Тема 4.2 Диагностирование технического состояния систем программного управления

1. Диагностирование состояния систем программного управления

2. Тестовое и функциональное диагностирования

3. Система технического диагностирования

 

1. Одним из важнейших средств обеспечения и поддержания надежности АСУ является техническая диагностика.Под технической диагностикой систем программного управления понимается область знаний, разрабатывающая методы и средства поиска отклонений в режимах работы (или состояниях), обнаружения и устранения дефектов в системах (или ее элементах) и средства их локализации.При диагностировании необходимо определить, прежде всего, техническое состояние системы в данный момент времени. Это означает, что нужно проверить исправность, работоспособность и (или) правильность функционирования системы (определить, находятся ли значения параметров системы в требуемых пределах, т.е. система не отказала и правильно выполняет заданную функцию) или обнаружить дефекты, нарушающие исправность, работоспособность и правильное функционирование системы. Тогда основную цель диагностирования АСУ можно сформулировать следующим образом: необходимо оценить выходные параметры системы и выявить причины их отклонения от заданных значений. При этом необходимо учитывать весь диапазон режимов работы системы и условий ее эксплуатации, а также возможность изменения выходных параметров во времени (так называемая параметрическая надежность). 2. Различают тестовое и функциональное диагностирование. Тестовое диагностирование позволяет проверить техническое состояние системы по тестовому воздействию на нее. По тесту проверяются параметры системы и ее элементов и причины их отклонения от заданных значений. Функциональное диагностирование позволяет определить техническое состояние системы (или ее элементов) по рабочему воздействию на нее.Рабочее воздействие контролирует исполнение системой заданных функций при заданных параметрах и выявить причины нарушения ее функционирования.Тестовое и функциональное диагностирование выполняется по так называемому алгоритму диагностирования. Алгоритм диагностирования – совокупность элементарных проверок в контрольных точках системы и правил, устанавливающих последовательность их проведения, а также анализ результатов этих проверок, по которым можно определить исправное, работоспособное или состояние правильного функционирования от неисправного состояния и уметь отличать дефекты от неисправного состояния.В алгоритмах тестового диагностирования контрольные точки определены предварительно и они одинаковы для всех проверок и подбираются только тестовые воздействия.В алгоритмах функционального диагностирования предварительно определены входные воздействия, а выбору подлежат контрольные точки.При проведении различных элементарных проверок могут требоваться различные затраты на их реализацию. Эти проверки могут давать разную информацию о техническом состоянии системы. Одни и те же элементарные проверки могут быть реализованы в различной последовательности. Т.е. для решения даже одной задачи диагностирования, можно построить несколько алгоритмов. Таким образом, встает задача разработки оптимальных алгоритмов диагностирования, при которых затраты на их реализацию будут уменьшены (задача минимизации в некоторых случаях может быть сильно затруднена, например, трудностями вычислений).Эффективность диагностирования оценивается качеством алгоритмов диагностирования и качеством средств диагностирования.Средства диагностирования разделяют, прежде всего, на программные и аппаратные, а также внешние (конструктивно выполненные отдельно от системы) и встроенные (являющиеся составной частью системы); ручными, автоматизированными и автоматическими; специализированными и универсальными.Методы диагностирования АСУ определяются различными факторами: выбором объекта диагностирования (узла, блока, элемента и т.п.), используемыми диагностическими параметрами (временные, силовые, электрические, виброакустические и др.), в зависимости от используемых средств диагностирования.Эффективность процессов диагностирования во многом определяется программными средствами системы.

 

3. Система технического диагностирования предназначена для проверки правильности функционирования, поиска нарушений в исполнительной, управляющей и контрольной частях технологический линий с целью предупреждения внезапных отказов, устранения отклонений, набора статистики для прогнозирования состояния систем и ускорения отладки оборудования при переходе из одного режима работы в другой.

Создание СТД включает:

· анализ и оптимизацию состава диагностируемых параметров производственных систем;

· разработку методов и средств диагностирования, принципов построения оптимальных тестов функционального сложного автоматического оборудования;

· разработку основ синтеза специальных средств технического диагностирования производственных систем, обладающих улучшенными характеристиками отказоустойчивости, контролепригодности и самоконтроля, специальных методов проверки правильной работы программного обеспечения производственных систем.

При создании системы технического диагностирования рекомендуется руководствоваться следующими принципами построения:

1. система технического диагностирования должна быть составной частью общей системы управления технологическим оборудованием и создаваться на единой с ней методологической и элементной базе так, чтобы можно было использовать общие информационные каналы.

2. система технического диагностирования должна эффективно функционировать не только в процессе эксплуатации технологического оборудования, но и при его наладке, подготовке и ремонте.

3. СТД по своим функциям, структуре и используемым техническим средствам должна соответствовать уровню автоматизации соответствующего производства. При встраивании оборудования в гибкие автоматические системы СТД должна быть составной частью системы управления производством.

4. Диагностическая информация должна подаваться в центральный пункт обслуживания технологическим оборудованием в расшифрованном и доступном для пользователя виде. Необходимая информация должна подаваться в запоминающее устройство (с указанием времени, дня и даты) для последующего накопления и анализа этой информации, а также прогнозирования состояния технологического оборудования и его отдельных узлов. При наличии центральной ЭВМ эта информация должна поступать на нее.

5. При необходимости подача диагностической информации должна сопровождаться подачей световых или звуковых сигналов.

При разработке СТД диагностику рекомендуется реализовывать в виде пяти подсистем:

· контроль готовности технологического оборудования к работе;

· оперативное цикловое диагностирование;

· оперативное узловое диагностирование;

· специальное диагностирование;

· диагностирование по результатам обработки заготовок.

 

Список литературы

 

1. Головенков С. Н., Сироткин С. В. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением: Учебник для машиностроительных техникумов / С. Н. Головенков, С. В. Сироткин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988. – 288 с.

2. Данилов И. А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: Учебное пособие для неэлектротехн. спец. техникумов / И. А. Данилов, П. М. Иванов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989. – 752 с.

3. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. Учебное пособие для студентов учреждений СПОЮ. / М. Келим. М: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384 с.

4. Лазарева Т. Я., Мартемьянов Ю. Ф. Основы теории автоматического управления: Учебное пособие / Т.Я. Лазарева, Ю.Ф. Мартемьянов. Тамбов: Издательство Тамбовского государственного технического университета, 2003. 308 с.

5. Полетаев В. А. Проектирование машиностроительного производства. Методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 120101 «Технология автоматизированного производства». http://elib.ispu.ru/library/lessons/Poletaev2/. Ивановский государственный энергетический университет.

6. Сенигов П.Н. Теория автоматического управления: Конспект лекций / П.Н. Сенигов. Челябинск: ЮУрГУ, 2000 - 93с.

7. Староверов А. Г. Основы автоматизации производства: Учебник для сред. учеб. заведений / А. Г. Староверов. – М.: Машиностроение, 1989. – 312 с.

8. Схиртладзе А.Г. Работа оператора на станках с программным управлением: Учеб. пособие для СПТУ. /А.Г. Схиртладзе. – М.: Высш. шк., 1988. – 175 с.

9. Фалеев М.В. Теория автоматического управления. Элементы теории автоматического управления технологическим оборудованием автоматизированных производств. Электронный конспект лекций по курсу. http://elib.ispu.ru/library/lessons/faleev/. Ивановский государственный энергетический университет.

10. Шишмарев В.Ю. Основы автоматического управления: учеб. пособие для студентов высш. учебных заведений / В.Ю. Шишмарев. – М.: Издательский центр «Академия», 2008 г.-352 с.

11. Шурков В. Н. Основы автоматизации производства и промышленные роботы: Учебное пособие для машиностроительных техникумов / В. Н. Шурков. – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.