Введение к работе
Актуальность проблемы. Современное металлообрабатывающее оборудование оснащено, программируемыми контроллерами и системами (устройствами) числового программного управления (ЧПУ). По-'
явление программируемых контроллеров, осуществляющих логические связи между состояниями входных (кнопок управления, путевых выключателей) и еыходных элементов схемы (силовыми контакторами, электромагнитными муфтами, электромагнитами, индикаторами и т.п.), вызвано новой тенденцией замены аппаратной реализации лоппш управления программной реализацией на микропроцессорных системах. Такого рода микропроцессорные системы управления (МСУ) широко применяют з прессах, токарных автоматах, шлифовальных станках.
Во всем спектре проблем, связанных с микропроцессорными системами управления (МСУ), наиболее сложной и трудоемкий является проблема поиска отказов ( устойчивых и перемежающихся) с целью их последующего устранения.'
Известны разные методы поиска отказов в цифровых устройствах, в том числе в микропроцессорных системах управления (сигнатурный анализ, внутрисхемная эмуляция, логические анализаторы). Особенно сложной является проблемз поиска перемежающихся, многократно и случайным образом по времени возникающих самоустраняющихся отказов (сбоев) МСУ одного и того де характера.
В настоящее время предложен ряд устройств, пригодных для поиска перемежающихся неисправностей. Недостатками известных устройств для диагностики перемежающихся отказов в микропроцессорных системах являются: трудность задания совокупности условий запуска для каждого фрагмента схемы с тем, чтобы " накрыть" ею возможный отказ, особенно в МСУ с внутренними обратными связями; высокая трудоемкость, если отказы достаточно редки, а число возможных продуцирующих данный отказ фрагментов схемы" велико; при перемежающемся сбое гипотеза о влиянии тех или иных фрагментов схемы должнз'быть адеквзтной, особенно при наличии внутренних связей и процедур обслуживания прерг .ни. Автору диссертации неизвестны разработанные системы для поиска перемежающихся неисправностей в МСУ при наличии процедур прерывания.
Б связи с вышеизложенным создание универсальных методсв и -3-
устройств для диагностирования перемежающихся отказов е микропроцессорных системах управления промышленного назначения с возможностью диагностики реально работающих (с обслуживанием процедур прерывания) по собственным программам-резидентны).) и рабочим (без использования специальнач тестовых кристаллов памяти) - микропроцессорных систем управления, автоматизированного анализа результатов поиска на основе соответствующего программного обеспечения с применением персональных компьютеров представляют собой актуальную задачу.
Дель-и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в разработке методики и устройства диагностирования перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления промышленного применения. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе предлагается решение следующих задач:
анализ существующих методов и устройств для поиска перемещающихся отказов в цифровых системах;
создание методики диагностирования перемежающихся отказов з микропроцессорных системах управления с обслуживанием процедур прерывания;
разработка устройства для поиска перемежающихся отказов в ),;СУ с обслуживанием процедур прерывания;
разработка источника вторичного электропитания (ЯЕЭП) для устройства диагностирования, повышающего достоверность результатов диагностик;! за счет низкого уровня пульсации с глпро-ком дпапоэоне нагрузок;
разработка программного сбеспоче-ппя для получения и обработки информации о диагностируемой микропроцессорной системе управления, гыдачп управляющих воздействий в устройство для поиска перемежающихся отказов и рекомендаций для принятия решении. t
fi^-.оды исследования базируются на теории вероятностен, теории цифровых автоматов, теории графов, математической логики,. теории проектирования элементов и устройств вычислительной техники, теории алгоритмов. Экспериментальные исследования выполнены на действующих макетах и опытных образцах.
Научная новизна.'Разработана методика диагностирования перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления с обслуживанием процедур прерывания с применением персональных
компьютеров. Создана методика проектирования устройств для по-искз перемежающихся неисправностей. Выполнена инженерная методика обосгозания выбора основных параметров устройств для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах управления промышленного назначеній. Предложен новый вариант універсального устройства с перестраиваемой внутренней структурой для поиска перемежающихся отказов з микропроцессорных системах с возможностью автоматизированного анализе выявленного сбоя. Разработан сетевой высокочастотный регулируемый одкотакт-ный преобразователь напряжения, поЕьгааюздо достоверность результатов диагностики за счет низкого уровня пульсаций в широком диапазоне нагрузок.
Практическая ценность. Предложенные в работе методы диагностики Микропроцессорах систем управления и устройство для поиска пг-рем^жящихся неисправностей позволяют:
- уявить прігчпкц перемежаюинхсл неисправностей в микроп
роцессорных система:-: управления, Фунісцішнирукіціїх в реальном
масштабе времени на рабочих скоростях;
создавать банки данных на ісаждух! реальную диагностируемую МОУ в течении всего ее срока службы, зклячаюцие, в тем числе, место установки и состояние окружа^еи среды ( наличие агрессивных веществ, влажности, высокой температуры и т.д.).
- прогнозировать вероятность пгремежамщіхся откагов в
конкретных экземплярах микропроцессорных систем управления од
ного типа в зависимости от состояния факторов влияния.
Результаты работы могут быть использованы на промышленных предприятиях, применяющих микропроцессорные системы управления ( программируемые контроллеры, системы ЧПУ) в производственных процессах.
Работа выполнялась в Курском государственном технической университете по плану Госкомвуза РЭ на 1992-1995гг. от 16.03.92г. IV 10-26-41 ИН/ 10-20-03 ( тема " Разработка логического анализатора для поиска перемежащнхея неисправностей в микропроцессорных системах управления.") и в АООТ " 20 Подпил-нпковып завод" (г.Курск) в соответствии с планами научно-исследовательских работ ( тема: " Разработка логического анализатора для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах управления.").
- S-
Практическая реализация результатов работы. На основе результатов, полученных в диссертации, разработаны:
метод и устройство диагностики перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах управления;
высокоэффективный источник вторичного электропитания нз основе высокочастотного сетевого регулируемого однотактного преобразователя с прямым включением выпрямительного диода;
пакеты прикладных программ для автоматиэированнной диагностики перемежающихся отказов.
Устройство диагностирования перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системач использовано в 1989-1995 гг в Центральной Заводской Энерголаборатории АООТ " 20 Подшипниковый завод" при ремонте и текущей эксплуатации микропроцессорных систем управления станков-автоматов различных типов . Продиаг-ностировано. около 20 программируемых микропроцессорных контроллеров.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Региональной научно-технической конференции " Автоматизация инженерного труда с помощью-персональных ЭВМ" ( май 1991г., г.Курск), ежегодных научно-технических конференциях Курского государственного технического университета.
Публикации. В диссертации содержится материал 8-ти публикаций, из них 3 авторских свидетельства, 1 статья в сборнике научных трудов, 2 патента.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка-литературы и приложений: она изложена на 150 страницах, содержит 34 рисункз, 3 таблицы, 10В наименований библиографии, а также, 2 приложения. Основной текст содержит 131 страницу.
