Групповой имитатор-тренажер с сенсорным экраном для системы управления объектами

Полезная модель относится к испытательной аппаратуре, входящей в состав универсальной корабельной системы управления объектами. Полезная модель предназначена для проведения проверок правильности функционирования системы при работе с объектами различных типов, отладки алгоритмов работы системы и решаемых задач, а также обеспечивает тренировку операторов и обслуживающего персонала. Техническим результатом является создание имитатора-тренажера для системы управления объектами с более широкими функциональными возможностями. Групповой имитатор-тренажер с сенсорным экраном для системы управления объектами содержит группу блоков имитации объектов, в состав каждого блока имитации входят узел релейного обмена, адаптер канала кодового обмена и адаптер мультиплексного канала, коммутаторы подключения, контроллер релейного обмена, контроллер каналов кодового обмена, контроллер мультиплексных каналов обмена, микро ЭВМ, сенсорный экран, внутреннюю интерфейсную магистраль. 1 п.ф., 1 илл.

Заявляемая полезная модель относится к испытательной аппаратуре, входящей в состав системы управления объектами и обеспечивает проведение проверок правильности функционирования системы, отладки алгоритмов работы системы и решаемых задач, обеспечивает тренировку операторов и обслуживающего персонала.

Известна система для прогнозирования результатов натурных испытаний беспилотного летательного аппарата (см. ПМ РФ 15146 кл. G09B 9/00 2000 г.), содержащая имитатор летательного аппарата, имитатор радиовысотомера, имитатор пункта управления, устройство выработки сигналов управления.

Недостатками системы являются:

- избыточная сложность при отработке алгоритмов управления летательного аппарата;

- низкая достоверность при регистрации результатов испытаний и их наглядного представления.

Известен также имитатор для отладки корабельных цифровых управляющих систем (см. ПМ РФ 6251 кл. G06F 11/28 1998 г.), содержащий блок ввода исходных данных, блок цифрового обмена, блок индикации, микропроцессорный модуль, адаптер, блок аналогового обмена и устройство цифрового ввода-вывода, соединенные с интерфейсной магистралью.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, позволяющие использовать имитатор лишь для отладки корабельные цифровых управляющих систем.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является групповой имитатор-тренажер для системы управления объектами самонаведения (см. ПМ РФ 39964 кл. G09B 9/00 2004 г.), принятый за прототип, содержащий группу блоков имитации объектов, каждый из которых соединен с радиальной магистралью системы управления через соответствующий коммутатор подключения, вторая группа двунаправленных связей которого сопряжена с объектом самонаведения, в состав каждого блока имитации входят узел релейного обмена и адаптер канала кодового обмена.

Данный групповой имитатор входит в состав системы управления объектами и обеспечивает проведение проверок правильности функционирования системы, отладку алгоритмов управления объектами и тренировку операторов.

Недостатком устройства - прототипа являются недостаточные функциональные возможности, заключающиеся в:

- невозможности имитации работы объектов разных типов;

- ограниченном числе имитируемых неисправностей объекта;

- невозможности оперативного отображения данных о выполнении временной диаграммы работы имитатора в процессе имитации;

- невозможности автономного тестирования и диагностики оборудования имитатора с выводом на экран информации об ошибках.

Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей имитатора-тренажера.

Указанная задача решается за счет того, что в групповой имитатор-тренажер для системы управления объектами, содержащий группу блоков имитации объектов, в состав каждого из которых входят узел релейного обмена и адаптер канала кодового обмена, причем первые входы-выходы узла релейного обмена и адаптера канала кодового обмена каждого блока имитации соединены с радиальной магистралью системы управления через соответствующий коммутатор подключения, вторая группа двунаправленных связей которого сопряжена с объектом, дополнительно введены контроллер релейного обмена, контроллер каналов кодового обмена, контроллер мультиплексных каналов обмена, микро ЭВМ, сенсорный экран, а в каждый из блоков имитации объекта введен адаптер мультиплексного канала обмена, причем первые входы-выходы адаптера мультиплексного канала обмена каждого блока имитации через соответствующий коммутатор подключения соединены с радиальной магистралью системы управления, контроллер релейного обмена, контроллер каналов кодового обмена, контроллер мультиплексных каналов обмена и микро ЭВМ объединены через внутреннюю интерфейсную магистраль, сенсорный экран двунаправленной связью соединен с микро ЭВМ, группа внешних входов-выходов микро ЭВМ предназначена для подключения внешнего накопителя, вторые входы-выходы узла релейного обмена каждого из блоков имитации соответственно соединены с соответствующими входами-выходами контроллера релейного обмена, вторые входы-выходы адаптера канала кодового обмена каждого из блоков имитации соединены с соответствующими входами-выходами контроллера каналов кодового обмена, вторые входы-выходы адаптера мультиплексного канала обмена каждого из блоков имитации соединены с соответствующими входами-выходами контроллера мультиплексных каналов обмена.

Введение в состав имитатора программно доступных многоканальных контролеров релейного, кодового и мультиплексного обмена, управляющей ими микро ЭВМ, сенсорного экрана, включение в состав блоков имитации адаптеров мультиплексного канала, а также организация новых связей, позволяют создать структуру имитатора-тренажера с широкими функциональными возможностями, обеспечивающую:

- имитацию работы объектов разных типов, имеющих различные исполнительные механизмы и сигнализаторы выполнения релейных команд, а также различные каналы ввода полетных заданий;

- программно-аппаратную имитацию широкого спектра неисправности объектов, причем на любом участке временной диаграммы работы объекта;

- проведение тренингов не только операторов, но и специалистов по техническому обслуживанию системы, за счет возможности оперативного изучения выполнения временной диаграммы обмена блоков имитации управляемых объектов с системой управления, отображающейся на сенсорном экране группового имитатора, а также возможности (во время регламентного обслуживания) автономного запуска с сенсорного экрана тестовых проверок и диагностики оборудования имитатора с выводом на сенсорный экран сообщений о характере ошибок и неисправных модулях имитатора.

Сущность полезней модели поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема имитатора-тренажера.

На чертеже обозначены:

1.1-1.n - коммутаторы подключения;

2.1-2.n - блоки имитации объектов самонаведения;

3 - контроллер релейного обмена;

4 - микро ЭВМ;

5 - контроллер каналов кодового обмена;

6 - сенсорный экран;

7 - контроллер мультиплексных каналов обмена;

8 - узел релейного обмена;

9 - адаптер канала кодового обмена;

10 - адаптер мультиплексного канала обмена;

11 - внутренняя интерфейсная магистраль;

12.1-12.n - группа входов-выходов с коммутаторов; на объекты;

13.1-13.n - группа входов-выходов с блоков имитации на коммутаторы;

14 - радиальная магистраль связи системы управления с объектами и с имитаторами объектов;

15 - группа внешних входов-выходов микро ЭВМ.

Согласно чертежу радиальная магистраль 14 системы управления подключается через коммутатор 1.1 к группе входов-выходов 12.1 с объектом управления или к группе входов-выходов 13.1 с блоком имитации объекта управления 2.1, при этом группа входных-выходных релейных связей соединена с первыми входами-выходами узла релейного обмена 8, вторые двунаправленные входы которого подключены к входам-выходам первого канала контроллера релейного обмена 3, группа входных-выходных связей кодового обмена соединена с первыми входами-выходами адаптера канала кодового обмена 9, вторые двунаправленные входы которого подключены к входам-выходам первого канала контроллера каналов кодового обмена 5, группа входных-выходных связей мультиплексного обмена соединена с первыми входами-выходами адаптера мультиплексного канала обмена 10, вторые двунаправленные входы которого подключены к входам-выходам первого канала контроллера мультиплексных каналов обмена 7, вышеназванные связи для остальных блоков имитации 2.2-2.n аналогичны рассмотренному блоку 2.1, магистральные входы-выходы контроллера релейного обмена 3, микро ЭВМ 4, контроллера каналов кодового обмена 5 и контроллера мультиплексных каналов. обмена 7 объединены через внутреннюю интерфейсную магистраль 11, вторые входы-выходы микро ЭВМ 4 соединены с входами-выходами сенсорного экрана 6, группа внешних входов-выходов 15 микро ЭВМ 4 предназначена для подключения внешнего накопителя.

При введении имитатора в эксплуатацию, программы управления работой имитатора загружаются с внешнего накопителя в флэш память микро ЭВМ, далее внешний накопитель отключается.

При работе имитатора в составе системы управления производится включение питания имитатора с пульта управления системы. Далее производится автоматическая загрузка операционной системы и начальные тестовые проверки имитатора. После выполнения тестов, имитатор, через адаптеры каналов кодового обмена 9 и радиальную магистраль 14, передает в систему слова состояния для каждого из блоков имитации 2. На экране пульта управления системы отображаются все исправные и готовые к работе каналы имитатора (блоки имитации). Неисправные каналы автоматически исключаются из системы.

Одновременно на сенсорном экране имитатора 6 появляется окно выбора режимов работы имитатора.

Имитатор-тренажер может функционировать в двух основных режимах: необслуживаемый режим и обслуживаемый режим. Обслуживаемый режим предусматривает наличие оператора (обслуживающего инженера), который, используя сенсорный экран, задает режим работы имитатора, виды имитируемых неисправностей, в процессе работы просматривает и анализирует файлы документирования работы имитатора, а, после окончания режима, производит запись файлов документирования на внешний накопитель.

Если, в течение заданного времени ожидания, на сенсорном экране имитатора не прикоснуться к квадрату «Обслуживаемый режим», имитатор автоматически переводится в необслуживаемый режим.

Рассмотрим режим работы системы управления «Тренировка», который позволяет обеспечить подготовку системных операторов к работе с реальными объектами в штатных режимах. Считаем, что имитатор работает в необслуживаемом режиме. При включении системы управления в режим «Тренировка», во всех коммутаторах 1 подключается группа входов-выходов 13 с блоками имитации и блокируется группа входов-выходов 12 с объектами. Системный оператор назначает в работу каналы (блоки имитации) из списка готовых к работе и их тип.

Взаимодействие системы управления с блоком имитации 2 осуществляется через узел релейного обмена 8 и канал обмена информацией. В зависимости от типа имитируемого объекта, в обмене участвует либо адаптер канала кодового обмена 9, либо адаптер мультиплексного канала обмена 10. Из системы в имитатор транслируется информация для выставки инерциальной системы, информация полетного задания, параметры системы управления. Из имитатора в систему управления выдается информация о результатах прохождения режима в виде слова состояния бортового комплекса. Система управления анализирует принятое слово и, при положительном результате, продолжает выполнение заданного режима, при отрицательном исключает блок имитации объекта из дальнейшей работы.

Достоверность информации, принимаемой в имитатор, обеспечивается следующими видами контроля, выполняемыми в микро ЭВМ 4:

- контроль каждого слова на четность;

- контроль массива по частной контрольной сумме;

- контроль массивов по общей контрольной сумме;

При отрицательном результате контроля, передача массива повторяется, но не более 2-х раз, после чего блок имитации объекта исключается из работы.

Взаимодействие системы управления с блоком имитации 2 по каналу релейного обмена осуществляется в виде разовых релейных команд, принимаемых узлом релейного обмена 8, и далее, через контроллер 3 и внутреннюю интерфейсную магистраль 11, поступающих в микро ЭВМ 4.

Различаются следующие виды релейных команд:

- включить питание;

- включить телеметрическую аппаратуру;

- осуществить контроль бортового комплекса и двигателей;

- снять блокировку рабочих цепей;

- включить бортовой источник питания;

- осуществить пуск объекта.

Микро ЭВМ 4 анализирует команды и управляет выдачей из контроллера 3, через узел релейного обмена 8, ответных релейных сигналов, поступающих через коммутаторы 1 и радиальную магистраль 14 в систему управления. Данные сигналы имитируют ответ сигнализаторов реальных объектов.

Различаются следующие виды ответных релейных сигналов:

- о наличии и типе объекта;

- о комплектации объекта;

- о состоянии блокировки рабочих цепей;

- о результатах контроля бортового комплекса и двигателей;

- о включении бортового источника питания;

- о старте объекта.

Вся информация о ходе выполнения режима документируется в центральном приборе системы управления для дальнейшего анализа.

Для того, чтобы, при выполнении режима «Тренировка», имитатор работал в обслуживаемом режиме, после загрузки операционной системы имитатора и выводе на сенсорный экран квадрата «Ввод режима», оператор или инженер, обслуживающий имитатор, должен прикоснуться к квадрату. На сенсорном экране имитатора высветится меню режимов, представляющее собой квадраты с наименованиями режимов. В меню включены режимы:

ТЕСТ - режим автономного тестирования и диагностики оборудования имитатора;

РАБОТА - режим работы имитатора в составе системы управления, с возможностью имитации неисправностей объектов и отображением на сенсорном экране результатов работы имитатора в режиме реального времени;

ЗАПИСЬ - режим записи файлов документирования работы имитатора или результатов тестирования и диагностики из флэш памяти микро ЭВМ имитатора на внешний накопитель.

В режиме «Тренировка» оператор имитатора должен коснуться на сенсорном экране квадрата РАБОТА. На экране имитатора высветится меню внесения неисправностей. Прикасаясь на сенсорном экране к квадратам определенных неисправностей и значениям времени, оператор имитатора устанавливает для каждого блока имитации вид и время проявления имитируемых неисправностей.

Далее системный оператор назначает в работу каналы (блоки имитации) из списка готовых к работе и их тип и запускает режим работы системы управления «Тренировка».

Во время выполнения режима на сенсорном экране имитатора высвечивается информация о работе каждого из назначенных блоков имитации. Данная информация оперативно анализируется оператором имитатора. Одновременно информация записывается в флэш память имитатора.

При выполнении автономного тестирования имитатора, обслуживающий инженер выбирает в меню режимов на сенсорном экране имитатора режим ТЕСТ. В этом случае, во всех коммутаторах 1 блокируется группа входов-выходов 13 с блоками имитации. После выполнения тестовых проверок на экран имитатора выводится информация о результатах тестирования и, в случае ошибок оборудования, перечень неисправных модулей имитатора. Информация анализируется инженером, обслуживающим имитатор, и принимается решение о ремонте.

Групповой имитатор-тренажер с сенсорным экраном для системы управления объектами, содержащий группу блоков имитации объектов, в состав каждого из которых входят узел релейного обмена и адаптер канала кодового обмена, причем первые входы-выходы узла релейного обмена и адаптера канала кодового обмена каждого блока имитации соединены с радиальной магистралью системы управления через соответствующий коммутатор подключения, вторая группа двунаправленных связей которого сопряжена с объектом, отличающийся тем, что в него введены контроллер релейного обмена, контроллер каналов кодового обмена, контроллер мультиплексных каналов обмена, микро ЭВМ, сенсорный экран, а в каждый из блоков имитации объекта введен адаптер мультиплексного канала обмена, причем первые входы-выходы адаптера мультиплексного канала обмена каждого блока имитации через соответствующий коммутатор подключения соединены с радиальной магистралью системы управления, контроллер релейного обмена, контроллер каналов кодового обмена, контроллер мультиплексных каналов обмена и микро ЭВМ объединены через внутреннюю интерфейсную магистраль, сенсорный экран двунаправленной связью соединен с микро ЭВМ, группа внешних входов-выходов микро ЭВМ предназначена для подключения внешнего накопителя, вторые входы-выходы узла релейного обмена каждого из блоков имитации соответственно соединены с соответствующими входами-выходами контроллера релейного обмена, вторые входы-выходы адаптера канала кодового обмена каждого из блоков имитации соединены с соответствующими входами-выходами контроллера каналов кодового обмена, вторые входы-выходы адаптера мультиплексного канала обмена каждого из блоков имитации соединены с соответствующими входами-выходами контроллера мультиплексных каналов обмена.