Новости

Импортозамещение модульных приборов и систем в открытых стандартах. Анализируем российские и импортные аналоги по параметрам и ценам.

Импортозамещение модульных приборов и систем в открытых стандартах. Анализируем российские и импортные аналоги по параметрам и ценам.

Ранее в своих статьях я уже писал о необходимости постепенного увеличения доли измерительных приборов и систем в открытых стандартах в общем парке измерительных систем.

Сейчас это мировой тренд, дающий современному поколению модульных систем новое качество и новые возможности. Основная идея концепции открытых стандартов – это способ построения измерительных систем. На сегодняшний день этот способ уникальная возможность, позволяющая объединить в рамках одной системы лучшие разработки из разных фирм и из разных стран, а также достичь максимального уровня унификации технических решений. Вместе с этим позволяет экономить средства, обеспечивает короткие сроки создания и быстрое обновление измерительных систем.

В данной статье я хочу рассмотреть возможности импортозамещения иностранных модульных приборов на существующие российские в условиях санкций и резкого падения курса рубля. Рассмотрим три направления:

  • обычные измерительные системы;
  • статические и динамические системы сбора информации с датчиков;
  • модульные системы для радиоизмерений на высоких частотах.

В обычных модульных системах сравним импортные приборы от компании National Instruments (NI) и от холдинга Информтест по параметрам и цене. При этом будем сравнивать приборы от NI в стандарте PXI с приборами от Информтест в стандартах VXI и LXI. Пока намеренно не будем учитывать в сравнении новые модули в стандарте AXIe-0, потому что номенклатура модулей еще очень мала, и они только начинают выходить на рынок модульных систем. Тем более такое сравнение было бы не совсем честным, потому что новейший стандарт AXIe гарантированно превзойдет в качестве приборы, выполненные в других стандартах, но это произойдет не завтра, а только по мере накопления линейки модульных приборов.

Сравним сначала базовые приборы: мультиметры, осциллографы, генераторы, коммутаторы.pic1.jpg

В основе любой измерительной системы немаловажная роль отведена мультиметрам. Ниже приводятся сравнительные характеристики доступных на российском рынке модульных мультиметров, изготовленных на базе открытых международных стандартов.

t1.jpg

Выводы.

Для измерительных систем, имеющих в своем составе коммутаторы и коммутационные панели применение прецизионных 7,5 знаковых измерителей проблематично, так как они могут показать такую точность  измерений только на специальных щупах, которые непосредственно подключаются к прибору. В системах, как правило, применяют мультиметры на 6,5 знаков. Такой точности для подавляющего большинства приложений хватает. Из сравнения параметров видно, что приборы примерно одинаковые, но у мультиметров ЦММ1 и МЦММ1 от Информтест есть возможность внешней синхронизации, а у NI PXI4070 и PXI4071 такой возможности нет. Этот недостаток компенсируется специальным модулем синхронизации для PXI, но это дополнительные деньги и место в крейте. Цена российских аналогов ниже, чем стоимость PXI4071 примерно в 2 раза и ниже чем PXI 4070 примерно на 20%. Вывод – системы на основе российских VXI и LXI мультиметров дешевле и по параметрам не хуже аналогов от NI.

pic2.jpg

Второй важнейшей категорией измерителей являются осциллографы. Параметры и цены представлены в таблице ниже.

t2.jpg

t3.jpg

Выводы.

Из таблицы №3 можно наглядно увидеть, что NI PXI 5122 имеет худшие характеристики, чем МОСЦ5, и выигрывает у МОСЦ5 только в объеме памяти на канал. По информации NI в РФ поставляются все варианты осциллографа, но в российской версии сайта доступно только версия с памятью 64 МВ/канал.

Оценив возможности сравниваемых осциллографов, видно что МОСЦ6 и МОСЦ5 весьма достойно выглядят на фоне продуктов от NI и часто превосходя их параметрам имеют цену намного ниже. Конкуренты МОСЦ6 (NI PXI 5154, PXI 5153, PXIe 5162) существенно дороже от 40% до 48%. При этом следует отметить что по многим параметрам МОСЦ6 и МОСЦ5 существенно их превосходят.

pic3.jpg

Следующей категорией приборов являются генераторы сигналов различного назначения.

Новейшие генераторы NI PXIe 5451 и PXIe 5450 фактически являются двумя версиями одного и того же генератора с разной памятью OSP. В Россию поставляются только с памятью 128Мб. Если сравнивать модуль генератор сигналов МГКС с наиболее близким NI PXIe 5451 (версия с 2 Гб памяти), то очевидно, что стоимость МГКС ниже примерно в в 2,5 раза, а параметры лучше.

t4.jpg

Для генератора МГВЧ от Информтест отсутствуют достойные соперники. Отдаленно можно сравнивать с NI PXIe 5422. Из таблицы 5 видно, что модуль от National Instruments намного дороже МГВЧ и сильно уступает в характеристиках.

t5.jpg

Для МГВ2 аналогом с некоторой натяжкой можно считать модуль NI PXIe 4463. Он уступает МГВ2 по скорости сэмплирования в 4 раза, по остальным параметрам близок. По цене он незначительно превышает МГВ2.

t6.jpg

Выводы.

Генераторы от Информтест по своим функциональным возможностям превосходят аналоги от National Instruments, при этом, будучи существенно дешевле. Разница в цене впечатляющая и иногда достигает 2,7 раза.

pic4.jpg

Коммутаторы являются важнейшей частью многоканальных измерительных систем и от них, в значительной мере, зависит уровень автоматизации измерений в современных системах. Релейные коммутаторы широко представлены в номенклатуре приборов в стандартах VXI, LXI, PXI, PXIe. В AXIe-0 первые коммутаторы появились только в 2015 году. Одной из основных характеристик коммутаторов является количество каналов на модуль. Так как во многих системах доля коммутаторов бывает очень велика, их важность трудно переоценить.

Информтест имеет ряд коммутаторов в стандартах VXI , AXIe-0 и LXI в стандарте VXI это матричные коммутаторы КМ100x4 и КМ50х8. Среди высоковольтных коммутаторов следует отметить ВВК 5 (200х2, 1000VDC/650VAC) , ВВК 6 (100х2, 2500VDC/1500VAC). Учитывая большой размер платы и возможность установки в модуль двухпалатной конструкции (это вызвано шириной модуля 30 мм), в таких модулях располагается до 400 стандартных реле с коммутируемым током до 2А. В стандарте LXI ограничений на размеры нет и среди коммутаторов от Информтест следует отметить БРК 308, рассчитанный на высоковольтные приложения (до 3500В). Вообще конструкция любых релейных коммутаторов построена по принципу наличия схемы управления и большого количества различных реле. Чем больше количество реле в одном коммутаторе, тем дешевле канал коммутатора. Соответственно, физические размеры модуля имеют ключевое значение при построении многоканальных релейных коммутаторов. Стоимость коммутаторов КМ 100х4 и КМ 50х8 составляет 270 000 руб. ($4090*). Это примерно $10,2 за одно реле. Существует также множество мультиплексоров в стандарте VXI от Информтест, в которых примерно такие же соотношения стоимости реле.

National Instruments предлагает потребителям большое количество различных коммутаторов в стандарте PXI и PXIe. Например, коммутатор PXIe 2569 со 100 стандартными реле. Это примерно в 4 раза меньше чем в VXI. Стоимость такого коммутатора составляет $2380 или $23,8 за реле, что более чем в два раза дороже, чем на VXI. Если рассмотреть модуль PXI 2520, то в нем располагается 80 реле (150В, 2А) стоимостью $2255. Это составит $28,2 за реле. Ввиду того что площадь PXI модуля примерно в 5 раз меньше чем у VXI модуля, то, соответственно, количество реле будет в VXI исполнении примерно в 4 -5 раз больше. Кроме того лицевая панель в PXI исполнении также намного меньше чем в VXI и, соответственно, на панели VXI модуля можно разместить большее количество разъемов для подключения к объекту контроля. Также в PXI исполнении практически отсутствуют высоковольтные коммутаторы из-за малого места для разъема на лицевой панели.

Если рассмотреть коммутаторы в стандарте AXIe (модуль размерами 327х280х30мм) то на них помещается до 600 высоковольтных реле, что примерно на 30% больше чем в VXI. Аналогичная картина для высокочастотных коммутаторов, где соотношение количества реле на модуле достигает 6 к 1 в пользу VXI. Для AXIe это соотношение ещё больше в пользу AXIe.

Выводы.

Подводя итоги рассмотрения коммутаторов, можно уверенно констатировать тот факт, что коммутаторы в стандартах VXI, LXI, AXIe намного более эффективны, чем в PXI. Это объясняется физическими размерами модулей. Если потребитель строит систему функционального контроля, в которой присутствует большое количество коммутаторов, то она получиться более компактной и дешевой на коммутаторах от Информтест в VXI стандарте, чем на коммутаторах от National Instruments в PXI стандарте. Цена канала в коммутаторах от Информтест примерно в 2-3 раза меньше чем в коммутаторах от National Instruments.

pic5.jpg

Начнём анализ с динамических анализаторов сигналов. Эти системы служат для многочисленных стендовых испытаний различных машин и агрегатов. Это авиационные и ракетные двигатели, энергетические турбины, АСУТП самого различного вида. При анализе динамических сигналов определяются вибрации, деформации, пульсации давления и многие другие параметры. Измерители, применяемые для данной области испытаний, как правило, имеют высокую разрядность (24 бита) и высокую скорость сэмплирования (до 625 кГц на канал). Регистрация потока данных, снимаемых параллельно с большого количества датчиков, представляет собой нетривиальную задачу, для решения которой необходимо снимать до 5 и более миллионов измерений в секунду. Полоса пропускания таких приборов, как правило, до 100 кГц на канал. Теперь сравним то, что предлагает Информтест и National Instruments. В начале 2015 года Информтест анонсировал новую линейку DSA приборов. Это мезонинный модуль МДН8И. Для пьезодатчиков предлагается версия МЗ 8-И с усилителем заряда. Следующим является модуль МТМ8 для динамического тензометрирования. Параметры – 24 бит, 8 каналов, 625 кГц на канал, полоса пропускания 130 кГц (на краю полосы 0,1 дБ), четверть мост , полумост, полный мост. Цена модуля МТМ 8 составляет 320 тыс.руб. ($4900). На сегодняшний день это самые новые в РФ динамические анализаторы сигналов с датчиков. Подобными аналогами в мире являются модули VTI Instruments в стандарте PXIe имеющие по 4 канала.

t7.jpg

t8.jpg

Выводы.

Российские модули для анализа динамических сигналов смотрятся предпочтительней и стоят дешевле. Хотя следует отметить, что Информтест представил модули нового поколения, а от National Instruments мы рассматриваем модули, серийно выпускаемые несколько лет.

pic6.jpg

Системы стендовых испытаний авиационных и ракетных двигателей, турбин, энергоустановок, газоперекачивающих станций, различные АСУТП и др. всегда имеют в своём составе специализированные приборы сбора информации с различных типов датчиков. Иногда количество каналов достигает несколько тысяч. Поэтому нынешнее поколение таких систем, как правило, строится на основе модульных приборов в  открытых стандартах. Для сбора информации с различных типов датчиков используются специализированные многоканальные измерители различного назначения. Подобные приборы и системы выпускаются многими российскими и иностранными фирмами и Информтест и National Instruments также активно работают на этом рынке. При испытаниях измеряются давления, температура, деформации, расходы, обороты и др. параметры характеризующие поведение объектов во время испытаний.

Информтест выпускает линейку многоканальных измерителей в виде мезонинных модулей, встраиваемых в носители в стандартах VXI, LXI, AXIe. Это измерители напряжения МН32С, МН8И, измерители тока МТД32, измерители оборотов МЧ8, измерители расходов НМЧ4, измерители температуры с термометров сопротивления МТ-16 4Л, измерители температуры с термопар ВТ-96. Все модульные приборы от Информтест имеют групповую или индивидуальную гальваническую развязку и автоматическую калибровку смещения 0 (позволяет калибровать модули, не отсоединяя кабельную сеть). Это большое достоинство в последующей эксплуатации таких систем.

Существуют также модульные приборы анализа  дискретных датчиков и многие другие. На приборах от Информтест построено множество систем. Все они работают под управлением программного обеспечения Информтест Qt Регистратор и Информтест-Эксперт. Кроме измерений такие системы часто комплектуются блоками управления БУ 104 (разработки и производства Информтест), пультами управления и превращаются в полноценные информационно-измерительные системы для стендовых испытаний.Таблица 9. Сравнение термостанции ВТ-96 от Информтест и NI 9213 от National Instruments.

t9.jpg

В National Instruments предлагается большое количество различных модулей сбора информации на разных модульных платформах. Например, для измерения температуры с термопар в семействе CompactDAQ применяется модуль NI 9213, с ценой $1450. За 96 каналов это составит $8700 что на 30% дороже чем ВТ-96. Для измерения напряжения сравним модуль NI 9209. Этот модуль сильно уступает по параметрам МН32С и имеет примерно такую же стоимость за канал. Аналогичная картина по другим модулям. Большим преимуществом National Instruments является очень широкая номенклатура измерительных модулей. Недостатком является то, что систему можно собрать только из модулей NI и никакие другие в неё встроить нельзя. К цене таких систем также следует добавить крейты с встроенными контроллерами, например, сDAQ9137 ценой до $6700 за крейт с контроллером.

t10.jpg

Выводы.

В целом следует отметить, что, несмотря на то, что перечень продуктов от Информтест многократно короче, чем у NI, тем не менее, все основные приборы для сбора информации с большинства применяемых датчиков имеются и по своим параметрам превосходят основную массу приборов серии CompactDAQ от NI. Поэтому Российские системы из российских приборов строить вполне можно и получать продукт высокого качества.

pic7.jpg

Пока это вотчина импортных приборов. Большинство импортных модульных СВЧ приборов в стандартах VXI и AXIe запрещены к поставке в РФ. Некоторые СВЧ приборы в PXI стандарте также имеет ограничения на поставку в РФ. Потребность же в таких приборах и системах очень велика. На них строятся системы контроля средств связи, они используются для тестирования всех видов локаторов, широко применяются в тестировании военной техники различного назначения. Если сегодня оценить, кто есть кто на российском рынке модульных радиоизмерительных приборов, то ситуация сложится следующим образом. До 80% рынка модульных СВЧ приборов занимают поставки от National Instruments, а на долю российских производителей приходится не более 10-15% приборов и систем. Но не все так печально и уже появились Российские модульные приборы способные вполне достойно конкурировать с импортными и с продукцией National Instruments в частности. Среди российских производителей холдинг Информтест, ННИПИ Кварц (Нижний Новгород), ВЭД Сервис (Московская область).

Информтест. Производит анализаторы спектра до 3 и 10 Ггц с полосой переноса до 200 МГц, генераторы  сигналов до 3 и 10Ггц (в стандартах VXI и LXI), СВЧ коммутаторы до 26,5 ГГц (в стандартах VXI и LXI), программируемые аттенюаторы до 3 ГГц, рубидиевые стандарты частоты (в стандарте VXI), измерители нелинейных искажений и др. В стандарте LXI начато производство специализированной мобильной платформы АИСТ, на которую будет поставляться широкая линейка приборов. В анализаторах спектра используется по два прибора. Диджитайзер МОС1 (2,5 гигасемпла/сек, 12 бит, 1 Ггц полоса пропускания, память 8Гб) и переносчики частот вниз (downconverter) c 3 и 10 Ггц с полосой переноса до 200 МГц. Такой прибор, состоящий из 2 модулей стоит 1,6 млн. Руб. Генераторы сигналов предлагаются двух видов. Первый  на основе уже упомянутого генератора МГКС (16 бит, 1,2 гигасемпла/сек, 4 Гб памяти) и переносчика частоты вверх (upconverter) до 3 и 10 Ггц. Полоса переноса до 200 МГц. Данный генератор обеспечивает формирование модулированных сигналов со всеми видами модуляции. Другим вариантом является генератор на основе модуля МГВЧ (14 бит, 2,5 гигасемпла/сек, 8 Гб памяти) для переноса более широкой полосы. Стоит такой генератор на основе МГКС 1,4 млн.руб., на основе МГВЧ 1,6 млн.руб.

Информтест в настоящее время завершает разработку целого ряда СВЧ модульных приборов, включая новые диджитайзеры с разрядностью 16 бит на основе IQ технологии, трансиверы до 6 ГГц и другие приборы. Векторных анализаторов и генераторов пока нет, но в 2016 году они появятся.

National Instruments имеет широкий ряд СВЧ приборов. В него входят генераторы сигналов и анализаторы спектра сигналов, включая векторные. Например NI PXIe 5672 до 2,7 Ггц с памятью 512 Мбайт стоит $31825, что существенно дороже (примерно в 1,5 раза) чем примерный аналог от Информтест. Генератор сигналов PXIe 5673 до 6,6 ГГц стоит $38280 с памятью 2 Гб стоит примерно в 1,8 раза дороже, чем аналог от Информтест. Анализаторы спектра представлены несколькими приборами в различных диапазонах частот от 2,7 ГГц до 26,5 ГГц. Это PXI 5661 2,7 ГГц с ценой $31545 за прибор с памятью 512 МБ., это PXIe 5663E 6,6 ГГц с памятью 256 МБ и ценой $34915 и, наконец, NI PXIe 5668R до 26,5 ГГц, полосой переноса 755 МГц и ценой $96380. Последний анализатор, безусловно, является топмоделью и вершиной ряда модульных анализаторов спектра. Такие приборы пока недостижимы в РФ и у них нет российских аналогов. Но и цена немалая. Есть ещё варианты унаследованные фирмой National Instruments от Phase Matrix NI PXI -1470 (26,5 ГГц и ценой от $61245).

Выводы.

В целом, следует отметить, что в области создания модульных систем контроля электронной СВЧ аппаратуры и анализа сигналов российские модульные приборы выглядят вполне достойно и во многих приложениях почти не уступают аналогам от всемирно известной компании National Instruments. Решения от National Instruments в данной области можно смело назвать самыми передовыми и, наверное, самыми востребованными в мире. У этой компании есть только один большой недостаток – она не российская и этим все сказано. Следует особо отметить, что для тех российских предприятий, которые попали под санкции Госдепартамета США продукция National Instruments, как впрочем, и Keysight, Tektronix и др. американских и европейских производителей, теперь стала недоступной. Поэтому для российских компаний, которые пытаются конкурировать с NI в области СВЧ приборов, нужна поддержка в первую очередь со стороны российских потребителей и знание того факта, что российские аналоги подобной продукции уже существуют.

Теперь подведём общие итоги.

В России работают и развиваются собственные производители модульных приборов в открытых стандартах, и их доля на рынке постоянно растёт. Этого уже не замолчать и никуда не спрятать, чтобы не говорили дилеры западных компаний. В области модульного приборостроения в РФ есть производители, которые смотрятся вполне достойно на фоне иностранных компаний. Производители, которые способны обеспечивать собственными измерительными системами проведение испытаний многих важнейших проектов в авиации, космосе и других областях. По моему мнению, главное чего не хватает в настоящее время – это веры потребителей в способности российских производителей решать сложные задачи построения измерительных систем из российских приборов. Отсюда засилье импорта практически во всех тендерах по перевооружению предприятий в РФ, подгонка требований тендеров к конкретным поставщикам импортных приборов. Поэтому, надо объединить усилия российских потребителей и производителей таким образом, чтобы продекларированное импортозамещение постепенно становилось реальным, и чтобы российские производители могли получать доступ ко многим конкурсам по измерительной аппаратуре.

Статью можно скачать по ссылке

09.12.2015