Simcenter SCADASとは？ NVHに最適FFTアナライザ ｜ Siemens

Simcenter SCADASは、騒音・振動・耐久性測定に広く用いられるデータ収集ハードウェアプラットフォームです（図 1）。 Simcenter SCADASハードウェアは、アナログ変換器からチャンネルあたり最大204.8 kHzのサンプリングレートでデータを収集します。本ハードウェアは、ICP変換器（加速度計およびマイクロホン）、ひずみゲージ、偏極型マイクロホン、ストリングポテンショメータなどへの信号調整を提供可能です。

データはSCADASハードウェア上でアナログからデジタルに変換されます。接続されたPC上でリアルタイム表示可能であり、後日の参照用にSCADAS内蔵ストレージへ記録することもできます。

図1：Simcenter SCADASシリーズ

1. Simcenter SCADAS 概要

Simcenter SCADASは、シーメンス デジタル インダストリーズ ソフトウェアが製造するデータ収集ハードウェアプラットフォームです（図 2）。

図2：Simcenter SCADASシリーズ

開発中の製品の騒音、振動、または耐久性能を測定するために一般的に使用されます。加速度計、マイクロホン、ひずみゲージは、主要な開発試験中の性能データを収集するためにSCADASハードウェアと組み合わせて使用されることが多いです。

SCADASハードウェアは、トランスデューサに電力を供給する内蔵信号調整機能を特徴としています。トランスデューサのアナログ信号は、チャンネルあたり最大200kHzの速度で収集されます。収集されたデータは、Simcenter Testlabソフトウェアを使用して（リアルタイムおよび後処理で）表示されます。Simcenter SCADASシステムは、図 3に示すように、様々なフォームファクタで提供されています：

図3：SCADASハードウェアには4つの基本モデルがあります：SCADAS XS（ハンドヘルド）、SCADAS RS（屋外使用向けに堅牢化）、SCADAS Mobile/Recorder（現場または実験室用）、SCADAS Lab（ラックマウント型実験室ベース）。

基本モデルは以下になります：

• SCADAS Lab：実験室試験用の19インチラックマウント型ハードウェアシステム。ひずみ、加速度計、電荷など多様な信号調整機能を備えます。
• SCADAS Mobile/Recorder：実験室または移動試験に適しています。ひずみ、加速度計、電荷など多様な信号調整機能を備え、内蔵バッテリーバックアップを搭載。
• SCADAS XS：最大12系統の電圧/ICP入力、GPS、CANバス、ヘッドセット、タコメーター入力を備えた携帯型データ収集ユニット。
• SCADAS RS：堅牢設計（IP66/IP67）のデータ収集ハードウェア。250GBの内部ストレージを搭載。

各SCADASハードウェアモデルの詳細は後述のセクションで説明します。

2. Simcenter SCADAS Lab

Simcenter SCADAS Labは19インチラックマウント可能な筐体になります（図 4）。

図4：19インチラックマウント対応 Simcenter SCADAS Lab

1台のSimcenter SCADAS Labフレームは、8チャネルから1000チャネル以上を搭載可能です：

• データチャネルあたり最大204.8 kHzサンプリング
• 各種SCADAS入力カード用16拡張スロット（後述参照）
• 24ビットアナログ-デジタル変換器（ADC）
• 最大19メガサンプル/秒のスループットレート

図5：高チャンネル数動的試験に使用されたSCADAS Lab

3. Simcenter SCADAS MobileとRecorder

Simcenter SCADAS MobileおよびSimcenter SCADAS Recorderは、内蔵バッテリーバックアップを備えたファンレスユニットです。両ユニットの違いは以下の通りです：

• Simcenter SCADAS Mobile：2つの信号発生器、2つのタコメーター入力、デジタルCANバス入力、PC接続用イーサネット接続を装備。フレームサイズに応じて、入力カード用スロットが1～9個利用可能です。
• Simcenter SCADAS Recorder：SCADAS Mobileと同様の機能に加え、内蔵GPSと「PCレス」計測用コンパクトフラッシュを搭載。

各種フレームオプションは図 6に示されています。

図6：上から順に：SCADAS 1スロットフレーム（SCADAS 01）、SCADAS 2スロットフレーム（SCADAS 02）、SCADAS 5スロットフレーム（SCADAS 05）、SCADAS 9スロットフレーム（SCADAS 09）。

SCADAS MobileおよびSCADAS Recorderは内蔵バッテリーと通常の商用電源を備えているため、図 7に示すように、実験室試験と現場試験の両方に適しています：

図7：SCADAS MobileとSCADAS Recorderは、実験室試験（左）と移動試験（右）に適しています。

4. Simcenter SCADAS カード

Simcenter SCADAS Lab/Mobile/Recorder の利用可能なスロットには、いくつかの異なる種類の入力カードを装着できます（図 8）。

図8：Simcenter SCADAS入力カードは、多様な信号調整オプションを備えています。

ほとんどの8チャンネルカードでは、サンプリングレートは最大204.8 kHzまで対応可能です。24チャンネル（V24）電圧/ICPカードは最大51.2 kHzまでサンプリングします。サンプリングレートは低く設定可能であり、各チャンネルのサンプリングレートを他のチャンネルとは独立して設定できます。

カードはフレームに装着可能で、Simcenter Testlabソフトウェアは起動時にカードを認識します。ソフトウェア内のチャンネル入力オプションは、ハードウェアで利用可能なオプションを反映するよう自動的に更新されます。

Simcenter SCADAS Lab、Simcenter SCADAS Mobile、Simcenter SCADAS Recorderの入力カード調整オプションには以下が含まれます：

• 電圧/ICP
• 電圧/ICP/ブリッジ
• 電圧/ICP/偏極マイクロホン
• 電圧/ICP/電荷
• 動ひずみ
• 熱電対
• CANバス
• ソース出力
• エンコーダカード（4つのタコメーターまたは2つのインクリメンタルエンコーダ）
• その他…

信号調整タイプはチャンネルごとに選択可能です。例えば、単一カード上で最初の入力が電圧トランスデューサ、2番目がICPマイクロフォン、3番目がひずみゲージなどとなる場合もあります。

5. Simcenter SCADAS 接続

SCADAS MobileとSCADAS Recordersをデイジーチェーン接続することが可能です。これにより、ユーザーは2台の独立したSCADASユニットを、より多くのチャンネル数を備えた単一の大型ユニットとして柔軟に組み合わせることができます。

これは、図 9に示すように、2台の独立したユニットを1台として動作させるメイン-セカンダリ接続（光ファイバーケーブル）によって実現されます。

図9：Simcenter SCADAS Mobile/Recorder 主-従ケーブルおよびカード

複数のユニットからのデータは完全に同期され、複数のデータを結合した単一のファイルを生成します。これらは図 10に示すように単一のPCによって制御されます。光ファイバーケーブルは100メートルの長さも可能であり、大型構造物の試験時に複数の場所にユニットを分散配置することで、トランスデューサまでの配線距離を短縮できます。

図10：1台のPCがデイジーチェーン接続された2台のSimcenter SCADASユニットを制御し、すべてのデータは取得終了時に単一ファイルに格納されます。

6. Simcenter SCADAS XS

Simcenter SCADAS XSは、12または6の電圧/ICPチャネルを備えたハンドヘルドデータ収集ユニットです。内蔵マイクロSDカードを搭載し、USB給電方式を採用しています。USBおよびmicro-SDオプションにより、SCADAS XSは3つの異なるモードで使用可能です。

• PCとSimcenter Testlab：USB経由でSimcenter Testlabと連携し、衝撃測定やデータ記録などを行います。
• タブレット経由のScope Appリモート制御：ワイヤレスタブレットによる設定、記録、分析を行います。
• スタンドアロンモード：SCADAS XS本体の記録ボタンおよび再生ボタンを直接操作。

ワイヤレスタブレット（図11）接続時またはスタンドアロンモードでは、データは内蔵マイクロSDカードに記録されます。タブレット上ではScope Appソフトウェアを使用します。

図11：ワイヤレステーブル制御によるSimcenter SCADAS XSデータ収集

また、GPS、CANバス、追加ヘッドセット入力、2つのタコメーター入力を備えています。Simcenter SCADAS XSの小型サイズは、図12に示すように、限られたスペースでの製品テストに最適です。

図12：Simcenter SCADAS XSがオートバイの後部座席に乗る。

7. Simcenter SCADAS RS

Simcenter SCADAS RSは堅牢なデータ収集ユニットです（図13）。

図13：Simcenter SCADAS RSは、屋外環境での長期間使用を想定して設計されています。

Simcenter SCADAS RSは、防水・防塵性能としてIP66およびIP67（機種により異なる）の保護等級を有し、動作温度範囲は-40℃～65℃（-40°F～150°F）です。モジュール構造を採用しており、必要に応じて異なるユニットを組み合わせることが可能です（図14）。

図14：Simcenter SCADAS RSのモジュラー構造により、異なるユニットを組み合わせることが可能です。

ユニットの種類には、パワーユニット、レコーダー（いわゆる「頭脳」ユニット）、およびコンディショニングモジュールが含まれます。レコーダーユニットには、GPS（またはGNSS）入力、4つのコントローラエリアネットワーク（CAN）バス入力、および4つのデジタル入力が搭載されています。240 Gbのストレージを備えています。レコーダーユニットには、Simcenter RS Recorder Appと呼ばれる組み込みソフトウェアも搭載されており（図15）、車載Wi-Fi接続を介して任意のデバイスのブラウザからアクセス可能です。

図15：Simcenter RS RecorderアプリはRECハードウェア上で動作します。ソフトウェアをインストールすることなく、あらゆるデバイスのウェブブラウザからアクセス可能です。

Simcenter RS Recorder アプリは、テストの設定、データの記録、事後の閲覧に使用できます。そのため、SCADAS RSで測定しているデータをリアルタイムで遠隔地から確認することができ、ソフトウェアはSCADAS RS自体で動作するため、閲覧デバイスにソフトウェアをインストールする必要はありません。

8. Simcenter SCADAS RS コンディショニングユニット

Simcenter SCADAS RS信号調整ユニット（図16）は、ベースレコーダー／電源ユニットにデイジーチェーン接続できます。

図16：Simcenter SCADAS RS コンディショニングユニット

コンディショニングユニットには以下が含まれます：

• S24：電圧/ICPトランスデューサ用24チャンネル入力ユニット。
• B24：ブリッジトランスデューサ用24チャンネル入力ユニット（完成抵抗器を含む）。
• U12：電圧/ICP/ブリッジトランスデューサ用12チャンネル入力ユニット。
• T20：20チャンネル熱電対ユニット。