Переносной имитатор-тренажер для систем управления подвижными объектами
Полезная модель относится к испытательным устройствам, предназначенным для контроля работоспособности систем управления и обеспечивает полную проверку всех электрических цепей и переходных контактов. Функционально переносной имитатор-тренажер является аналогом объекта управления по входным и выходным сигналом. Реализация этих сигналов выполняется в устройствах кодового и релейного обмена центральным процессором по сигналам и командам от системы управления. Имитатор-тренажер содержит также сенсорный экран и флэш-память и может работать в обслуживаемом и необслуживаемом режимах; в обслуживаемом режиме оператор может выбирать различные варианты использования объектов управления и имитировать реальные виды неисправностей. 1п.ф., 1 илл.
Заявляемая полезная модель относится к средствам вычислительной техники, а именно к испытательной контрольной аппаратуре, и представляет собой переносной одноканальный имитатор для проведения проверок правильности функционирования систем управления с имитационной аппаратурой, подключаемой в канал объекта управления.
Известны устройства, имитирующие аппаратно-программными средствами функции объектов управления, например, имитатор ИР-60 для отладки корабельных цифровых управляющих систем [1], содержащий блок ввода исходных данных, блок цифрового обмена, блок индикации, микропроцессорный модуль, адаптер, блок аналогового обмена и устройство цифрового ввода-вывода, соединенного с интерфейсной магистралью.
Недостатком известной полезной модели является ограничение возможностей использования имитатора функцией отладки корабельных цифровых управляющих систем.
Наиболее близким по технической сущности аналогом (прототипом) к заявляемой полезной модели является групповой имитатор-тренажер для системы управления объектами управления [2], содержащий группу модулей, имитирующих работу объектов управления, каждый канал которого соединен с радиальной магистралью системы управления через соответствующий коммутатор подключения, вторая группа двухсторонних связей которого соединена с объектами управления, в состав каждого модуля входит устройство обработки релейных сигналов с блоком преобразования релейных сигналов, блок формирования релейных сигналов, электронные ключи с реле, устройство кодового обмена, регистры приема, ключ сигнала прерывания, регистр выдачи, ключ признака верного приема информации, формирователь опорной частоты, блок имитации неисправностей релейных сигналов, мультиплексор, блок индикации, дешифратор адреса, микроконтроллер и кнопка сброса.
Данный групповой имитатор входит в состав системы управления объектами управления и обеспечивает проведение проверок правильности функционирования системы, отладку алгоритмов работы системы и тренировку операторов.
К недостатку известной аппаратуры следует отнести невозможность проверки электрических цепей системы управления от коммутатора подключения до объекта управления.
Задачей переносного имитатора-тренажера является возможность обеспечить подключение имитационной аппаратуры через системные соединители непосредственно в канал объекта управления, что гарантирует полную проверку всех электрических цепей и переходных
контактов.
Заявляемая полезная модель является аналогом объекта управления по входным и выходным сигналам и реализует в полном объеме все его функции, что гарантирует достоверный контроль правильности функционирования системы управления, обеспечивает отладку алгоритмов решаемых задач и тренировку операторов без задействования реального объекта управления.
Указанная задача решается за счет того, что в переносной имитатор-тренажер, содержащий взаимосвязанные через мультиплексную шину устройство кодового обмена, включающее ключ приема сигнала прерывания, соединенного с мультиплексной шиной, кабельные усилители приема, регистры приема информации, ключ признака верного приема информации, формирователь опорной частоты, подключенный к последовательно соединенным регистру выдачи информации и кабельным усилителям выдачи, второй вход которых соединен с регистром выдачи информации, и устройство релейного обмена, включающее блок приема релейных сигналов и блок выдачи релейных сигналов, введены сенсорный экран, центральный процессор, флэш-память, в устройство кодового обмена введены блок приема информации, регистр состояний, блок выдачи информации, шинные формирователи кодового обмена, блок чтения-записи, дешифратор кодового обмена, а в устройство релейного обмена введены шинные формирователи релейных сигналов, блок управления релейным обменом, при этом центральный процессор соединен двухсторонней связью с сенсорным экраном и выходом - с флэш-памятью, а через мультиплексную шину в устройстве релейного обмена соединен с шинными формирователями, дешифратором адреса и блоком управления релейным обменом, выход которого соединен со входами блока выдачи и блока приема релейных сигналов, вторые входы которых соединены с выходом дешифратора адреса, а выход и вход шинных формирователей - с блоком выдачи и блоком приема релейных сигналов, при этом в устройстве кодового обмена центральный процессор соединен через мультиплексную шину с дешифратором адреса кодового обмена, с блоком
чтения-записи, с шинными формирователями кодового обмена, вход которых соединен с регистрами приема, а выход - последовательно с регистром выдачи и регистром состояний, первый выход которого соединен с ключом признака верного приема информации, второй выход - с ключом приема сигнала прерывания, третий выход - с формирователем опорной частоты, причем второй и третий выходы которого соединены соответственно с блоком приема и блоком выдачи информации, выход которого соединен со вторым входом регистра состояний, а третий его вход последовательно соединен с регистрами приема, регистром выдачи и блоком чтения - записи, второй вход которого соединен с дешифратором адреса, выход блока приема информации соединен с регистрами приема, выход кабельных усилителей приема последовательно соединен с регистрами приема и блоком приема информации.
Введение указанных блоков и связей совместно с центральным процессором позволяет создать структуру, имитирующую объект управления и включаемую в канал управления, что в отличии от прототипа, позволяет реально проверять все электрические цепи и соединители.
Заявляемая полезная модель обеспечивает высокий уровень готовности к использованию системы управления, повышает степень надежности и расширяет возможности проверок аппаратуры.
На чертеже приведена схема переносного имитатора-тренажера, подключаемого через системные коммутаторы к радиальной магистрали системы управления. Коммутаторы имеют две группы входов-выходов:
- на объект управления
- на стационарный имитатор объекта управления. Переносной имитатор-тренажер подключается к группе входов-выходов объекта управления.
На чертеже устройства и блоки имеют следующие обозначения:
1 - переносной имитатор-тренажер;
2 - устройство кодового обмена;
3 - ключ приема сигнала прерывания;
4 - кабельные усилители приема;
5 - регистры приема информации;
6 - блок приема информации;
7 - ключ признака верного приема информации;
8 - регистр состояний;
9 - блок выдачи информации;
10 - кабельные усилители выдачи;
11 - регистр выдачи информации;
12 - шинные формирователи кодового обмена;
13 - блок чтение-запись;
14 - дешифратор адреса кодового обмена;
15 - формирователь опорной частоты;
16 - центральный процессор;
17 -сенсорный LCD-экран;
18 - флэш-память;
19 - мультиплексная шина;
20 - устройство релейного обмена;
21 - блок приема релейных сигналов;
22 - блок выдачи релейных сигналов;
23 - шинные формирователи релейных сигналов;
24 - блок управления релейным обменом;
25 - дешифратор адреса релейного обмена;
26-26.П -коммутаторы подключения системы управления к объекту управления или к имитатору объекта управления;
27-27. п - имитаторы объекта управления;
28-28.п -группа входов-выходов с объектами управления;
29-29.П.- группа входов-выходов с имитаторами объектов
управления;
30 - радиальная магистраль связи системы управления с
объектами и имитаторами объектов управления.
Согласно чертежа радиальная магистраль 30 системы управления подключается через коммутатор подключения 26 либо к группе входов-выходов 29 с имитатором объекта управления 27, либо к группе входов-выходов 28 с объектом управления, к которым может подключаться переносной имитатор-тренажер 1, при этом первая группа внешних связей 28 соединена в устройстве кодового обмена 2 с выходами кабельных усилителей выдачи 10 и ключом признака верного приема 7, а входами - с кабельными усилителями приема 4 и ключом приема сигнала прерывания 3, выход которого соединен с мультиплексной шиной 19, а вход - с первым выходом регистра состояний 8, второй и третий выходы которого соединены соответственно с ключом признака верного приема 7 и формирователем опорной частоты 15, первый выход которого последовательно соединен с регистром выдачи 11 и его кабельными усилителями 10, второй вход
которых соединен с регистром 11, второй и третий выходы формирователя 15 соединены соответственно с блоком выдачи 9, блоком приема информации 6, выход и второй вход которого соединены с кабельными усилителями 4 и регистрами приема 5, выход которого соединен с шинным формирователем 12, соединенным последовательно с регистром выдачи 11 и регистром состояний 8, второй вход которого - с блоком управления выдачи 9, а третий вход - последовательно с регистрами приема 5, регистром выдачи 11 и выходом блока чтения-записи 13, соединенным входом с дешифратором адреса 14, вторая группа внешних связей 28 соединяет в устройстве релейного обмена 20 группу входов блока приема релейных сигналов 21 и группу входов-выходов блока выдачи релейных сигналов 22, при этом, оба блока соединены входными связями с дешифратором адреса 25 и блоком управления 24, а шинные формирователи 23 соединены входом с блоком приема релейных сигналов 21 и выходом - с блоком выдачи релейных сигналов 22, причем центральное управляющее устройство имитатора -центральный процессор 16 соединяет через мультиплексную шину 19 в устройстве кодового обмена 2 шинные формирователи 12, блок чтения-записи 13, дешифратор адреса 14, а в устройстве релейного обмена 20 шинные формирователи 23, блок управления 24, дешифратор адреса 25, а также центральный процессор 16 соединен двухсторонней связью с сенсорным экраном 17 и выходом с флэш-памятью 18.
Аналогично переносной имитатор-тренажер может подключаться в любой канал 28-28.П системы управления.
Предлагаемая полезная модель переносного одноканального имитатора объекта управления представляет собой малогабаритную специализированную ЭВМ, которая обеспечивает проведение комплексных проверок ряда систем управления с различными видами объектов управления (ОУ). Проверка системы управления может проводится, как с одним комплектом переносной аппаратуры, подключаемой к группе входов-выходов 28, так и одновременно с п- количеством имитаторов, подключенных на входы-выходы 28... п.
ИТ обеспечивает работу системы управления в двух основных режимах: обслуживаемый режим и необслуживаемый режим. Обслуживаемый режим предусматривает наличие оператора, который используя сенсорный экран 17 задает рабочую конфигурацию ИТ, виды имитируемых неисправностей (кодового или релейного обмена), запускает режим имитации ОУ, просматривает и анализирует файлы документирования.
Включение ИТ происходит при подаче питания от системы управления и, после загрузки ПО, на экране появляется окно выбора основного режима
ИТ, в котором отображается текущее состояние таймера (отсчет от 3 сек до 0), в течение этого времени оператор должен прикоснуться к черному окну, в противном случае автоматически происходит переход в необслуживаемый режим.
При переходе ИТ в обслуживаемый режим на экране монитора появляется окно основного меню с информацией об ОУ, комплектации ОУ (1-8) и режиме (Тест, Работа, Документирование, Просмотр, Конфигурация).
Каждый вид информации имеет на экране 17 свой квадрат с надписью и оператор задает режим и параметры работы ОУ:
ТЕСТ -переход в режим автономного тестирования, в
котором проверяется работоспособность ИТ;
РАБОТА -переход в меню этого режима для запуска режима
имитации ОУ и возможных видов неисправностей;
ДОКУМЕНТ -перепись файлов документирования предыдущего
режима имитации ОУ на ГМД;
ПРОСМОТР -просмотр на экране файлов документирования
(анализ предыдущего режима имитации ОУ);
КОНФИГ -запоминание конфигурации ИТ для последующего
использования в обслуживаемом или
необслуживаемом режиме.
При назначении режима РАБОТА оператор определяет параметры объекта управления, а при задании неисправностей - их вид и время возникновения.
Взаимодействие системы управления с имитатором осуществляется по двум кодовым и одному релейному каналам обмена. По первому кодовому каналу (входному) в ИТ поступает информация, связанная с параметрами траектории подвижного объекта в виде массивов с контрольными значениями. Каждый массив предваряется сигналом прерывания, поступающим на ключ 3 и затем информация через кабельные усилители 4 поступает на регистры приема 5, шинные формирователи 12, мультиплексную шину 19 в оперативную память центрального процессора 16.
Достоверность принимаемой информации достигается следующими видами контроля, выполняемыми центральным процессором 16:
-контроль принимаемого слова на четность;
-контроль массива по частной контрольной сумме;
-контроль массивов по общей контрольной сумме.
Формирователь опорной частоты 15 вырабатывает спектр рабочих частот, на которых работает блок приема 6 и блок выдачи 9, регистр выдачи 11 и кабельные усилители выдачи 10.
Взаимодействие системы управления с ИТ по релейному каналу выполняется в устройстве релейного обмена 20 в виде команд, поступающих в блок приема релейных сигналов 21:
-включить питание;
-включить телеметрическую аппаратуру;
-снять блокировку рабочих цепей;
-включить бортовой источник питания;
-пуск объекта управления.
Из ИТ через блок выдачи релейных сигналов 22 в систему управления выдаются релейные сигналы:
-о наличии объекта управления;
-об его комплектации;
-о состоянии блокировки рабочих цепей;
-о включении бортового источника питания;
-о старте объекта управления.
Все команды и сигналы в ИТ выдаются напряжением питания постоянного тока±27 В. Вся информация о ходе выполнения режима, включая информацию о нарушении во взаимодействии с имитатором документируется для ее анализа.
Переносной ИТ представляет возможность оператору вносить практически любой вид имитируемой неисправности для ОУ в любой момент времени режима.
При работе в необслуживаемом режиме после включения питания и срабатывания таймера, ИТ выдает в систему управления по последовательному каналу слово готовности к работе. В режиме ИТ использует конфигурацию последнего обслуживаемого режима, либо записанную во флэш-память 18. В необслуживаемом режиме не производится имитация неисправностей, а по окончанию режима ИТ автоматически записывает текстовые файлы документирования на флэш-память 18 и производит перезагрузку ПО для возможного повторения режима.
Источники информации, принятые во внимание:
1.ПM РФ №6251 кл. МПК G06F 11/28, 11.02.1998
2.ПМ РФ №39964 кл. МПК G09B 9/00, 26.04.2004 (Бюл. №23,
20.08.2004).
Переносной имитатор-тренажер для системы управления подвижными объектами, содержащий взаимосвязанные через мультиплексную шину устройство кодового обмена, включающее ключ приема сигнала прерывания, соединенного с мультиплексной шиной, кабельные усилители приема, регистры приема информации, ключ признака верного приема информации, формирователь опорной частоты, подключенный к последовательно соединенным регистру выдачи информации и кабельным усилителям выдачи, второй вход которых соединен с регистром выдачи информации и устройство релейного обмена, включающее блок приема релейных сигналов и блок выдачи релейных сигналов, отличающийся тем, что имитатор-тренажер содержит сенсорный экран, центральный процессор, флэш-память, в устройство кодового обмена введены блок приема информации, регистр состояний, блок выдачи информации, шинные формирователи кодового обмена, блок чтения-записи, дешифратор кодового обмена, а в устройство релейного обмена введены шинные формирователи релейных сигналов, блок управления релейного обмена, дешифратор адреса релейного обмена, при этом центральный процессор соединен двухсторонней связью с сенсорным экраном и выходом - с флэш-памятью, а через мультиплексную шину в устройстве релейного обмена соединен с шинными формирователями, дешифратором адреса и блоком управления релейным обменом, выход которого соединен со входами блока выдачи и блока приема релейных сигналов, вторые входы которых соединены с выходом дешифратора адреса, а выход и вход шинных формирователей - с блоком выдачи и блоком приема релейных сигналов, при этом в устройстве кодового обмена центральный процессор соединен через мультиплексную шину с дешифратором адреса кодового обмена, с блоком чтения-записи, с шинными формирователями кодового обмена, вход которых соединен с регистрами приема, а выход - последовательно с регистром выдачи и регистром состояний, первый выход которого соединен с ключом признака верного приема информации, второй выход - с ключом приема сигнала прерывания, третий выход - с формирователем опорной частоты, причем второй и третий выходы которого соединены соответственно с блоком приема и блоком выдачи информации, выход которого соединен со вторым входом регистра состояний, а третий его вход последовательно соединен с регистрами приема, регистром выдачи и блоком чтения - записи, второй вход которого соединен с дешифратором адреса, выход блока приема информации соединен с регистрами приема, выход кабельных усилителей приема последовательно соединен с регистрами приема и блоком приема информации.
