CC BY
72
АВТОМАТИЗАЦ1Я ПРОЕКТУВАННЯ ТА ВИРОБНИЦТВА РАДЮАПАРАТУРИ
УДК 621.396
Д1АГНОСТУВАННЯ РАДЮЕЛЕКТРОННО1 АПАРАТУРИ В 1НСТРУМЕНТАЛЬНОМУ СЕРЕДОВИЩ1 ЬаЬУШЖ
Уткт Д.М., М1рсъких Г. О.
Розглянут1 особливост1 використання програмного продукту ЬаЬ¥1ЕЖ в процес1 виршення задач контролю та д1агностування радюелектронних засоб1в. Показана можлив1стъ паралелъного виршення цих задач в рамках розробки единого комплексу.
Вступ. Постановка задачi
Проблеми шдвищення ефективност контролю параметрiв та дiагносту-вання стану важливi i в процес виробництва, i в процес експлуатаци ра-дiоелектронних засобiв (РЕЗ). Неможливо при виробництвi (особливо ма-совому) досягти належного рiвня якостi, так само як неможливо в процес експлуатаци досягти належного рiвня обслуговування (профшактики, ремонту) РЕЗ без застосування вщповщних методiв та засобiв контролю його вихiдних параметрiв, дiагностування стану його окремих складових час-тин. З друго! сторони - неможливо оргашзувати ефективний (особливо ав-томатизований) контроль параметрiв складових частин i РЕЗ в цiлому, як-що при його конструюваннi не враховаш специфiчнi особливостi, що дик-туються необхiднiстю контролю. Зв'язок мiж РЕЗ i системою контролю параметрiв та дiагностики стану (СКД) цього РЕЗ юнуе на всiх етапах життевого циклу (проектування, виробництво, експлуатащя) цих компонент i дае шдстави говорити про життевий цикл комплексу РЕЗ-СКД. Оскшьки операци контролю та дiагностування здiйснюються як для РЕЗ в цшому так i для його складових частин, надалi для узагальнення будемо говорити про об'ект дiагностування (ОД) i, вщповщно, про комплекс ОД-СКД.
Таким чином, ефективним виршенням задачi проектування комплексу ОД-СКД слщ вважати таке, що
1) вщповщае сучасним вимогам з точки зору забезпечення якост^ оперативности достовiрностi результатiв;
2) може бути використане на вЫх стадiях життевого циклу комплексу;
3) дозволяе з мшмальними додатковими витратами переходити вщ одного етапу життевого циклу комплексу до другого, вщ його вiртуальноl моделi до фiзичноl реалiзацil.
Методика вирiшення задачi
Для виршення задач контролю параметрiв та дiагностування стану РЕЗ пропонуються рiзноманiтнi математичнi моделi та методи [1, 2], бшьшють яких може бути використана для розробки сучасних комп'ютерних про-грам. Однак, згiдно поставлено! задачi основним критерiем вибору методiв та програмних продуктiв мае бути набуття можливостi переходу вiд розрь знено! розробки РЕЗ та СКД до розробки (а рiвно i до виробництва та екс-
плуатаци) единого комплексу ОД-СКД.
На даний час при проектуванш СКД РЕЗ широкого поширення отрима-ла його так звана функцюнально-лопчна модель [1, 2]. За щею моделлю складовi частини РЕЗ (до рiвня яких передбачаеться здшснювати дiагнос-тування) представляють у виглядi функцiонально-логiчних елементiв (ФЛЕ), а структурну схему надають у виглядi функцюнально-лопчно! схе-ми (ФЛС), яка i е основою для побудови СКД. Якщо за допомогою комп'ютерно! програми забезпечити можливiсть змши та контроль стану кожного ФЛЕ, то можна моделювати вщмови РЕЗ, створити (на програм-ному рiвнi) посилки для використання вiдомих алгорштв дiагностування, починаючи з самих раншх етапiв життевого циклу цього РЕЗ. Розроблеш при цьому комп'ютернi програми можна, з мшмальними змiнами, викори-стати i надалi, за умови вщповщного перетворення у цифрову форму сиг-налiв вiд складових реашзованого РЕЗ, та керування за !х допомогою станом вiдповiдних складових частин комплексу СКД-ОД.
Визначеш можливост забезпечуе програмний продукт LabVIEW фiрми National Instruments, який спецiально призначений для створення програм-но-обчислювальних комплекЫв, якi забезпечують реалiзацiю комп'ютером функцш не тiльки обчислювального пристрою, що здiйснюе обробку да-них, але i вимiрювального пристрою, який здшснюе збiр цих даних. Такий шдхщ розширюе технологiчнi можливостi розробника як РЕЗ так i вщповь дно! СКД, дозволяе перейти до створення ушверсально! системи объект -вимiрювання.
Структурна схема комплексу СКД-ОД
Для використання пакету програм LabVIEW при виршенш означених задач в шструментальному середовишд вказаного пакету були розроблеш: ФЛЕ; блок аналiзу сигналiв в вибраних точках ФЛС; блок керування фун-кцюнально-лопчними елементами ФЛС; блок шдикацй.
На рис. 1 наведена узагальнена структурна схема комплексу СКД-ОД.
Рис. 1. Узагальнена структурна схема комплексу СКД-ОД В комплекс можна видiлити двi групи об'екпв.
До першо! групи вiднесемо вiртуальнi об'екти, якi являють собою вщ-повiднi програми, виконанi в шструментальному середовишд LabVIEW:
- ФЛС, яка е вiртуальною лопчною моделлю ОД;
- блок керування ФЛЕ, який дозволяе iMiTyBara вщмови будь якого ФЛЕ; при цьому таке iMrryBaHM можна здiйснити як в "ручному" режим^ так i в режимi приймання шформацй вщ зовнiшнiх пристро!в; останне i на-дае можливiсть "перенести" стан реального ОД на вiртyaльний;
- блок контролю, призначений для визначення сигналу ("0" або "1") на виходi будь якого ФЛЕ (або в вибраних контрольних точках (КТ) ФЛС);
- блок aнaлiзy шформацй, призначений для побудови математично! мо-делi стану ОД та реaлiзaцй алгоритму дiaгностyвaння ОД з визначеною метою (ощнка прaцездaтностi, пошук вщмови);
- блок вiдобрaження шформацй вщображае результати реaлiзaцil алгоритму дiaгностyвaння.
Вiдмiтимо, що об'екти першо! групи утворюють зaкiнченy вiртyaльнy модель комплексу СКД-ОД i можуть використовуватись автономно в про-цесi розробки алгорштв дiaгностyвaння, з навчальною метою або при пошуку та апробацй нових ршень в гaлyзi дiaгностики.
До друго! з вказаних вище груп вщнесемо реaльнi фiзичнi об'екти:
- безпосередньо ОД, в якому забезпечено доступ до КТ; мюця !х розмь щення мае спiвпaдaти з вщповщними КТ ФЛС;
- блок формування тестових та iмiтaцiйних сигнaлiв, що мiстить у своему склaдi пристро! генерацй та вимiрювaння фiзичних величин, необхщ-них для визначення стану функцюнальних елементiв ОД, реaлiзaцil конк-ретних aлгоритмiв дiaгностyвaння;
- блок приймання та перетворення шформацй - виконуе функцй компонента, що забезпечуе взаемний обмш шформащею мiж фiзичними об'ектами комплексу та комп'ютером, об'еднуе остaннi в единий шформа-цiйно-вимiювaльний комплекс; шструментальне середовище LabVIEW пристосоване для використання подiбних компонентiв, перш за все, розро-блених фiрмою National Instruments.
З урахуванням наведеного сформулюемо основш етапи створення комплексу СКД-ОД:
- розподшення ОД на склaдовi частини (блоки, складальш одиницi, елементи, т.п.), як вiдрiзняються загальними технологiчними процесами, процесами вимiрювaння !х пaрaметрiв т.iн.;
- встановлення оптимально! iнформaтивно! сyкyпностi пaрaметрiв, що контролюються;
- вибiр способiв та зaсобiв вимiрювaння визначених пaрaметрiв, встановлення критерйв, що визначають працездатний стан ОД;
- розробка математично! моделi ОД, яка вiдповiдaе вибраним принципам побудови дiaгностично! системи (найчастше розробка ФЛС);
- побудова вщповщного алгоритму дiaгностyвaння, який визначае правила вибору послщовност пaрaметрiв для контролю;
- реашзащя фiзичних об'екпв та програмного забезпечення комплексу, спираючись на вибраш алгоритми дiагностування та iдеологiю шструмен-тального середовища LabVIEW.
Використання отриманих результа^в
Використання отриманих результатiв розглянемо на прикладi побудови комплексу СКД-ОД, використавши метод дiагностування оснований на математичнш логiцi [1], припускаючи, що кожному стану ОД вiдповiдае несправшсть лише одного елементу.
На рис. 2 наведена ФЛС частини деякого РЕЗ, яку визначимо як ОД.
Рис. 2. Функцюнально-лопчна схема об'екту дiагностування Наведенш ФЛС вщповщае таблиця сташв (див. табл.1), в якш Ci позна-чае стан i-i складово! одиницi, при цьому С0 позначае справний стан ОД.
Таблиця 1
_Таблиця сташв ОД_
Co C1 C2 C3 C4 C5
z1 1 0 1 1 1 0
z2 1 0 0 1 1 0
z3 1 1 1 0 1 0
z4 1 0 1 1 0 0
z5 1 1 1 1 1 0
Пошук вказано!' мiнiмальноi сукупностi полягае в тому, щоб виявити таю вихщш параметри, знання яких достатне для вiдрiзнення одного стану ОД вщ iншого. Для цього записуемо функщю F працездатностi ОД у ко-нюктивно-дизюнктивнiй формi, та спрощуемо ii:
F = ( z1 + z4)( z1 + z2 + z3 + z4)( z1 + z2)( z3 + z5)( z2 + z3)( z2 + z4) X х ( z1 + z3 + z4 + z5)( z3 + z4)( z1 + z2 + z4 + z5)( z1 + z2 + z3 + z5) = = z 1 z 2 z 3 + z 2 z 3 z 4 + z 2 z 4 z 5 .
Для побудови СКД (див рис.3) виберемо ознаки z2, z3, z4. Прив'язуючись до узагальнено!' структурно!' схеми комплексу СКД-ОД вщмгтимо, що елементи Q2, Q3,Q4 територiально розмiшенi в ОД, сигнали X2, X3, X4, Y2 доп ,Y3wH ,Y4доп формуються в блоцi формування тестових та iмi-тацiйних сигналiв, сигнали Y2,Y3,Y4 формуються у вказаному блощ, або
безпосередньо подаються на блок формування та перетворення шформацй, що визначаеться параметрами останнього блоку та вказаних сигналiв.
Рис. 3. Структурна схема комплексу СКД-ОД
На ОД, а саме на елементи 2, 3, 4 (Q2,Q3,Q4) подаються вхщш впливи (сигнали Х2, Х3, Х4) вiд iнших елементiв ОД або блоку формування тесто-вих та iмiтацiйних сигналiв. З виходiв елеменлв 2, 3, 4 сигнали--реакцй Г2,У3,У4 подаються на входи компараторiв К2,К3,К4, за допомогою яких
вказанi сигнали-реакцй порiвнюються з "еталонними" (У2 доп ,Г3доп ,У4 доп). Ре-
зультати порiвняння видаються на виходи компараторiв у виглядi логiчних змiнних: "1" - сигнали реакцй вщповщають "еталонним" сигналам, "0" -сигнали-реакцй не вщповщають "еталонним" сигналам.
На цьому "робота" фiзичних компонентiв комплексу завершуеться, отриманi логiчнi сигнали подаються на комп'ютер, де i починаеться обро-блення отримано! шформацй за визначеною програмою.
При реалiзацil алгоритму дiагностування, основаного на математичнiй логiцi, наявшсть в структурi ФЛС в явному виглядi не е обов'язковою. Тому отримаш логiчнi сигнали ( !х iнвертованi значення) запамятовуються вщповщними запамятовуючими пристроями (ЗП) i передаються на схеми "I", якi i використовуються для визначення стану ОД (вiдповiдно до табли-цi сташв), а саме:
- працездатний стан ОД характеризуеться наявшстю на входах схем "I" сигналiв, позначених на рис. 3; при цьому блок вщображення шформацй фiксуватиме стан С0, що i вiдповiдае данiй ситуацй;
- перехiд ОД до непрацездатного стану викликае змiни у розподшенш сигналiв на входах схем "I"; спрацювання то! чи шшо! (м) схеми "I" (на-явнiсть на всiх И входах лопчно! "1") спричиняе фшсащю блоком вщобра-
ження шформацй вщповщного стану (Сг), що вiдповiдатиме несправностi вiдповiдноi (i-i) складово! одиницi ОД (нагадаемо, що, зпдно прийнятих припущень, в ОД одночасно не може юнувати двi або бшьше вiдмов).
Висновки
Використання програмного продукту LabVIEW та вщповщних пристро-!в перетворення iнформацii фiрми National Instruments для вирiшення задач контролю параметрiв та дiагностування РЕЗ дозволяе перейти до поняття комплексу СКД-ОД. Проектування, виробництво, експлуатащя цього комплексу як единого цшого дозволяе найбшьш повно врахувати особливост i РЕЗ i вибрано! системи контролю параметрiв та дiагностування цього РЕЗ, дозволяе з мтмальними додатковими витратами переходити вщ одного етапу життевого циклу комплексу до другого, вщ його вiртуальноi моделi до фiзичноi реашзацй.
Л1тература.
1. Федоров В.К., Сергеев Н.П., Кондрашин А. А. Контроль и испытания в проекти-
ровании и производстве радиоэлектронных средств."Техносфера",М.:2005,504 с.
2. Леонов А.И., Дубровский Н.Ф. Основы технической эксплуатации бытовой ра-
диоэлектронной аппаратуры. Легпромбытиздат, М.: 1991, 272 с.
Уткин Д.Н., Мирских Г. А. Диагностика радиоэлектронной аппаратуры в инструментальной среде ЬаЬУ1ЕИг
Рассмотрены особенности использования программного продукта LabVIEW в процессе решения задач контроля и диагностики радиоэлектронных средств. Показана возможность решения этих задач в рамках разработки единого комплекса.
Utkin D.M., Mirskikh G.A. Diagnostics of the radioelectronic equipment in tool environment LabVIEW
The features of use of software LabVIEW are considered during the decision of tasks of the control and diagnostics of radioelectronic apparatus. The opportunity of the parallel decision of these tasks within the framework of development of a uniform complex is shown.
