SNAP PAC系统监测深太空天线的失效轴承———SNAP PAC系统监测深太空天线的失效轴承

　　NASA的深太空网络（DSN）包括一个国际网络化的超灵敏接收系统及大型碟式天线，天线用于完成行星间航天任务及无线、雷达对宇宙太阳系的观察。DSN也接受部分环地球航天任务，故他们拥有3个深太空通讯设备，相互约呈120度角，覆盖整个地球，分别位于加州的莫哈韦沙漠，西班牙的马德里及澳大利亚的堪培拉。这些日夜不间断的设备每时每刻监测着卫星、宇宙探测器、航天飞船（甚至地球的旋转），成就了DSN这一世界上最大的科学电信系统。

DSN 3个深太空通讯设备之一，相互间呈120度角覆盖整个地球

　　JPL需在24H内收到数据，有些数据来自探测器，传输速度大于每小时30，000英里。所以，所有的天线都必须保持一丝不苟，否则，这些无法恢复的数据就会永远丢失。

　　在众多任务中，DSN正在追踪的是被誉为航海者1号和航海者2号的太空探测器，它们于1977年发射升空，如今距离地球90亿英里，正驶向太阳系的另一端。JPL成立于1944年，由加州技术协会主管，为NASA管理DSN天线，这些天线用于追踪航海者号及其他探测器，接收关于地球、宇宙的科学数据。

这张由航海者1号记录下的木星大红点照片通过NASA的深太空网络传输回地球

　　去年夏天在位于马德里的DSN基地，工程师们在为一个约230英尺长的天线进行维修升级时发现，在天线的大型高度轴承系统中有裂痕。这些轴承支撑着天线旋转、倾斜上下时产生的4百万磅重量。在2006年6月即发现2组高度轴承存在裂痕，但天线的修复却要长达4至7个月。

DSN网络运营控制中心（NOCC）

　　最大的天线之一出了问题虽有不便但仍可以解决。作为补救，将小型天线排列起来一同支撑拥有更高传输速率的70米长的天线。 此外，降低宇宙飞船的数据速率使得34米长的天线能够承担这些任务。

　　不久，JPL就意识到他们面临的是一个严重的问题。马德里轴承上的裂缝预示着第二次开裂可能会在约16年后。科学家和工程师们觉得一定是什么问题引起这一系列过早损坏。

　　为了查明问题的确切原因，马德里230英尺的天线轴承将被拆除，用传感器将光、声、压力等其他非电力转换成电信号的仪器代替现有的垫片。将电信号输出（一般约几毫伏）通过运算法则计算出应力。

在马德里，类似的天线都会安装载荷传感器及SNAP PAC系统，以监测在大型高度轴承系统中出现裂痕的原因

　　在马德里天线的案例中，测量受力有效地反映了天线沿轴承转动时的重量。为了进行测量，JPL与加州San Dimas 的Force Switch公司签订了合同，为其设计并制造常规的5/8”厚度板（每个板有35个载荷）。这样就能完全匹配天线底部而无需打乱原有直线型或变向。除了尺寸上的定制，Force Switch公司（专业从事力测量、重力测量、液位测量等解决方案）还将满足JPL在载荷上的其他要求，主要是信号调节方面的问题。

　　这些特别设计的载荷板会输出毫安信号而不是典型的毫伏单位，这一点非常重要，因为载荷元件能与Opto 22 SNAP PAC系统直接连接。

　　尤其是SNAP模拟输入模块将4个独立板（每个板对应一组轴承）与SNAP PAC EB2处理器（智能处理器）连接，处理器将接收载荷元件的信号—以模拟电流输入形式表示（范围从–20 mA 到+20 mA）¬¬—每隔1秒扫描一次。

　　EB2是在今年春季发布的，作为Opto 22 SNAP PAC家庭中最新成员，用于自动化、监控及数据采集。

　　“SNAP PAC EB2处理器拥有双10/100 Mbps以太网接口，尤其适用于多支路架构正像JPL所需要的，”Opto 22高级技术顾问Tom Edwards解释道。

　　Edwards及其他Opto 22工程师一起为JPL提供了售前咨询，并帮助DSN天线项目制定了要求。他们一同计划了项目使用长距离缆线（约300英尺），4个载荷板/轴承位置设置分布式I/O。Edwards认为SNAP-PAC-EB2处理器能够为JPL提供菊花链状的分布式I/O，集中所有载荷元件读数返回给一个智能控制器，如Opto 22 SNAP-PAC-R2可编程自动化控制器，提供多重连接用于SNAP PAC系统及SQL数据库的数据交互。

　　现在，JPL正使用Opto 22来设计系统读取140个在1Hz段上的模拟信号（每秒钟扫描一次），尽可能接近同步。最后，频率能增至4Hz甚至更高。

　　有了SNAP PAC系统持续监测并记录来自天线各个轴承位置的载荷数据，JPL很快就能得到数据进行研究，推断并最终找到轴承开裂的原因。

选择OPTO 22公司 SNAP PAC系统的 六大理由

    1       简单易操作 SNAP PAC系统由四个部分统一整合而成：软件、控制器、智能处理器和I/O。系统建立、调试程序，以及故障维护都更简便，大大减少了系统开发及投入运行的时间。   2       更低的长期成本 SNAP PAC系统的成本低于许多PLC系统，并且由于软件是免费的，您不需要投入高昂的费用，便可投入使用该系统。我们为您提供免费的培训以及技术支持，因此对于设备的整个使用期来测试，系统成本会大幅降低。   3       适用于多类自动应用的SNAP PAC系统 SNAP PAC系统功能强大。一套系统，便可用于多个自动化项目中，帮助您完成过程控制、离散自动化、能耗管理、数据采集，甚至远程集中监控。 分布式智能，帮助您随时随地方便地添加I/O。拥有了有线/无线控制器及I/O，您就可根据实际所需，将有线网络转换到无线网络，或者立即实现两个网络的通讯。 灵活的硬件让您无需浪费更多的投资，节省了金钱及时间。   4       高级编程工具 SNAP PAC系统的编程方式采用直观的流程图，也可运用更高级的脚本语言，或者结合两者一起使用。这两种方法所包括的指令，用于标准的过程控制以及离散自动化的功能块、浮点型数字、串行处理、排列、子程序、指针变量等，其他的高级工具用于复杂的应用。 5       连接到第三方软件及设备 SNAP PAC控制器及智能处理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP。可简易地将数据导入到SQL数据库系统，并直接从硬件发送邮件。该系统也可以简单地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的设备、仪器，进行通讯。   6       业界最好的I/O 凭借着业内最佳的保障：多数SNAP I/O模块终身保用。每个模块出厂前都经过独立测试，而不是抽样测试。SNAP PAC系统可以配置从几个I/O点到数千个I/O点。您可按需，根据信号类型，选择高可靠性的模拟量、数字量、串口模块。电压、电流、交流、直流、热电偶、RTD、电源检测器、RS-232、RS-485、Profibus、运动控制、应变测试等等，都可与SNAP PAC系统一同连接。         关于SNAP PAC系统 SNAP PAC系统是Opto 22公司出品，软硬件集成的系统，用于工业控制、远程监控、数据采集等应用。简化了对自动化系统了解、选择和采购的复杂过程，SNAP PAC系统由以下四部分组成：   PAC Project 软件套件－－－－简单易用的基于流程图的编程方式、HMI（人机界面）、可选的OPC客户端以及数据库连接软件。   SNAP PAC控制器－－－－独立式和基于机架式的工业控制器；有线/无线模块可选。   SNAP PAC智能处理器－－－－智能I/O处理器，用于分布式控制。也可选择有线/无线模块。   SNAP I/O－－－－模拟量、数字量、串口量、特殊功能I/O模块，可与现场设备、仪器、传感器相连接。所有I/O模块可交替与标准的以及有线/无线智能处理器一同工作。   这四个简单，又具有很大灵活性的系统组成部件，可处理任何情况，从最基本的设备监控到完整的工厂自动化。         通讯网络及协议 SNAP PAC系统自带Ethernet网络协议，因此您无需担心成本，以及额外添加网络通讯卡的麻烦。系统中的分布式I/O可运行在以太网或串行网络，也可同时运行于两个网络。另外，您可以与大量的串行设备通讯，例如条形码阅读器、RFID阅读器、串口显示器、modem等。   由于SNAP PAC系统运行于标准的Ethernet网络，可直接与计算机、基于Ethernet的设备相互通讯，使用标准的协议包括TCP/IP、UDP/IP、邮件传输协议SMTP、网络管理协议SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系统的EtherNet/IP等。         关于OPTO 22 Opto 22公司研发并制造应用于工业自动化、能耗管理、远程监控、数据采集的软硬件设备。Opto 22的产品是标准化的，用于商业网络及计算机技术中，以简单易用、创新、高品质、高可靠性而闻名世界。Opto 22的输入/输出以及控制系统，允许客户从所有的设备、电子仪器仪表监测、控制、采集数据，这些都是项目运行的关键。Opto 22产品适用于自动化终端用户、OEM，信息技术及操作人员已经为全球10,000套设备安装了该产品。公司始建与1974年，总部位于美国加州的Temecula。Opto 22的产品通过全球网络的分销商及系统集成商出售。预知更多信息，请联系Opto 22上海代表处，电话：021-58358249，邮箱：optochina@opto22.com。网址：www.opto22.com.cn。