CC BY
48
УДК 681.326
ПРОВЕДЕННЯ Д1АГНОСТИЧНИХ ЕКСПЕРИМЕНТ1В У КЕРУЮЧИХ АВТОМАТАХ З ВИКОРИСТАННЯМ СИНХРОН1ЗУЮЧИХ ПОСЛ1ДОВНОСТЕЙ
ШК1ЛЬ О.С., МРОШНИКМ.А, РОЖНОВА Т.Г.,
ПАХОМОВ Ю.В, КАРАМАНД.Г._
Розглядаються питання пiдвищення надшносп функ-цiонування систем логiчного управлшня в системах газопостачання. Наводиться алгоритм роботи автоматично! газорозподшьно! станцп, граф переходiв керу-ючого автомата та його модель на мовi опису апара-тури. Для дiагностування керуючого автомату пропо-нуеться проводити «неруйшвний» дiагностичний екс-перимент з обходу вах вершин (дуг) графа переходiв автомата з використанням синхрошзуючих послщов-ностей. Наводиться приклад побудови синхрошзую-чо! послiдовностi та дiагностичний експеримент з И використанням. Моделювання VHDL-моделi при про-веденнi дiагностичного експерименту здiйснювалося в середовищi Active-HDL. 1. Вступ
В даний час в електроенергетищ вщбуваються суттев1 змши, пов'язаш з впровадженням нових технологш автоматизацп та енергозбереження. На р1вн1 шдприемств i територш використову-ються автоматизоваш системи керування техно-лопчними процесами, яю, в основному, керують шформацшними потоками. У системах енерго-та газопостачання широко використовуються спещальш локальш системи управлшня i регу-лювання, розташованi на вiддаленiй мюцевосп, наприклад, на трансформаторних пiдстанцiях, газорозподшьних вузлах, пунктах облiку енерго-споживання тощо.
Системи автоматичного регулювання (САР) при-значенi для пiдтримки постшно! або змiни по заданому закону деяко! керовано! величини. Системи автоматичного керування (САК) здшсню-ють сукупний вплив на об'ект, обраний з безлiчi можливих впливiв, спрямованих на досягнення певного критерiю керування. У загальному випа-дку САР i САК можуть будуватися як на основi локальних засобiв автоматичного регулювання, так i з застосуванням цифрових систем автоматичного керування. Таю локальш системи, як правило, реалiзуються на штегральних схемах, виготовлених на замовлення, або мшроконтроле-рах.
Важливим завданням при побудовi САК е забез-печення надiйностi !х функцiонування, що не-можливо без використання автоматичних систем техшчного дiагностування. При проектуванш сучасних систем технiчного дiагностування широко використовуються комп'ютерш технологи автоматизованого проектування з застосуванням мов опису апаратури i сучасно! технолопчно! бази. Даний пiдхiд дозволить реалiзувати систе-
му дiагностування вiддаленого пункту управлшня будь-яко! енергетично! системи без участ людини i без вщключення основно! системи управлшня на тривалий час.
В електроенергетищ i газопостачаннi досить по-ширеш вiддаленi пункти управлiння, якi працю-ють без / або з мшмальною участю людини, а також без використання персональних комп'юте-рiв. При цьому пристро! управлiння реалiзуються на технологiчнiй базi МК, ASIC або ПЛ1С. Неза-лежно вщ способу техшчно! ре^заци зазначенi системи реалiзують оригiнальний алгоритм управлшня, описаний вiдповiдною граф-схемою. При цьому виникае проблема дiагностики правильного функщонування керуючого пристрою без використання показань реальних датчикiв, тому що 1х включення в режим дiагностування може порушити процес функцiонування критичних систем електроенергетики та газопостачання. Процес дiагностування керуючого пристрою мае йти в автономному режимi при вщключенш систем управлiння на досить короткий час. Тому актуальною е задача розробки автоматичних апаратних засобiв дiагностування, якi працюють в автономному режимi без участi людини i гара-нтують задану повноту дiагностування. Ефективнiсть функцiонування автоматизованих систем (АС) в значнш мiрi залежить вiд того, наскiльки повно, при виборi методiв i засобiв контролю, були враховаш особливостi зазначе-них систем як об'ектiв контролю. Без урахування цих особливостей АС практично неможливо встановити для кожно! з них роль i мiсце контролю в управлшш 11 функщонуванням. Специфiка АС як об'ектiв контролю впливае на вибiр мето-дiв i видiв контролю, а також показниюв якостi 1х функцiонування. Вона знаходить свое воображения в принципах формалiзацil i змютовно-го опису процешв контролю, в принципах синтезу функцш працездатностi АС. Метою дiагностування е забезпечення ращона-льно! експлуатаци електрообладнання при зада-них показниках надiйностi i скорочення витрат на технiчне обслуговування i ремонт (ТОР). Ця мета досягаеться шляхом управлiння технiчним станом електрообладнання в процесi експлуата-цИ, що дозволяе проводити ТОР вщповщно до даних дiагностувания.
Основне завдання техшчного дiагностування по-лягае в отриманш достовiрноl шформаци про технiчний стан електро- та газообладнання в процес експлуатаци. Вона вирiшуеться на основi вимiрювання, контролю, аналiзу i обробки кшь-кiсних i якiсних значень параметрiв обладнання, а також шляхом управлшня обладнанням вщпо-вiдно до алгоритму дiагностування.
Аналiз причин виникнення дефектiв обладнання показуе, що технiчний стан кожного з них характеризуешься як тшьки йому притаманними шди-вiдуальними, так i загальними ознаками. Для кожного виду обладнання характерш сво! типовi дефекти, якi багаторазово зустрiчаються в екс-плуатаци. Об'еднавши вс дефекти i ознаки !х появи в окремi групи, отримаемо структуру дiаг-ностування електрообладнання, що складаеться з трьох рiвнiв i тдсистем: перевiрки функцюну-вання, виявлення дефекпв, оцiнки i прогнозу-вання працездатность При цьому на кожному наступному рiвнi використовуються результати попереднiх.
До апаратурних засобiв дiагностування вщно-сяться рiзнi пристро!: прилади, пульти, стенди, спецiальнi промисловi комп'ютери. Апаратурнi пристро!, як складають з об'ектом дiагностуван-ня, конструктивно едине цiле, е вбудованими апаратурними засобами дiагностування. Прикладами подiбних засобiв можуть бути електровим> рювальнi прилади (струму, напруги, потужностi, частоти та iншi), пристро! i^^ra^! технiчного стану елементiв (реле, свiтловипромiнюючi дю-ди, неоновi лампи), пристро! контролю iзоляцi!. Якщо в схемах експлуатаци електрообладнання не передбачено вбудоваш засоби дiагностування або !х виявляеться недостатньо для дiагносту-вання з необхiдною глибиною, то застосовують зовнiшнi апаратурнi засоби дiагностування, ви-конанi окремо вiд конструкцi! обладнання, i тд-ключаються до нього лише в процес дiагносту-вання. Найпростiшими прикладами зовнiшнiх апаратурних засобiв можуть бути комбiнованi прилади для вимiрювання в колах постiйного i змiнного струму, тестери логiчного стану, елект-ронно-променевi та цифровi осцилографи, переноси вимiрювальнi комплекти. Зовшшш спецiалiзованi засоби дiагностування -це пристро!, що використовуються, наприклад, для перевiрки працездатностi окремих елементiв або вузлiв електрообладнання на стадiях техшч-ного контролю пiсля виконання ремонтних робгг. При iснуючому рiзноманiттi вихщних форм опи-су проектiв цифрових пристро!в (ЦП) можна ви-дшити найбiльш популярнi в свiтi: анал^ичш -мови опису апаратури (HDL), графiчнi або вiзуа-льнi - iерархiчнi цифровi структури i схеми, граф-схеми алгоршмв операцiйних або керую-чих пристро!в (flow chart). Одним з поширених способiв вихiдного опису кшцевого керуючого автомата (КА) на мовi опису апаратури е автома-тний шаблон, тобто спецiальна структура HDL-коду, яка будуеться на основi графа переходiв автомата (state diagram) або прямо! структурно! таблиц (ПСТ). Побудова графа переходiв кшцевого автомата на основi шших способiв опису
його функцiонування е мистецтвом проектуваль-ника i особливостями шструментальних 3aco6ÍB систем автоматизованого проектування радюе-лектронно! апаратури (САПР РЕА). Найбшьш складним i витратним етапом в сучас-ному циклi проектування ЦП е функщональна верифiкацiя, тобто процес виявлення, локалiзацi! та усунення помилок в системнiй моделi щодо специфiкацi!, на що витрачаеться бшьше поло-вини загального часу проектування. Основною формою опису проекпв ЦП в САПР РЕА е мови опису апаратури, тому об'ектом верифшацп е модель ЦП, написана на мовi опису апаратури, тобто HDL-модель.
Можливi помилки проектування в HDL-моделях визначаються стилем опису HDL-коду. Помил-кою проектування вважаеться визначення поми-лки в HDL-операторi, яка не вщноситься до кла-су синтаксичних i порушуе алгоритм функщону-вання моделi пристрою, заданий специфiкацiею. Видшення фрагментiв HDL-коду, що описують поведшку кiнцевих автоматiв стилем «автомат-ний шаблон», дозволяе визначити помилку проектування типу «неправильний перехщ у графi переходiв автомата», що вщповщае помилцi у виборi поточного стану в операторi when, поми-лщ вибору наступного стану в функци переходiв (ai замiсть aj), помилщ в операторi if() при анал> зi вхiдного сигналу, помилцi в призначенш вих> дного сигналу. Для проведення дiагностичного експерименту (ДЕ) з пошуку помилок проектування реалiзуеться стратегiя обходу всiх дуг графа переходiв кiнцевого автомата, починаючи з початково! вершини. При цьому перевiряються всi поодинокi несправностi переходiв, а також справностi функцiй автомата, що забезпечують цi переходи [1].
ДЕ над HDL-моделлю кiнцевого автомата поля-гае в подачi на не! вхвдних впливiв, вiдповiдно до обрано! стратегi!' обходу змiстовного графа пере-ходiв, отриманнi вихiдних реакцш на Waveform i порiвняннi отриманих реакцш з еталоном. На пiдставi цього робиться висновок про вщповщ-нiсть HDL-моделi специфiкацi!. ДЕ проводиться з використанням системи верифшаци HDL-моделей (TestBench) в середовищi проектування Active-HDL. При проведеннi ДЕ в простих HDL-моделях КА подача вхвдних впливiв i порiвняння отриманих реакцш з еталонами не представляе особливих труднощiв, навiть в режимi вiзуально-го порiвняння з Waveform, оскшьки тестовi данi подаються безпосередньо на входи автомата, а реакцi! зшмаються з його виходiв. Мета досл1дження - розробка процедур проведення «неруйшвних» дiагностичних експеримен-тiв у моделях керуючих автоматiв на мовах опису апаратури в системi пристро!в управлiння в газопостачаннi.
2. Моделi керуючих автома^в у системах газо-постачання
Сукупнiсть об'екта керування та техшчних пристрой, призначених для нього, називаеться системою автоматичного керування (регулювання) (САК, САР). Основне завдання САК полягае в тому, щоб на основi шформацп про об'ект виро-бити керуючi впливи, що дозволяють тдтриму-вати об'ект в стабшьному станi або перевести його в новий стабшьний стан. Техшчш пристро!, що входять до САК, включають в себе: датчики; пристро!, що визначають закон функщонування об'екта; регулятори, що виробляють керуючi впливи за необхiдним законом керування; керiвнi органи i виконавчi механiзми. Як об'ект керування (ОК) розглянемо автоматич-ну станцiю газорозпод^ (АГРС), розташовану, як правило, на вщдаленш територi! без присут-ност квалiфiкованого персоналу. Сучасна АГРС - це комплекс обладнання i вимiрювальних при-ладiв для регулювання розподшу газу [2]. Автоматична станщя газорозподiлу (або автоматична газорозподшьна станцiя) призначена для зниження тиску газу, його одоризацп, очищення вщ рiдко! фракцi! i механiчних домшок. АГРС працюе в автоматичному режима З метою шд-вищення безпеки та надшност експлуатацi! об-ладнання на АГРС, а також для оперативного централiзованого контролю технологiчних пара-метрiв встановлено комплекс телеметрп. Вiн складаеться з керуючого автомата, набору датчи-юв i табло iндикацi!.
Спрощена функщональна схема роботи АГРС представлена на рис. 1 [3].
1нформащя про роботу АГРС передаеться по бездротовому каналу зв'язку на цифрове табло вдикацп. Воно складаеться зi свiтлодiодiв зеленого i червоного кольору, що вщповщае робочо-му (зелений) i аварiйному (червоний) режиму роботи обладнання АГРС.
ЛГРС-150-75
Рис. 1. Функцюнальна схема роботи АГРС Словесний опис спрощеного алгоритму функщонування АГРС i опис використовуваних датчикiв представлено нижче.
1) Датчик входного тиску Р1 (XI). Тиск на входi контролюеться за допомогою аналогового датчика тиску Р1 (зняття показань Y2), який працюе в дiапазонi 0,3МПа <Р1 < 0,5МПа (Х1=1). Якщо тиск бiльше або менше зазначеного, то XI=0 i на табло iндикацi! буде горгги свiтлодiод червоного кольору (¥8).
2) Датчик температури Т1 (Х2). Датчик темпе-ратури Т1 (зняття показань Y3) працюе в дiапа-зош 10°С <Т 1< 25°С (Х2=1). При пiдвищеннi або зниженш температури бiльше задано! (Х2=0) на табло вдикацп буде переданий аваршний сигнал (¥9).
3) Датчик контролю максимального р1вня газоконденсату Н1 (Х3). Невщ'емною частиною обладнання АГРС е вузол очищення газу вщ рщких до-мiшок i механiчних частинок. Вузол очистки складаеться з двох сепараторiв, якi шдключеш до системи газопроводiв паралельно, що дае !м мож-ливiсть працювати незалежно один вiд одного. У сепараторi вiдбуваеться вiддiлення газу вщ рiдко! фракцi!. Очищений газ проходить через верхню частину сепаратора в газопровщ i далi надходить на регулятор тиску. Контроль максимально мож-ливого заповнення сепаратора здiйснюегься за допомогою датчика Н1 (зняття показань Y4), датчик Н1 працюе в дiапазонi 40%< Н1< 60% (Х3=1). При досягненнi рiдкою фракцiею рiвня 60% - датчик сигналiзуе про переповнення (Х3=0), i на електромагштний солено!дний клапан скидання рщини надходить керуючий сигнал на його вщк-риття (Y12). Рiдина надходить в роздшьну емнiсть для подальшо! обробки та утилiзацi!. Як тшьки рiвень рiдини в сепараторi зменшиться до 40%, електромагнiтний клапан закриеться.
4) Датчик контролю мт1малъного р1вня газоконденсату Н2 (Х4). При досягненш рiвня рiдини 15% спрацюе датчик Н2 (зняття показань Y5) мiнiмального рiвня (Х4=0) i на табло шдикацп буде переданий аваршний сигнал ^10). Зниження рiвня рiдини в сепараторi до 15% (Х4=1) може вiдбутися тiльки в разi зниження тиску на вход^ тобто Р1 < 0,3МПа.
5) Датчик контролю вих1дного тиску Р2 тсля регулятора (Х5). Регулятор тиску на АГРС забезпе-чуе зниження тиску газу до необхвдного (Р2 = 0,1 МПа) i автоматично пiдтримуе його в рамках цьо-го тиску (зняття показань Y6). Датчик впхвдного тиску Р2 пiсля регулятора працюе в дiапазонi 0,05МПа<Р2<0,125МПа (Х5=1). При пiдвищеннi вихвдного тиску Р 2<0,125МПа (Х5=0) спрацьовуе запобiжний скидний клапан (Y13). Вш буде вщк-ритий до тих шр, поки не виконаеться умова Р2<0,125МПа. Якщо з яко!сь причини тиск не вщ-повiдае дiапазону 0,05 МПа < Р2 < 0,125 МПа, тодi аналiзуегься датчик приводу аваршного вiдкритгя клапана ЗСК при шдвищенш тиску (Х7).
6) Датчик загазованост1 прим1щення АГРС СН4 (X6). Загазовашсть примщення АГРС може ви-никнути в разi витоюв газу через фланцевi з'ед-нання або через сальниковi ущiльнення газового обладнання (зняття показань Y7). У безаварш-ному режимi Х6=1. Вибухонебезпечна концент-рацiя газу в примщенш знаходиться в межах вiд 5 до 15%. Датчик загазованосп вже при концен-траци 1% (Х6=0 при СЩ>1%) передае аварiйний сигнал на табло шдикаци (Y11).
7) Датчик приводу авартного в1дкриття клапана ЗСК при тдвищент тиску (X7). Датчик конт-ролюе тшьки тдвищення тиску. При Р 2> 0,125МПа, що вiдповiдае пiдвищенню тиску на 25% вщ робочого (Х7=0), на табло шдикаци буде гор™ свiтлодiод червоного кольору i спрацюе звукова сигналiзацiя (Y14). На рис. 2 представлена спрощена граф-схема алгоритму (ГСА) ро-боти АГРС. Для перетворення ГСА в автоматну модель, необидно вщзначити стани автомата. Як автоматну модель будемо розглядати автомат Мш. Його станами на ГСА позначаються входи вершин, наступних за операторними вершинами [4]. На основi автоматно! моделi Мiлi будуеться граф переходiв КА (рис. 3).
Граф переходiв автомата представляеться на мовi опису апаратури VHDL в формi двопроцесного автоматного шаблону. VHDL-модель автомата Мш представлена в лiстингу 1.
Лютинг 1. VHDL-модель керуючого автомата АГРС
begin
State_CurrentState: process (clk,reset) begin
if rising_edge(clk) then
if reset='1' then State <= A1; else State <= NextState; end if; end if; end process;
State_NextState: process (X, State) begin
Y<= (others=>'0'); case State is when "0001" =>
if (X(0) = '1') then NextState <= A2;
Y(1) <= '1'; elsif (X(0) = '1') then NextState <= A1; else NextState <= A1; end if;
when "0110" =>
if (X(4)='1') then NextState <= A7;
Y(6) <= '1'; elsif (X(4) = '0') then NextState <= A1;
Y(10) <= '1';
else NextState <= A1; end if;
Рис. 2. Граф-схема алгоритму роботи АГРС
z/-( ( a1 н-——X4/Y x7/y
Рис. 3. Граф переход1в керуючого автомата Мш
3. Стратепя дiагностування керуючого автомата
Дiагностичний експеримент (ДЕ) над HDL-моделлю кiнцевого автомата полягае в noAaHi на не! вхiдних BramiB, вiдповiдно до обрано! стратеги обходу змiстовного графа переходiв, отри-мaннi вихiдних реaкцiй на Waveform i порiвняннi отриманих реaкцiй з еталоном. На пiдстaвi цього робиться висновок про вщповщшсть HDL-моделi специфшаци. ДЕ проводиться з викорис-танням системи верифшаци HDL-моделей (TestBench) в середовищi проектування Active-HDL. При проведенш ДЕ в простих HDL-моделях КА подача вхвдних впливiв i порiвняння отриманих реакцш з еталонами не представляе особливих труднощiв, нaвiть в режимi вiзуaльно-го порiвняння з Waveform, оскшьки тестовi дaнi подаються безпосередньо на входи автомата, а реакци знiмaються з його виходiв. Для побудови тесту реaлiзуеться стрaтегiя обходу всiх дуг графа переходiв кiнцевого автомата починаючи з початково! вершини за умови допу-стимостi нaявностi бшьш, нiж одше! дуги at ^ aj (змiшaнa стрaтегiя). Даний шдхщ перед-
бачае проведення так званого «неруйшвного» експерименту, в якому в кшщ кожно! перевiрки автомат лопчно або примусово повертаеться в початковий стан. При цьому перевiряються вс поодинокi неспрaвностi переходiв, а також спра-вностi функцiй автомата, що забезпечують цi переходи. ДЕ над HDL-моделлю кiнцевого автомата полягае в подaчi на не! вхщних впливiв вщ-повiдно до обрано! стратеги обходу змютовного графа переходiв, отримaннi вихiдних реaкцiй у виглядi вихiдних сигнaлiв або списку сташв автомата на Waveform, або списку обходу графа в фaйлi i порiвняннi отриманих реaкцiй з еталоном вiзуaльним або програмним шляхом. На пiдстaвi цього робиться висновок про вщповщшсть HDL-моделi специфшаци. ДЕ проводиться з викорис-танням системи верифшаци HDL-моделей (TestBench) в середовищi проектування Active-HDL моделi aвтомaтiв предстaвленi на мовi VHDL [1].
На пiдстaвi стрaтегi! обходу всiх дуг графа КА (рис. 3) будуеться алгоритм дiaгностувaння з га-рантованою повнотою щодо одиночних несправ-ностей переходiв (наприклад, перехвд а1 - а2 за-мють а1 - а3). Вiн представлений на рис. 4 у ви-глядi бiнaрного дерева рiшень [1]. За допомогою дерева рiшень будуються вaрiaнти обходу дуг графа. При цьому слщ враховувати, що проводиться так званий «неруйшвний ДЕ», коли обхщ дуг графа починаеться з початково! вершини i в нш же зaкiнчуеться. Вaрiaнти обходу графа переходiв КА предстaвленi на рис. 5. На рис. 6 показаний результат моделювання ре-
жиму роботи керуючого автомата, який описуе послщовшсть переходiв А1-А2-А3-А4-А5-А6-А1. Перехiд зi стану в стан вщповщае за rniuja-цiю блокiв i дaтчикiв, описаних в лютингу 1.
Рис. 4. Дерево ршень для графа переход1в КА
а1 - a2 - a3 - a1;
а1 - a2 - a3 - a4 - a1;
a1 - а2 - а3 - a4 - а5 - a6 - а1;
a1 - а2 - а3 - a4 - а5 - a6 - а7 - а8 - а1;
a1 - а2 - а3 - a4 - а5 - a6 - а7 - а9 - а1;
a1 - а2 - а3 - a4 - а5 - a6 - а7 - а9 - а8 - а1.
Рис. 5. Вар1анти обходу графа переход1в КА
Вiдбуваeться шщащя автомата (запуск рiзних блокiв для початку роботи УА (А1 - А2; Х(0) = 1 => Y1 = 1) ) опитування датчика тиску (А3-А4; Y2 = 1), температури (А4-А5; Х(1) = 1 => Y3 = 1) та газоконденсату (А5-А6; Х(3) = 1 => У4 = 1). Пюля опитування кожного датчика вщбуваеться порiвняння !х показникiв з необхщними для по-дальшо! роботи. Позитивна перевiрка (Х(1) = Х(2) = Х(3) = 1) показуе, що показники не пере-вищують допустимi i автомат далi продовжуе коректну роботу. Перевiрка наступного датчика мшмального рiвня газоконденсату не проходить (А6-А7; Х(4) = 0) i виникае аварiйна ситуацiя (Y(10) = 1), яка повертае автомат в початковий стан (А1)._
Signal name Vakje 1+1 iu State 2 ■ 1 1 400 1 1 300 1 j
J SCO ns
Ш Л1 NextState 3
B-oY 1000
fY[1] 0 1 1 1 1
■o Y[2] 1 1 1 г
f Y[3] 0 1 1
■o Y[4] 0 1 1
fY[5] 0 1 1
f YE 0
■o Y[7] 0
i. Y[8] 0
fY[9] 0
fY[10] 0 1 1
f Y[11] 0
fY[12] 0
Y[13] 0
-o Y[14] 0
-dt о to 1 ^LrLTLTLrLTLrLr
■ reset » П
E|i>X FO FO
■>X[0] 1
■>X[1] 1
tX[2] 1
i»X[3] 1
■>X[4] 0
Рис. 6. Waveform роботи КА АГРС
4. Проведення дiагностичного експерименту
Основним завданням при проведенш «неруйшв-ного» дiагностичного експерименту е можли-вiсть повернення автомата в початковий стан незалежно вiд результату чергово! перевiрки. Для цих цiлей доцiльно використовувати синх-ронiзуючi послiдовностi кiнцевих автоматiв [5]. Вхщна послiдовнiсть автомата X3, яка встанов-
люе його в певний кiнцевий стан незалежно вщ стану виходу i початкового стану, називаеться синхронiзуючою послiдовнiстю (СП). Якщо автомат Ж = < X,Л,У,5,Л,ао > заданий
таблицею переходiв-виходiв або графом перехо-дiв, то з визначення випливае, що автомат синх-
рон1зуе
посл1довн1сть
таку,
що
5(а^, Х^ ) = ао, Vа^ е Л, ао е Л . Множина пе-
реходiв 5(а^, Х3) = ао, Vai е Л автомата визна-чае вiдображення множини його сташв Л в як-ийсь певний стан ао при подачi на автомат вхвд-
X
но! послщовносп Xs , тобто а^ —-ао .
Синхронiзуюча послiдовнiсть для заданого автомата може бути знайдена з синхрошзуючого дерева, яке е деревом-наступником, побудованим за певними правилами [5]. На рис. 7 наведено фрагмент побудови синхрошзуючих послщовно-стей для розглянутого автомата Мш.
Фрагмент синхро-шзуючого дерева
Г iiiLi-iiiiiUiijii.iiTasit.i )
-ГТ^ч
Синхрошзуюча посль довтсть для стану а1
CaTaJ
~ J * • *
Г Ll|tl icl-iil^ilTti^tlg 1
' WW
] Ы
1
(a-iiia)
[а^а^уТ) (iwt.-ii?)
it^a-j j
7
J * » #
J (a3a4a5a*)
-is
f a,a «win ] (a^a-iasa,)
(a,a4asa(sa7aiiai,) (а-а^а^ьа^а,'!
Рис. 7. Синхрошзуюч1 послщовносп для керуючого автомата АГРС
Виходячи з синхрошзуючого дерева, визначимо синхропослщовшсть x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7xj , або (00100100)
Розглянемо помилкову VHDL-модель з помил-кою проектування типу «помилкове призначення нового стану» (фрагмент коду на рис. 8).
when "0110" =>
if (X(4)='1') then NextState <= A7; Y(6) <= '1'; elsif (X(4) = '0') then NextState <= A4; Y(10) <= '1'; --(зам1сть nextstate <= a1) else NextState <= A1; end if;
Рис. 8. Фрагмент VHDL-модел! автомата з помилковим оператором призначення
Результати моделювання VHDL-модел! з помил-кою призначення наведен! на рис. 9.
Рис. 9. Waveform для помилки призначення нового стану «а4 зашсть а1» з синхрошзуючими послщовностями На рис. 9 СП вщповщае синхропослщовносп 00100100 (в 16-р1чному код! 24), що показано на Waveform, в часовому штервал! (650-750) ns. Таким чином синхропослщовшсть повертае HDL-модель автомата в початковий стан, але для реального пристрою керування може бути визна-чена така синхропослщовшсть, яку ф1зично реа-л1зувати неможливо на данш систем! вхщних датчиюв. Наприклад синхропослщовшсть x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x1 не може бути реал1зована в стан! А4, тому що реальний тепловий датчик не може в одному цикл! роботи керуючого автомата попадати в робочий д1апазон температур (x2=1), або виходити за його меж (x2=0).
Таким чином, в реальних системах лопчного управлшня при дiагностуваннi систем керування доцiльно використовувати iнший шдхщ, а саме будувати систему iмiтацii вхвдних сигналiв ке-руючого автомата при вщключенш самих датчи-юв [2]. 5. Висновки
Представлений метод автоматизованого комп'ю-терного проектування цифрового пристрою локального управлшня (регулювання) в електрое-нергетицi i газопостачанш. Як приклад обраний контур регулювання автоматично! газорозпо-дiльноi станцп. На основi спрощеного алгоритму функщонування АГРС, представленого ГСА, складаеться автоматна модель у виглядi графа переходiв кшцевого автомата Мiлi. Граф перехо-дiв представляеться на мовi опису апаратури VHDL в формi двопроцесного автоматного шаблону. За допомогою графа переходiв будуеться алгоритм дiагностування пристрою управлшня за стратепею обходу всiх дуг графа, що гарантуе його повноту. Даний шдхщ передбачае прове-дення так званого «неруйшвного» експерименту, в якому в кшщ кожно! перевiрки автомат лопчно або примусово повертаеться в початковий стан. Побудова «неруйшвного» експерименту забезпе-чуеться за рахунок побудови синхропослщовно-стей, яю повертають автомат в початковий стан навпь при наявностi помилок проектування або дефекпв у керуючому автомата Наведений приклад проведення «неруйшвного» дiагностичного експерименту при наявностi помилки проектування в HDL-моделi автомата. Наукова новизна роботи полягае в подальшому розвитку методiв побудови тестових послщовно-стей для проведення «неруйшвного» дiагностич-ного експерименту в керуючому автомат що дозволило проводити неруйшвний дiагностич-ний експеримент навiть для автомаив з несправ-ностями функцш переходiв.
Лiтература: 1. Шкиль А.С. Диагностирование HDL-моделей микропрограммных автоматов / А.С. Шкиль,
3.Н. Кулак, А.С. Серокурова // АСУ и приборы автоматики. 2015. Вып. 172. С. 22-31. 2. Miroshnyk M. A. Model of automated hardware diagnostics of remote energy systems management points / M. A. Miroshnyk, Y. V. Pakhomov // Свгглотехшка та електроенергетика. Млжнародний науково-техшчний журнал. 2017. №3. С. 3-9. 3. Нубарян С.М. Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: Краткий курс лекций / С.М. Нубарян. Харьков: ХНАГХ, 2007. 147 с.
4. Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов (граф-схемы и автоматы) / С.И. Баранов. Л.: Энергия, 1979. 232 с. 5. Мирошник М.А. Обнаружение ошибок проектирования в HDL-моделях конечных автоматов с использованием синхронизирующих последовательностей. / А.С. Шкиль, М.А. Мирошник, Э.Н. Кулак, А.С. Гребенюк, Д.Е. Кучеренко // Радиоэлектроника и информатика. 2016. №3 (74). С. 39-46.
Транслирований список лггератури:
1. Shkil' A.S. Diagnostirovaniye HDL-modeley mikroprogrammnykh avtomatov / A.S. Shkil', E.N. Kulak, A.S. Serokurova // ASU i pribory avtomatiki.-
2015. Vyp. 172. С. 22-31.
2. Miroshnyk M.A. Model of automated hardware diagnostics of remote energy systems management points / M. A. Miroshnyk, Y. V. Pakhomov. // Light engineering and electric power. International scientific and technical journal. 2017. №3. С. 3-9.
3. Nubaryan S.M. Avtomatizatsiya sistem teplogazosnabzheniya i ventilyatsii: Kratkiy kurs lektsiy / S.M. Nubaryan. Khar'kov: KHNAGKH, 2007. 147 с.
4. Baranov S.I. Sintez mikroprogrammnykh avtomatov (graf-skhemy i avtomaty) / S.I. Baranov. L.: Energiya, 1979. 232 с.
5. Miroshnik M.A. Obnaruzheniye oshibok proyektirovaniya v HDL-modelyakh konechnykh avtomatov s ispol'zovaniyem sinkhroniziruyushchikh posledovatel'nostey. / A.S. Shkil', M.A. Miroshnik, E.N. Kulak, A.S. Grebenyuk, D.Ye. Kucherenko // Radioelektronika i // Radioelektronika i informatika.
2016. №3 (74). С. 39-46.
Поступила в редколегию 28.05.2018 Рецензент: д-р техн. наук, проф. Кривуля Г.Ф. Шкшь Олександр Сергшович, канд. техн. наук, доцент кафедри АПОТ ХНУРЕ. Нaуковi штереси: д1аг-ностика цифрових систем, дистанцшна освгга. Адреса: Украша, 61166, Харшв, пр. Науки, 14, тел. +380 (57) 702-13-26.
М1рошник Марина Анатолпвна, д-р техн. наук, проф. кафедри спецiaлiзовaних комп'ютерних систем Украшського державного ушверситету зaлiзничного транспорту. Нaуковi штереси: дiaгностикa цифрових систем, дiaгностувaння, апаратна криптогрaфiя, на-дшшсть, ПЛ1С. Адреса: Украша, 61001, Харшв, пл. Фейербаха, 7, тел. +380 (57) 710-30-61. Рожнова Тетяна Григор1вна, канд. техн. наук, ст. викладач кафедри АПОТ ХНУРЕ. Нaуковi штереси: дiaгностикa цифрових систем, дистанцшна освгга. Адреса: Украша, 61166, Харшв, пр. Науки, 14, тел. +380 (57) 702-13-26.
Пахомов Юрш Васильович, асистент кафедри екс-плуатаци газових i теплових систем Харквского наць онального унiверситету мюького господарства Гм. О.М.Бекетова. НауковГ штереси: тестопридатне проектування критичних систем лопчного управлшня на основГ шнцевих автомапв. Адреса: Укра!на, 61001, Харшв, вул. Маршала Бажанова, 17, тел. +380 (57) -707-32-65.
Караман Дмитро Григорович, ст. викладач кафедри Автоматики та управлшня в техшчних системах НТУ "ХП1». НауковГ штереси: дГагностування, апаратна криптографГя, надшшсть, ПЛ1С, FPGA. Адреса: Украша, 61001, Харшв, вул. Кирпичова, 2, тел. +380 (57) -707-101, +380 (57) -7076-842.
Shkil Alexander Sergeevich. PhD, Associate Professor, Associate Professor of Design Automation Department, Kharkiv National University of Radioelectronics. Scientific education: diagnostics of digital systems, distance education. Address: Ukraine, 61166, Kharkov, Nauka Avenue, 14, tel. +380 (57) 702-13-26.
Miroshnyk Maryna Anatoliivna, Dr. of Techn. Science, Professor, Professor of the Department of Specialized Computer Systems, Ukrainian State University of Transport Transport, Ukrainian State University of Railway Transport. Scientific education: diagnostics of digital systems, cryptography, reliability, FPGA. Address: Ukraine, 61166, Kharkov, Nauka Avenue, 14, tel. +380(57)710-30-61.
Rozhnova Tatyana Grigorievna Associate Professor, Associate Professor of Design Automation Department, Kharkiv National University of Radioelectronics. Scientific education: diagnostics of digital systems. Address: Ukraine, 61166, Kharkov, pl. Fejrbach, 7, tel. +380 (57) 702-13-26.
Pakhomov Yuriy Vasilovych, Assistant of the Chair exploitation of Gas and Thermal Systems, Kharkiv National University of Urban Economy. Scientific education: diagnostics of digital systems. Address: Ukraine, 61170, Kharkov, Marshal Bazhanov str., 17, tel. +380(57)-707-32-65.
Karaman Dmytro Grygorovych, Senior Lecturer of the Department of Automation and Control in Technical Systems National Technical University "Kharkov Plitechnical Institute". Scientific education: diagnostics, hardware cryptography, reliability, FPGA. Address: Ukraine, 61170, Kharkov, Kirpichov str., 17, tel. +380(57)-707-32-65.
