Устройство ввода частотных сигналов в троированную систему управления стендом для испытания ракетно-космической техники

Полезная модель относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами при наземных испытаниях изделий ракетно-космической техники (РКТ) и может быть использована в авиационной и химической промышленности. Технической задачей, решаемой полезной моделью, является упрощение схемы и кабельных соединений устройства ввода частотных сигналов в троированную систему управления стендом для испытаний ракетно-космической техники», Устройство содержит связанные с измерительными преобразователями три группы преобразователей частотных сигналов, каждая из которых соединена по своим интерфейсам последовательного типа CAN с одним из трех связных модулей, каждый из которых в свою очередь также по интерфейсам последовательного типа CAN связан с программируемым контроллером управления одного из трех каналов троированной системы управления и программируемым контроллером регистрации/имитации.

Полезная модель относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами при наземных испытаниях изделий ракетно-космической техники (РКТ) и может быть использовано в авиационной и химической промышленности.

В составе изделий РКТ и технологических систем стендов для их наземных испытаний применяются измерительные преобразователи с частотным выходом и датчики частотного типа. К таким датчикам относятся датчики числа оборотов турбонасосных агрегатов (ТНА) ракетных двигателей, турбинные датчики расхода, виброчастотные датчики давления. В связи со спецификой сигналов этих датчиков (не синусоидальная форма, колебания амплитуды, например, из-за различия параметров магнитных вставок в датчиках числа оборотов) в ракетной технике разрабатываются специализированные преобразователи частотных сигналов. Эти преобразователи формируют на своем выходе прямоугольные импульсы на каждом периоде входной частоты. Для ввода этого сигнала в троированную систему управления требуется его размножение для подачи на входы трех ее каналов и в систему регистрации. Кроме того, к устройству ввода сигналов при стендовых испытаниях РКТ предъявляются требования имитации сигналов датчиков для предпусковой отработки и проверки алгоритмов функционирования стендовых систем управления.

Известно устройство ввода частотных сигналов в троированную систему управления стендом для испытаний ракетно-космической техники, содержащее преобразователи частотных сигналов, подключенные к блоку размножения сигналов, к другим входам которого подключены частотные выходы программируемого контроллера имитации и выход системы управления для переключения режима работы (работа/имитация). Четыре выхода блока размножения сигналов подключены к входам соответственно трех программируемых контроллеров управления и контроллеру регистрации и имитации. Такая схема ввода частотных сигналов реализована в «Системе управления аварийной защиты для проведения стендовых испытаний блока 1 ступени РН Союз-2-1в» 10.70032.000.000 разработки ФКП «НИЦ РКП», 2012 г.

Недостатком данного технического решения является значительное количество линий связи системы управления с объектом управления, а также коммутируемых элементов (оптронов) для размножения и переключения указанных линий с объекта управления на программируемый контроллер имитации и обратно. Реализация большого числа частотных входов/выходов в программируемых контроллерах усложняет их схемы и программное обеспечение.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в упрощении схемы и кабельных соединений устройства ввода частотных сигналов в троированную систему управления стендом для испытаний ракетно-космической техники.

Это достигается тем, что в известное устройство ввода частотных сигналов в троированную систему управления стендом для испытания ракетно-космической техники, содержащее преобразователи частотных сигналов, связанные своими входами с частотными выходами измерительных преобразователей, согласно полезной модели введены первый, второй и третий связные модули, первые входы-выходы с последовательным интерфейсом типа CAN которых подключены соответственно к программируемым контроллерам управления первого, второго и третьего каналов троированной системы управления, вторые входы-выходы также с последовательным интерфейсом типа CAN - к входу-выходу программируемого контроллера регистрации/имитации, а третьи входы-выходы также с последовательным интерфейсом типа CAN - к входам-выходам соответственно первой, второй и третьей групп преобразователей частотных сигналов, входы которых с одинаковым номером в группах подключены к выходу одного из измерительных преобразователей с таким же номером.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит и первую 1-1, , 1-N, вторую 2-1, , 2-N и третью 3-1, , 3-N группы преобразователей частотных сигналов, первый 4-1, второй 4-2 и третий 4-3 связные модули и измерительные преобразователи 5-1, , 5-N. Входы преобразователей частотных сигналов с номерами 1-j, 2-j, и 3-j, подключены к измерительному преобразователю с номером j, при этом j принимает значения от 1 до N, где N - количество измерительных преобразователей с частотным выходом, а входы-выходы преобразователей частотных сигналов с номерами 1, 2 и 3 в первой позиции этого номера подключены по интерфейсу последовательного типа CAN к третьему входу-выходу соответственно первого 4-1, второго 4-2 и третьего 4-3 связных модулей. Вторые входы-выходы последних также с интерфейсом последовательного типа CAN подключены к программируемому контроллеру регистрации/имитации. Первые входы-выходы первого 4-1, второго 4-2 и третьего 4-3 связных модулей также с интерфейсом последовательного типа CAN соединены с программируемыми контроллерами управления соответственно первого, второго и третьего каналов троированной системы управления.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на все элементы устройства подано напряжение, в программируемых контроллерах управления и регистрации/имитации загружено соответствующее программное обеспечение. Работа устройства осуществляется по инициативе программируемых контроллеров управления, работа которых, как и работа контроллера регистрации/имитации организована по тактам. В каждом такте осуществляется опрос входов, обработка входной информации и реализация алгоритмов контроля и управления. В том числе в каждом такте программируемые контроллеры управления первого, второго и третьего каналов системы управления по интерфейсам CAN направляют запросы соответственно в первый, второй и третий связные модули 4-1, 4-2 и 4-3, которые по этим запросам переправляют в программируемые контроллеры управления соответственно первого, второго и третьего каналов системы управления хранящиеся в этот момент времени в связных модулях 4-1, 4-2 и 4-3 значения входной частотной информации, которая зависит от режима работы системы управления: режима имитации при подготовке испытаний и режима основной работы проведения «холодного» или «огневого» испытания изделия РКТ. В режиме имитации значения входной частотной информации в виде цифровых кодов формируются в связных модулях 4-1, 4-2 и 4-3 программируемым контроллером регистрации/имитации в соответствии с хранящейся в нем моделью функционирования объекта управления. Значения этих кодов поступают к входам преобразователей частотных сигналов 1-1, , 3-N и затем передаются программируемым контроллером регистрации/имитации во все связные модули 4-1, 4-2 и 4-3 по интерфейсу последовательного типа CAN на их вторые входы-выходы. В режиме основной работы значения кодов параметров в связных модулях 4-1, 4-2 и 4-3 формируются от измерительных преобразователей 5-1, , 5-N в каждом связном модуле независимо друг от друга. В этом случае, например, от измерительного преобразователя с номером 5-j сигнал поступает одновременно на преобразователи частотных сигналов с номерами 1-j, 2-j и 3-j, которые переводят значения входной частоты в цифровую форму и передают соответствующие коды по интерфейсу последовательного типа CAN со своих входов-выходов на третьи входы-выходы соответственно первого 4-1, второго 4-2 и третьего 4-3 связных модулей. Длительность периода измерения частоты преобразователями частотных сигналов 1-1, , 3-N составляет обычно 10-20 мс. С таким периодом организуется обмен между преобразователями частотных сигналов 1-1, , 3-N и связными модулями 4-1, 4-2 и 4-3, которые в этом режиме кроме того передают информацию о значении параметров также в программируемый контроллер регистрации/имитации.

Упрощение схемы устройства обеспечивается исключением многоканальных коммутаций и размножения частотных сигналов. Уменьшается количество проводов к программируемым контроллерам до четырех витых пар. Упрощение кабельной сети является существенным, так как обычно из соображений повышения помехозащищенности каналов измерения преобразователи частотных сигналов располагаются вблизи изделия на расстоянии 100 и более метров от программируемых контроллеров. Дополнительным достоинством предлагаемого технического решения является упрощение и контроллерной части устройства, так как в программируемых контроллерах исключается процедура ввода/вывода сигналов в частотной форме.

Устройство ввода частотных сигналов в троированную систему управления стендом для испытаний ракетно-космической техники, содержащее преобразователи частотных сигналов, связанные своими входами с частотными выходами измерительных преобразователей, отличающееся тем, что соответственно для первого, второго и третьего каналов троированной системы управления в него введены первый, второй и третий связные модули, первые входы-выходы с последовательным интерфейсом типа CAN которых подключены соответственно к программируемым контроллерам управления первого, второго и третьего каналов троированной системы управления, вторые входы-выходы также с последовательным интерфейсом типа CAN - к входу-выходу программируемого контроллера регистрации/имитации, а третьи входы-выходы также с последовательным интерфейсом типа CAN - к входам-выходам соответственно первой, второй и третьей групп преобразователей частотных сигналов, входы которых с одинаковым номером в группах подключены к частотному выходу соответствующего измерительного преобразователя с таким же номером.