автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Устройство диагностирования перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления

ГОСУДАРСТВО П ПЛ1 КОШТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

КУРСКИЙ ГОСУДЛРСТВИПШЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

PV6 ОД

11а правая рукописи

Луней Александр Юлнлальевнч

УСТРОЙСТВО Д!1АПЮСТШ'ОВДЗ П«1 ИЕРЕШ1ЛЩ51ХСЯ ОТКАЗОВ В К'Ш'ОПГОНЕССОППаХ СИС7ЕНЛХ УТЗРАВЛИШЯ

Специальность 05. JS.Oiî - " Эжшенти » устройства" лшжтлггелытй

TCXHdiUl I! CIIRTOI управления"

АВТОГЕНETAT

диссертации на сонскашю ученой степени ка>!д>1длта технических наук

Курск - îogç

Работа выполнена в Курском государственном техническом университете и АО "Двадцатый подшипниковый завод"

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Захаров И.С.•

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Уразбахтик И.Г.; кандидат технических наук,

старпий научный сотрудник Потапов В.П.

Ведущая организация - СКТБ "Авиааатоматика".

Защита диссертации состоится " -11 " 01 19э£г. ъ .(!]. часов на заседании специализированного совета K084.50.03l Курского государственного технического университета по адресу: 205039, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 505039, г.Курск, ул.50 лет Октября, 94, ученому секретарю специализированного совета K0S4.50.01.

Автореферат разослан " & " 4*2. 1995г.

Ученый секретарь; . специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент £>, к?^ ' В.М. Довгалъ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 муфта.«!, электромагнита)«!, индикаторами и т.п.), вызвало новой тенденцией замены аппаратной реализации лоппш управления программной реализацией на микропроцессорных системах. Такого рода микропроцессорные систеш управления (МСУ) широко применяют з прессах, токарных автоматах, шлифовальных станках.

Во всем спектре проблем, связанных с микропроцессорными система),(и управления (МСУ), наиболее сложной и трудоемкий является проблема поиска отказов ( устойчивых и перемежающихся) с целью ¡и 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 лроОлемз поиска перемежающихся, многократно и случайным образом по времени возникающих самоустраняющихся отказов (сбоев) МСУ одного и того же 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 схем^ велико; при перемежающемся сбое гипотеза о влиянии тех или иных • фрагментов схемы должна'быть адеквзтной, особенно при наличии внутренних связей и процедур обслуживания прерг .ни. Автору диссертации неизвестны разработанные систеш 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 назнзчеши с возможностью диагностики реально работающих (с обслуживанием процедур прерывания) по собственным программам-резидентным и рабочим (без использования специальных 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 рзботе предлагается решение следующих задач:

- анализ существующих методов и устройств для поиска перемежающихся отказов в цифровых системах;

- создание методики диагностирования перемежающихся отказов в 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 £ глир-о-ком дпапозоне нагрузок;

- разработка программного сбеспочс-ппя для получения и обработки информации о диагностируемой микропроцессорной системе управления, выдачи управляющих воздействий в устройство для поиска перемежающихся отказов и рекомендаций для принятия решений. ,

г^-.оды исследования базируются на теории вероятностен, теории цифровых автоматов, теории графов, математический логики,, теории проектироваши элементов и устройств вычислительной техники, теории алгоритмов. Экспериментальные исследования выполнены на действующих макетах и опытных образцзх.

Научная новизна. 'Разработана методика диагностирования перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления с оббЛулШйанием процедур прерывания с применением персональных

компьютеров. Создана методика проектирования устройств злл по-искз перемежающихся неисправностей. Выполнена инженерная методика обосгозания выбора основных параметров устройств для поиска перемещающихся неисправностей в микропроцессорных системах управления промышленного назначения. Предложен новый вариант универсального устройства с перестраиваемой внутренней структурой для поиска перемежаемся отказов в микропроцессорных системах с возможностью автоматизированного анадпзз выявленного сбоя. Разработан сетевой высокочастотный регулируемый одкотакт-ный преобразователь напряжения, поеьшзсздо 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^жзщихся неисправностей позволяют:

- выявить причини перемежавшихся неисправностей в микропроцессорных системах управления, функционирующих в реальном масштабе времени на рабочих скоростях;

•■ создавать банки ланних на кгядуз реальною диагностируемую МСУ в течении всего ее срока службы, эвлячэецие, в тси числе. место установки и состояние окружающей среды ( наличие агрессивных т'.еществ, влажности, высокой температуры и т.д.).

- прогнозировать вероятность перемежающихся отказов в конкретных экземплярах микропроцессорных систем управления одного 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 перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах управления.") и в АООТ " 20 Подиип-ннковый завод" (г.Курск.) в соответствии с плана).«! научно-исследовательских работ ( тема: " Разработка логического анализатора для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах управления.").

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 системах 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.

На защиту выносятся: ,

1. Методы диагностирования перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления промышленного назначения с обслуживанием процедур прерывания.

2. Устройство для диагностирования перемежающихся отказов я'микропроцессорный системах с обслуживанием процедур прерывания.

3. Лоточник вторичного электропитания на основе высокочас-

тотного сетевого регулируемого однотактного преобразователя с прямым включением выпрямительного диода для устройства диагностирования, повышающий достоверность результатов диагностики за счет низкого уровня пульсаций в широком диапазоне нагрузок.

4. Программное обеспечение,- позволяющее с помощью персональных компьютеров автоматизировать процесс поиска перемежающегося сбоя.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проведено обоснование актуальности и выбора теш диссертационной работы, сформулированы основные задачи исследования, положения, выносимые на залдету, и практическая значимость работы.

В первой главе по литературным источникам выполнен анализ отказов в микропроцессорных системах управления, методов и устройств для поиска отказов.

Установлено, что поток отказов восстанавливаемой микропроцессорной систеш управления является простейшим, т.е., облада-. ющим одновременно свойствами стационарности, ординарности и отсутствием последействия.

Показано, что особенности контроля сложных цифровых и особенно микропроцессорных систем управления потребовали от инсг трументзльных средств поиска неисправностей наличия следующих возможностей:

- регистрации последовательности логических состояний одновременно и синхронно во многих точках схемы и на протяжении значительного временного интервала;

- регистрации этих последовательностей состояний в связи с редкими и однократными событиями;

- регистрации состояния контрольных точек в некотором интервале времени, предшествующем выбранному событию;

- оперативного представления результатов измерений в различных форматах,, удобных для оператора и не отличающихся от типовых форм документирования.

Приведена статистика распределения устойчивых и перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления промышленного назначения.

Приведен обзор методов и устройств для поиска устойчивых отказов, а также рассмотрены ограниченные возможности описанных в литературе устройств для поиска перемежавшихся отказов в микропроцессорных системах управления.

Во второй главе автором представлен общий алгоритм и информационные характеристики технического диагностирования МСУ. Для прямой задачи диагноза МСУ получено выражение в операторной форме:

где: А(О - поле внешних воздействий условий эксплуатации, N(1) - помехи, иах(Ь) - поле входных сигналов МСУ, - поле состояний МСУ, и(Ь) - поле сигналов выходных МСУ, V - оператор, характеризующий взаимодействие всех этих полей в конкретной МСУ, I - оператор, описывающий сигнальное информационное поле и отражающий состояние МСУ по совокупности выходных сигналов, V -оператор, характеризующий процесс измерения информационных характеристик в устройстве диагностирования, В - оператор, характеризующий логическую обработку параметров состояния МСУ, -оператор сравнения информации о текущем значении параметров о информацией поля аталона, Бо - информационное поле эталона, Б*-информаионное поле измеренных параметров.

Описано разработанное устройство диагностирования перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления. Принцип действия его основан на том фундаментальном факторе, что всякая микропроцессорная система, отработав программу инициализации и тестовых проверок неотъемлемого оборудования, выходит на циклическую обработку рабочей программы, например, решения сиотемы булевых уравнений. При постоянной совокупности внесших обрабатываемых сигналов микропроцессорная сиотема выполняет фактически один и тот же цикл обработки, отвлекаясь только на обработку процедур прерывания. Местом "привязки" в атом цикле служит совокупность Р сигналов запуска, поступающих из контролируемой микропроцессорной системы управления и определяемых предварительно йэ анализа рабочей программы, например, программируемого контроллера. Поскольку процедуры прерывания возникают произвольно по времени в цикле обработки рабочей программы, то

необходимо устранить их влияние на формирование текущего массива информации обработки этого цикла.

Устройство для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах представляет собой объединение персонального компьютера (ПК) и логического анализатора, внутренняя структура которого организована с возможностью получения образцового массива информации-эталона (сигнатуры) процесса обработки рабочей программы в реальном масштабе времени в контролируемой микропроцессорной системе ( система самонастраивается на поиск перемежающегося отказа), последующего отслеживания отклонения текущего процесса от эталонного и соответствующего адекватного анализа этого отклонения (случайного сбоя) средствами персонального компьютера.

Устройство диагностирования для поиска перемежающихся отказов в МСУ (структурная схема представлена на рис.1) состоит из контролируемой микропроцессорной системы управления, устройства (логического анализатора) для поиска перемежающихся отказов, сетевого импульсного источника вторичного питания, удовлетворяющего жестким требованиям к качеству электропитания для повшенил достоверности результатов диагностики, и персонального совместимого с IBM компьютера.

При включении питания ми при аппаратном сбросе с устройства начальной установки НУ одиночный импульс поступает нз нулевые входы (R-входы) триггеров ТгО, ТгЦ, ТгБ, ТгС, ТгП и через элемент ЯШИ- на инверсные R-входы триггероп ТгЗ и ТгР, а также на обнуляющий вход двоичного счетчика адреса СчА и устанавливает их в нулевое состояние.

Нулевой сигнал с выхода триггерз останова ТгО поступает через первый выход синхронизации анализатора на линию сигнала "WAIT" контролируемой МСУ. При последующем включении питания последняя остановится в начале первого машинного цикла обработки нулевой ячейки отлаживаемой программы, так как на первой выходе синхронизации анализатора присутствует сигнал "WAIT" к моменту начальной установки.

Персональный компьютер в начале своей программы подготавливает устройство для поиска перемежающиеся неисправностей к прогону контролируемой микропроцессорной системы, занося необходимую информацию в регистр запуска Рг3, в вычитающий счетчик

импульсов ВСц, в регистр селектора РГС, в регистр прерывания РгП. Завершая подготовку, ПК возбуждает формирователь короткого импульса ФИ, который своим импульсом устанавливает триггер останова ТгО в единичное состояние, снимая сигнал "WAIT". Кроме того, ПК снимает маску с маскируемого запроса на прерывание "INT".

Контролируемая МСУ приступает к прогону рабочей программы на рабочей скорости. Чтобы пропустить обработку программы инициализации и тестовых проверок, при которых возможно появление совокупности Р сигналов запуска в МСУ, анализатор настраивается на заданное количество появлений совокупности Р сигналов запуска, прежде чем анализатор начнет формирование эталонного массива информации в блоке буферной памяти эталона ББПЭ. При этом информация поступает параллельно из M контрольных точек контролируемой МСУ и записывается соответственно тактовым импульсам, пропускаемым селектором одной из. M возможных линий тактовых сигналов в этой системе fi зависимости от глубины и точности контроля (например, тактовые сигналы обращения к памяти или начала каждого машинного такта и т.д.). Сформированный тага ai образом массив эталонной информации сравнивается потактно с массивом информации, поступающим на первый информационный вход анализатора после каждого последующего появления совокупности Р сигналов запуска. Одновременно Формируется массив текущего цикла контроля в блоке рабочей памяти БРП.

Обьеи массива информации в блоках буферной памяти зтатона ББПЭ и рабочей памяти текущего цикла БРП задается разрядностью информационного выхода двоичного счетчика адреса СчА, поэтому разрядность адресного входа этих блоков должна быть больше разрядности информационного выхода двоичного счетчика адреса СчА.

При отсутствии сбоя е текущем цикле контроля устройство ожидает каждое последующее появление совокупности Р сигналов запуска, из контролируемой микропроцессорной системы для формирования каждого последующего текущего массива информации в блоке рабочей памяти БРП текущего контрольного цикла.

Формирование текущего массива информации прекращается на период обработки каждой возникающей процедуры прерывания. Триггер прерывания ТгП во своему нулевому R-входу сигналом подтверждения прерывания INTA устанавливается в нулевое состояние и

-iO-

блокирует через элемент И2 прохождение тактовых импульсов. Каждая подпрограмма обработки прерывания завершается специальной командой КЕТ, а код ее заносится в регистр прерывания РгП. При наличии этого специального кода на шике данных и сигнала выборки кода команды М1 на выходе элемента 518 появится сигнал, устанавливающий ТгП з единичное состояние. Единичный сигнал с вы- ) хода ТгП разрешзет дальнейшее прохождение через элемент И2 так-' товых импульсов.

При появлении сбоя в текущем цикле контроля триггер сбоя ТгС устанавливается в единичное состояние, однако, формирование массива »»формации текущего цикла в блоке рабочей памяти БРИ продолжается вплоть, до переполнения двоичного счетчикз адреса СчА. Это позволяет проследить развитие аварийкой ситуации в других контрольных точках с момента появления сбоя. И толь га при наличии единичных сигналов с выходов триггера сбоя ТгС и переполнения двоичного счетчика адреса СчА на входах элемента Л1 возбуждается единичный сигнал на прямом 3- входе триггера цикла ТгД, переключая последний в единичное состояние нз своем прямом и в нулевое состояние- на инверсном . выходе. Единичный сигнал с прямого выхода триггера цикла ТгЦ по тактирующему С- ' входу триггера останова ТгО переключает последний в нулевое состояние ( информационный О-бход триггера останова ТгО соединен с нулевой ¡никои) и поступает на второй управляющий вход мультиплексора адреса МА, перегодя его на передачу информации с регистра адреса РгА на адресные входа блоков буферной памяти эталона ББПЭ и рабочей памяти текущего цикла БРЛ, подготавливая тем самым логический анализатор к режиму анализа.Кулевой сигнал с выхода триггера останова ТгО поступает через первый выход синхронизации анализатора нз линию сигнала '"*А!7" контролируемой ЫС7 и останавливает последнюю. Единичный сигнал о прямого выхода триггера цикла ТгД поступает такле через второй выход синхронизации на линию сигнала маскируемого прерывания "ИСТ" в , ?2!.1 для инициирования программы обработки режима аналиэз устройства.

5 тг-етьгй главе выполнен анализ функциональных углов устройства для поиска ЛтГ'тмелжщпхся .отказов в Ц7У и проведены расчеты их элементов (угла начальной установки, ".блоков памяти,-мулгтиплексоров,. схем' сравнения).

-И- ' . " - .

Рис.1. Структурная схема устройства диагностирования перемежающихся отказов в микропроцессорных системах управления.

Микропроцессорные системы управления (программируемые контроллеры, системы ЧПУ и т.д.) имеют, как правило, шинную организацию архитектурного построения аппаратной чзсти. Если контролируемая микропроцессорная система управления (МСУ) имеет Иа линии адресной шины, Не) линий шины данных и линий шины управления, то для получения адекватной информации о реальных логико-вычислительных процессах обработки информации в контролируемой МСУ при Н необходимых информационных входах логического анализатора достаточно выполнить соотношение:

N - Ма+^+Ыс+т , (2)

где ш- дополнительное количество контрольных точек внутри тех или иных фрагментов схемы МСУ, отделенных от общих ес- данных, управления и адреса буферными элементами. Кроме тог и, для упрощения программного обеспечения устройства необходимо выполнить соотношение между N и разрядностью шины данных па персонального компьютера:

N - к-псь (3)

Требуемзя -достаточная разрядность шины данных (к-1... 2) определяется как

(4)

па --;-

к

Отсюдз следует, что разрядность шины данных персонального компьютера, как минимум, должна вдвое превышать разрядность шины даннах контролируемой МСУ. ■ Поскольку в соотношении значения па."о,Ла,"с.п и Ь исходно стандартно заданы, то для его выполнения остается только варьировать значением т:

т = к-па - - Ма - (5)

Приведена оценка необходимого количества входов запуска лопгческого анализатора Р. Местом привязки в вычислитель но-логической обработке информации контролируемой МСУ естественным образом служит состояние адресной шины в каждый момент реального времени, поэтому: Р - Ма, В зависимости от глубины протоколирования реального процесса обработки информации в контролируемой МСУ необходимое количество тактирующих входов М. соответствует условию: М < Нс.

Поскольку б.шш ЕРТ! и БЕ1ТЭ в составе устройства диагностирования идентичны по информационной емкости, то приводится оценка необходимой емкости и количества информационных входов блока памяти ЕЕПЭ. Количество информационных Ь входов (выходов)

-1Ъ-

блока памяти ББПЭ (БРП):

I - N + Р + М (6)

Таким образом, блок памяти ББПЭ (БРП) должен иметь возможность параллельно загрузить слово состояния длиной 1, бит и определенное количество 1 таких слов. Тогда требуемая емкость блока памяти БЕПЭ (БРП): Б » 1-Ь

Реальная величина 1г определяется техническими параметрами (емкостью) кристаллов ОЗУ. Тогда максимальное время обнаружения перемежающейся неисправности логическим анализатором составляет:

т.^-асо + та). (7)

1Ср- среднестатистическое время между появлениями случайного сбоя; Та- среднее время анализа полученной информации с помощью персонального компьютера.

В четвертой главе описан разработанный в диссертации сетевой высокочастотный стабилизированный преобразователь с защитой, который обеспечивает низкий уровень пульсаций а нирокоы диапазоне нагрузок.

Рассмотрены физические процессы в импульсном трансформаторе, приведены методы и расчет подключения импульсного трансформатора однотактного преобразователя с прямым включением выпрямительного диода. Проблема трансформации решена путем определена требований к материала.! и размерам сердечника, параметра.-, первичной обмотки при воздействии внешнего напряжения.

Для обеспечения защиты узла по току предлагается отсекать нарастание коллекторного тока силового транзистора при его возрастании 'сверх допустимого уровня независимо от того, по какой причине это произошло (короткое замыкание или просто перегрузка по току на выходе). Этот метод позволяет мгновенно реагировать на каждый импульс коллекторного то»са через силовой ключевой транзистор.

Предложены два режима работы формирователя управляющих импульсов: с ЧШ - модуляцией выходных импульсов ( при запуске, малой нагрузке, аварийных ситуациях); с ШПМ - -модуляцией входных импульсов ( при большой нагрузке). Переход между этими режимами плавный, исходя из принципа действия. Рассмотрены про-Г' сы, определяющие режим ЧИМ-ШИМ.

В пятой главе описаны методы обработки информации о диаг--Л- '

ностируемой микропроцессорной системе управления, приводится алгоритм ' работы управляющей программы системы для поиска перемежающихся неисправностей в МСУ.

Показано, что вероятность ошибки диагностирования вида (1,3) ( Р], з - вероятность совместного наступления двух событий,

когда МСУ находится в техническом состоянии 1, а в результате диагностирования считается находящимся в состоянии 3) определяется как:

Р».1- " £ . (8)

где к - число состояний устройства диагностирования; -априорная вероятность нахождения МСУ в состоянии 1; Рс1- априорная вероятность нахождения устройства диагностирования в состоянии 1; - условная вероятность того, что в результате диагностирования МСУ признана находящейся в состоянии 3■при ус-ловш, что она находится в состоянии 1, а устройство диагностирования - в состоянии 1; РВ1,о.1~ условная вероятность нахождения МСУ в состоянии МСУ в состоянии 1 при условии, что получен результат МСУ в состоянии 3, а устройство диагностирования находится в состоянии 1; Р^, 1- условна! вероятность получения результата: " МСУ в состоянии 3" при условии, что устройство диагностирования - в состоянии 1.

При известных статистических данных. испытании устройства диагностирования приведена оценка вероятности ошибки

Р\.о- ЕРС1Г1.1. . (9)

1-1 /

где N,.1. - общее число испытаний системы диагностирования; - число испытаний, при которых устройство диагностирования зафиксировало состояние 3; вероятности Р1° и Распределяются методами теории надежности.

Данз оценка апостериорной вероятности ошибки диагностирования вида (1,3) Р>.з - вероятности нахождения МСУ в состоянии

1 при условии, что полученный результат диагностирования указывает на то, что МСУ находится в состоянии з (при 1=3 РА13 является апостериорной вероятностью правильного определения технического состояния). .

Средняя оперативная продолжительность диагностирования МСУ "•пределлетсл ьзк:

^ _ п О Р п, О , п. С

1.Д - 4-!« Гi (.^.¡'Г! , чи;'

1-1 1-1 1-1

где: XI- средняя оперативная продолжительность диагностирования МСУ в состоянии 1; "4,1- оперативная продолжительность МСУ в состоянии 1 при условии, что устройство диагностирования в состоянии 1.

Глубина поиска места дефекта характеризуется величиной

Кгп = Г/К, (11) .

где Г - число однозначно различимых состояний . составных частей МСУ на принятом уровне деления, с точность» до которых определяется место дефекта; К- общее число составных частей МСУ на принятом уровне деления.

Расчет Кгп проводится по функционально-диагностической модели МСУ'или по матрице состояний.

Приведен алгоритм решения задачи поискз перемежающихся отказов в общем виде. Необходимость разработки этого алгоритма состоит в том, что ПК производит управление всеми режимами работа логического анализатора. Следовательно, алгоритм предусматривает Есе управляющие процедуры.

Представлен также полный алгоритм работы управляющей программы устройства для поиска перемежающихся'неисправностей, который предусматривает операции по тестированию МСУ перед начало'.'. работы, перед началом поиска перемежающегося отказа, анализ огзибки, проверку достоверности информации.

Проведена экспериментальная оценка эффективности предложенных технических решений. Показано, что автоматизация диагностирования перемежающихся отказав в МСУ обеспечивает снижение затрат на ремонт и восстановление станочного оборудования.

Устройство обеспечивает снижение среднего времени ремонта неисправных МСУ в 5...7 раз по сравнению с используемыми в настоящее время средствами диагностирования.

Создана система интеллектуальной поддержки диагностирования перемежающихся отказов в МСУ на основе программных оболочек экспертного типа и создания банка данных на каждую диагностируемую микропроцессорную систему управления в течении всего ее срока службы, включающие, в том числе, место установки, состояние окружающей среды ( наличие агрессивных веществ, влажности, вибрации", высокой температуры ) и выявленные отказы, обеспечивающая сокращение времени определения и локализацию отказа в

- л-

4.. .6 раз по сравнению с применяемы.«! способами восстановления работоспособности МСУ.

В приложенииях представлены алгоритмы и листинг программного обеспечения устройства диагностирования перемежающихся отказов на языке TURBO С, краткое описание функциональной схемы ÎIBSIÎ на основе высокочастотного сетевого регулируемого сдно-тактного преобразователя с прямым включением выпрямительного диода, акты и справки о внедрении результатов научных исследований..

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методика обнаружения перемежающихся отказов основана на том, что МСУ, отработав программу инициачнзации и тестоны:-: проверок неотъемлемого оборудования, выполняет при постоянно;*! совокупности внешних обрабатываемых сигналов один и тот.-:? цикл обработки, затрачивал ресурс времени только на обработку процедур прерывания. Местом "привязки" в этом цикле служит совокупность Р сигналов запуска, поступающих из контролируемой микропроцессорной системы управления и определяемых предварительно из анализа рабочей программы. • Поскольку процедур:; п"с-р:;2а:;;:л возникают произвольно по времени з цикле обработки рабочей программы, то необходимо устранить ах влияние на формирование ггку-цего массива информации обработки этого цикла.

2. Устройство диагностирования перемежающихся отказов е контролируемой микропроцессорной с;:стене управления с oCc"/:-z> вашем процедур прерывания представляет ссбон объединен;;:- персонального компьютера и логического анализатора, внутренняя структура которого организована с возможностью получения образцового массива информации-эталона процесса обработки рабочей программы в реальном масштабе времени в контролируемой f.'C", последующего отслеживания отклонения текущего процесса от эталонного и соответствующего адекватного анализа случайного сбоя средствами персонального компьютера. Устройство обеспечивает снижение среднего времени ремонта неисправны:-: МСУ в 5.. .7 раз по сравнению с используемыми в настоящее гремя средствами диагностирования.

. 3. Для устройства диагностирования перемежающихся отказов

создан высокоэффективный источник вторичного электропитания на основе высокочастотного сетевого регулируемого однотзктного преобразователя с прямым включением выпрямительного .диода, управляемый комбинированным ЧИМ-ШИМ модулятором и обеспечивающий низкий уровень пульсаций в широком диапазоне нагрузок.

4. Создана система поддержки диагностирования перемежающихся отказов, в МСУ на основе программных 'оболочек экспертного типа и создания банка данных на каждую диагностируемую микропроцессорную систему управления в течении всего ее срока службы, включающие, в том числе, место установки, состояние окружающей среды ( наличие агрессивных веществ, влажности, вибрации, высокой температуры ) и выявленные отказы, обеспечивающая сокращение времени определения и локализацию отказз в 4...6 раз по сравнению с применяемыми способа.«! восстановления работоспособности МСУ.

5. Проведена экспериментальная оценка эффективности предложенных технических решений. Показано, что автоматизация диагностирования перемежающихся отказов в МСУ обеспечивает снижение затрат на ремонт и восстановление станочного оборудования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНКЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В РАБОТАХ

1. A.c. 1577017 СССР, МЮ14 Н02 M3/335. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой / А.Ю. Лунев, Г.II. Кокоулин, И.А. Тишин (СССР). - N4485216/24-07; Заявлено 19.09.88; Опубл. 07.07.90, Бюл. N25. - 16с.

2. A.c. 1624460 СССР, МКИ4 G06 Fl1/28. Устройство для отладки программ / А.Ю. Лунев, В.Ю. Лунев, И.Л. Бабынин (СССР).-N4430303/24; Заявлено 25.05.88; Опубл. 30.01.91, Бюл. N4 -8с.

3. A.c. 1672455 СССР, МКИ4 G06 F11/00. Устройство для отладки микропроцессорных систем / А.Ю. Лунев, В.Ю. Лунев, И.Л. Еабынин (СССР).- N4754189/24; Заявлено 05.09.89; Опубл. 23.08.91, Бюл." N31 -20с.

4. Пат. 2024171, Россия, МКИ5 Н02 M3/325. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой / Лунеь А.Ю., Кокоулин Г.П. - N5006725/07; Заявлено 27.07.91; Опубл. 30.11.94, Бюл. N22.. -20с.

- 19 - . и ; •

5. Лунев А.О., Лунев В.Ю., Захаров И.С. Устройство для поиска перемещающихся неисправностей в микропроцессорных системах. Заявка на патент N50252331/24 МКИ (306Г11/00 с положит, реш. от 03.06.93.

6. Лунев А.Ю., Захаров И.С. Анализ устройств для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах управления. //Автоматизация инженерного труда с помощью персональных ЗВМ. Доклады и сообщения региональной научно-техничес-

Курский государственный технический университет. 305039 г.Курск, ул. 50 лет Октября, 64.