cliente local en un búfer continuo de 30 minutos. Desde este búfer, un usuario puede mirar hacia atrás en el tiempo los datos que se publicaron o registraron y reproducirlos en tiempo real si lo desea.

Cuando el operador elige registrar datos, los datos de "alta resolución" se registran en un archivo y luego se transfieren a un repositorio central. Estas ejecuciones de prueba se pueden descargar a una estación de trabajo para realizar revisiones detalladas de los datos en modo de reproducción. El usuario puede reproducir los datos en tiempo real o puede navegar a través de la línea del tiempo de los datos registrados utilizando varias opciones de navegación.

Gestión de datos

Todos los datos registrados se controlan y protegen en el sistema de adquisición de datos VSIF. Los datos se mueven automáticamente desde los servidores de adquisición a una unidad central de almacenamiento de datos (RAID) cuando un usuario comienza a registrar una ejecución de prueba. Los usuarios pueden revisar los datos de prueba, pero no pueden eliminar ningún dato de prueba del RAID. Tanto la aplicación de exportar análisis de datos como la visualización de datos pueden recuperar datos directamente del RAID o de un conjunto de datos archivado. Esto permite a los usuarios relativamente inexpertos revisar fácilmente los datos registrados previamente con mínima capacitación específica en VSIF.

Análisis de datos

El sistema de adquisición de datos VSIF proporciona capacidades de análisis avanzadas a través de una aplicación de interfaz de datos DIAdem (DDI) personalizada que exporta los datos al paquete de análisis DIAdem o en archivos de texto ASCII simples. La DDI aprovecha toda la interfaz de la base de datos y la funcionalidad de conversión de EU desarrollada para la aplicación de visualización de datos para alimentar datos directamente a DIAdem a través de una interfaz OLE. La aplicación le permite al operador seleccionar fácilmente las ejecuciones de pruebas y los canales para exportar a DIAdem y soporta la combinación de datos de varias pruebas.

Un sistema construido para durar

Utilizando la arquitectura avanzada de software y hardware de NI, G Systems fue capaz de proporcionar a Lockheed Martin Aeronautics un sistema expansible, altamente configurable y de gran cantidad de canales para cumplir los requisitos actuales y futuros del centro de integración de sistemas de vehículos F-35.

Después de casi 15 años de operar el sistema de adquisición de datos las 24/7, el sistema aún funciona de manera confiable. Pero, como ocurre con cualquier sistema de hardware/software, a veces necesita actualizaciones para evitar la obsolescencia. Ya que diseñamos el sistema de adquisición de datos VSIF utilizando tecnología estándar en lugar de tecnología patentada, las actualizaciones han sido un proceso sencillo para Lockheed Martin.