Мобильный стенд для проверки программного обеспечения и оборудования многофункциональных систем контроля и управления

Мобильный стенд предназначен для тестирования программного обеспечения и проверки исправности оборудования многофункциональных систем контроля и управления, имеющих стандартные входные сигналы - 0,4-2 В и 4-20 мА. Стенд содержит в своем составе 16 имитаторов аналоговых датчиков и 16 имитаторов дискретных датчиков. Имитаторы аналоговых датчиков имеют выходные параметры: по напряжению 0-3 В, по току 0-25 мА. Имитаторы дискетных датчиков имеют выходные параметры по сопротивлению: - сопротивление замкнутого контакта - 2,2 кОм, сопротивление разомкнутого контакта - 6,9 кОм и регулируемое сопротивление 0-15 кОм, служащее для проверки работы входных аналогово-цифровых преобразователей многофункциональных систем. Контроль выходных параметров имитаторов осуществляется цифровым мультиметром, входящим в состав стенда. Для проверки выходных сигналов многофункциональных систем стенд содержит 8 имитаторов пусковой аппаратуры (электромагнитных пускателей, высоковольтных ячеек КРУВ-6). Имитаторы пусковой аппаратуры содержат: выключатели питания, индикаторы наличия питающего напряжения, индикаторы срабатывания контакторов, гнезда для подачи управляющих сигналов и гнезда контроля срабатывания блокировочных контактов. Имитаторы пускателей вентиляторов местного проветривания дополнительно имеют гнезда для подключения секундомера, выключатель, моделирующий отказ контактора пускателя и гнездо выходного сигнала сигнализатора напряжения. Два имитатора высоковольтных ячеек КРУВ-6 и имитатор группового аппарата дополнительно имеют выключатели, моделирующие несанкционированное включение (шунтирование управления). Для систем имеющих функцию контроля работы источников питания стенд содержит два имитатора источников питания с возможностью питания от них оборудования многофункциональной системы. Для проверки реакции системы на обрыв линий связи стенд содержит два четырехпроводных имитатора обрыва линий связи. Контроль временных характеристик системы осуществляется встроенным шестиразрядным цифровым электронным секундомером с диапазоном измерения импульсов от 0,1 сек. до 99 мин. Стенд позволяет тестировать программное обеспечение и проверять исправность оборудования следующих многофункциональных систем: «МИКОН» (Россия), «ГРАНЧ» (Россия), "Davis Derby" (Великобритания), «Trolex» (Великобритания), «Mincos» (Германия), «Emag» (Польша).

Название полезной модели.

Мобильный стенд для проверки программного обеспечения и оборудования многофункциональных систем контроля и управления.

Область техники, к которой относится полезная модель.

1. Экспертиза промышленной безопасности программного обеспечения многофункциональных систем контроля и управления.

2. Проверка исправности оборудования многофункциональных систем контроля и управления.

3. Обучение и подготовка специалистов по эксплуатации и обслуживанию многофункциональных систем контроля и управления.

Уровень техники.

Известны конструкции аналогичного назначения - имитатор пусковой аппаратуры, датчика и системы телемеханики для аппаратуры АПТВ (АЗОТ) и ВЕТЕР, а также стенды - имитаторы для тестирования и настройки контроллеров, например GRANCH SBTC2 и систем на их базе.

Имитатор пусковой аппаратуры и системы телемеханики для аппаратуры АПТВ не может быть использован для поверки работы многофункциональных систем по причине отсутствия имитаторов аналоговых и дискретных датчиков. Руководство по эксплуатации 1364.00.00.000 РЭ.

Стенд - имитатор для тестирования и настройки контроллеров GRANCH SBTC2 и систем на их базе выпускается в стационарном варианте, жестко привязан к данному контроллеру и не может быть использован для проверки программного обеспечения других контроллеров, например Minewatch PC 21 "Davis Derby". Руководство по эксплуатации МКВЕ.468364.001РЭ.

Наиболее близок к полезной модели стенд-имитатор для тестирования и настройки контроллеров GRANCH SBTC2, так как позволяет смоделировать работу объекта - очистного или подготовительного забоя.

Раскрытие полезной модели

Мобильный стенд для проверки программного обеспечения и оборудования многофункциональных систем контроля и управления относится к средствам диагностики оборудования и программного обеспечения и может быть использован для проведения экспертизы промышленной безопасности перед вводом систем в эксплуатацию. Технический результат мобильного стенда заключается в возможности определения неисправности оборудования многофункциональных систем путем использования компонентов стенда с набором тестовых программ, имитации работы пусковой и защитной аппаратуры, датчиков, источников питания и линий связи систем контроля и управления любой конфигурации угольных шахт без использования реального оборудования, а так же для обучения персонала обслуживанию и эксплуатации с выездом на предприятие.

Мобильный стенд для проверки программного обеспечения и оборудования многофункциональных систем контроля и управления представляет собой компактную конструкцию, собранную на листе стеклотекстолита размером 430×315 помещенную в стандартный кейс размером 450×350×80 и имеющий вес с комплектом соединительных кабелей около 4х килограммов.

Стенд имеет в своем составе:

- 16 имитаторов аналоговых датчиков с выходными параметрами:

- по напряжению 0-3 В;

- по току 0-25 мА;

- по сопротивлению 0-15 кОм;

- 16 имитаторов дискретных датчиков с выходными параметрами:

- включен (контакт замкнут) - сопротивление около 2,2 кОм;

- выключен (контакт разомкнут) - сопротивление около 6,9 кОм;

- 8 имитаторов пусковой аппаратуры с индикацией наличия напряжения питания, состояния «включен/выключен», с функцией моделирования отказа контактора и шунтирования цепей управления;

- 2 имитатора источников питания;

- 2 имитатора обрыва линий связи;

- цифровой мультиметр для контроля выходных параметров имитаторов;

- электронный секундомер для измерения параметров работы вентиляторов местного проветривания;

- комплект кабелей для подключения имитаторов стенда к многофункциональной системе;

- источник питания 12 В (сетевой адаптер или аккумуляторная батарея);

- инструкция по эксплуатации.

Краткое описание чертежей.

Фото 1 - общий вид мобильного стенда.

Фото 2 - мобильный стенд с комплектом соединительных кабелей.

Фото 3 - пример подключения стенда к многофункциональной системе контроля и управления.

Схема 1. Схема электрическая принципиальная мобильного стенда.

Электрическая схема стенда построена на основе типовой схемы электроснабжения подготовительного забоя угольной шахты с последовательным проветриванием и глубоким вводом напряжения с возможностью построения схем очистных забоев и стационарных объектов систем контроля и управления.

Схема состоит из восьми имитаторов пусковой аппаратуры, 16-ти имитаторов аналоговых датчиков, 16-ти имитаторов дискретных датчиков, двух имитаторов источников питания, двух имитаторов линии связи, и электронного секундомера с формирователем импульсов.

Работа схемы:

1. Через главный выключатель SA2 подается постоянное напряжение 12 вольт на 6 имитаторов пусковой аппаратуры, каждый из которых имеет собственный выключатель и индикатор питающего напряжения - светодиод красного цвета.

2. Имитаторы «Выход 1» и «Выход 2» содержат исполнительный элемент - электромагнитное реле с двумя группами нормально разомкнутых контактов и моделируют ячейки рабочего и резервного напряжений, которые включаются путем подачи отрицательного потенциала на входы XS 3 и XS 4. Контроль включения производится по светодиодам зеленого цвета HL8, HL9 и блок/контактам, имеющим выходы для контроля XS9, XS10. Выключатели SA9, SA10 служат для имитации принудительного шунтирования цепей управления. В случае, когда в схеме не применяются имитаторы «Выход 1» и «Выход 2» выключатели SA9, SA10 устанавливаются в положение «включено».

3. Имитатор «Выход 3» моделирует групповой аппарат, который имеет дополнительный выход «+12 В» для подключения электронного секундомера.

4. Имитаторы «Выход 4 - Выход 6» имеют стандартный набор элементов: выключатель питания, индикатор питания, электромагнитное реле в роли контактора, индикатор включения и выходное гнездо с параметрами блок/контакта.

5. Имитаторы «ПВИ - рабочий» и «ПВИ - резервный» имеют дополнительно блок/контакт наличия напряжения, выключатель моделирующий отказ контактора при наличии напряжения питания и гнездо с выходом +12 В для подключения электронного секундомера.

6. Имитаторы «Источник питания 1» и «Источник питания 2» моделируют работу реальных блоков питания с выдачей информации режима работы «Основное питание - батарея».

7. Имитаторы «Телеметрия 1» и Телеметрия 2» позволяют моделировать обрыв линий связи.

8. Имитаторы аналоговых датчиков состоят из 2-х переключателей и набора сопротивлений, позволяющих создавать на выходных клеммах напряжение 0-3 В (оба переключателя включены) или ток 0-25 мА (переключатель«и/1» выключен, переключатель «U/измерение I» включен). Контроль напряжения имитатора осуществляется включением вольтметра с пределом 0-20 В в коаксиальное гнездо. Контроль тока производится включением миллиамперметра с пределом 0-200 мА в коаксиальное гнездо с последующим выключением переключателя «U/измерение I» соответствующего имитатора.

9. Имитаторы дискретных датчиков так же состоят из 2-х переключателей и набора сопротивлений. В положении «включено» (контакт замкнут) имитатор имеет выходное сопротивление 2,2 кОм. В положении «выключено» (контакт разомкнут) имитатор имеет выходное сопротивление 6,9 кОм. Для некоторых многофункциональных систем, например Minewatch PC 21 имеется режим проверки работы аналоге - цифрового преобразователя (АЦП) для этого переключатель «проверка - калибровка» переводится в режим калибровка.

10. Кабели для подключения имитаторов аналоговых и дискретных датчиков имеют цветную маркировку. Синий+белый - общий или 0 В, желтый+белый - выход сигнала, коричневый+белый - (используется только для калибровки аналогово-цифрового преобразователя с многофункциональной системы Minewatch PC 21).

Осуществление полезной модели.

Проверка программного обеспечения многофункциональной системы производится следующим образом;

- с помощью соединительных кабелей входящих в состав мобильного стенда необходимое количество имитаторов аналоговых, дискретных датчиков и пусковой аппаратуры подключается к многофункциональной системе контроля и управления;

- в многофункциональную систему загружается программное обеспечение, при необходимости используется сконфигурированная SCADA система;

- на имитаторах аналоговых датчиков под контролем мультиметра устанавливаются начальные уровни выходных сигналов;

- состояние имитаторов пусковой аппаратуры заносится в протокол испытаний;

- выходные параметры аналоговых и дискретных датчиков изменяются согласно методике проверки программного обеспечения;

- по индикаторам пусковой аппаратуры наблюдается выполнение системой программы и оценивается соответствие ее техническому заданию;

- величины уровней выходных сигналов имитаторов датчиков и состояние имитаторов пусковой аппаратуры заносятся в журнал испытаний;

- временные параметры измеряются встроенным секундомером, подключенным к выходу имитатора пускового аппарата и заносятся в журнал испытаний. Для измерения продолжительности импульса и паузы секундомер снабжен переключателем изменения полярности входного импульса. Секундомер имеет органы ручного управления: старт/стоп; сброс показаний; режим часы; режим установки часов; режим секундомера.

Проверка оборудования многофункциональной системы осуществляется путем подключения ко всем входам и выходам имитаторов датчиков и пусковой аппаратуры и использования набора тестовых программ, по которым проверяются аналогово-цифровые преобразователи входов, срабатывания выходных реле и все функции, которые должна выполнять система.

Используя имитаторы датчиков и пусковой аппаратуры и многофункциональную систему с соответствующим программным обеспечением стенд позволяет производить обучение персонала на примере моделирования работы оборудования.

Мобильный стенд для проверки программного обеспечения и оборудования многофункциональных систем контроля и управления, имеющий 16 имитаторов аналоговых датчиков, 16 имитаторов дискретных датчиков и 8 имитаторов пусковой аппаратуры, моделирующий сигналы датчиков и работу пусковой аппаратуры в автоматизированных системах управления технологическими процессами угольных предприятий и позволяющий обучать пользователей систем управлению технологическими процессами угольных предприятий и работе программного обеспечения таких систем.