Функція контролю в складних системах АТП.

Однією з перших функцій автоматизації в історичному ракурсі, а також функції, без якої неможливе нормальне функціонування складних систем, є функція контролю. Більшість положень та вимог щодо цієї функції узгоджуються із іншими функціями в АТП. Розглянемо більш детально, використовуючи системній підхід, класифікаційні ознаки і вимоги до функції контролю та в проекції на функції діагностування і надійності в складних системах.

Використання для рішення задач АТПусе більш складних систем, зниження їхньої надійності в процесі експлуатації, а також необхідність забезпечення високої готовності до застосування вимагають проведення контролю цих систем. Процес контролю технічного стану складає значну частку в загальному обсязі робіт з ТО (технічна одиниця) і ремонту складних систем. Контроль здійснюють різними методами – вручну при допомозі контрольно-вимірювальних приладів або за допомогою спеціалізованих напівавтоматичних і автоматичних пристроїв. При цьому прагнуть забезпечити процес контролю таким чином, щоб контролююча апаратура не робила безпосереднього впливу на надійність контрольованих об'єктів.

Різні види контролю технічних засобів кваліфікують по ряду ознак. Так по виду розв'язуваної задачі розрізняють контроль:

- функціонування - виконання об'єктом заданих функцій без їхньої якісної
оцінки;

- працездатності - допусковий чи кількісний контроль обраних
визначальних параметрів;

- діагностичний - виконуваний з метою локалізації місця ушкодження чи відмовлення;

- прогнозуючий - для пророкування стану об'єкта чи його елементів протягом часу експлуатації;

- профілактичний - для виявлення і заміни елементів, параметри яких
близькі до гранично припустимого.

По виду оцінки результату контролю розрізняють:

- допусковий контроль, здійснюваний з оцінкою результату щодо
встановленого рівня допуску на параметр;

- кількісний контроль, що передбачає реєстрацію ступеня відхилення контрольованого параметра від номінального значення.

По ступеню використання зовнішніх впливів розрізняють контроль:

- пасивний - без зовнішнього впливу на об'єкт контролю;

- активний - із застосуванням зовнішніх стимуляторів.
За часом проведення розрізняють контроль:

- безупинний - у процесі роботи об'єкта;

 

- циклічний - при якому стан контрольованих параметрів аналізується в процесі роботи об'єкта через визначені інтервали часу;

- періодичний - здійснюваний для кожного з параметрів об'єкта через
визначений період часу протягом заданого терміну експлуатації об'єкту.

По виду реалізації розрізняють контроль:

- ручний;

- автоматизований (при частковій участі людини);

- автоматичний.

По організації розрізняють контроль:

- програмний - при використанні спеціальної програми для рішення контрольних задач за допомогою тестів;

- програмно-логічний - заснований на використанні надлишкової
вимірювальної інформації і проміжних результатів її оброби по спеціальній програмі;

- схемний - за допомогою спеціально вбудованого в об'єкт контролю
устаткування;

- дистанційний;

- централізований - здійснюваний із загального пульта керування та контролю для сукупності розосереджених об'єктів.

Проведенню контролю повинний передувати самоконтроль апаратури контролю.

Одним з видів контролю є технічне діагностування, що у свою чергу може бути тестовим і функціональним. При тестовому діагностуванні на об'єкт від системи контролю надходять спеціальні тестові впливи. У моменти тестового діагностування об'єкт звичайно не використовується по прямому призначенню. Функціональне технічне діагностування здійснюється в процесі безпосереднього використання об'єкта по призначенню.

Визначена сукупність тестових впливів і послідовність їхнього виконання, що забезпечує діагностування, являють собою тест діагностування. Тест, використовуваний для перевірки працездатності об'єкта, називається перевіряючим. Тест, використовуваний для локалізації місця відмовлення чи ушкодження, називається тестом пошуку відмовлення чи тестом розпізнавання. Алгоритм технічного діагностування задає сукупність елементарних перевірок, послідовність їхньої реалізації і правила обробки результатів контролю.

Результати зіставлення даних контролю ізвизначеними областями їхніх значень, що відповідають конкретним технічним станам об'єкта, називаються діагностичними ознаками станів.

У залежності від природи контрольованих параметрів ОК (об’єкт контролю) розрізняють параметричні і фізичні методи діагностування. Параметричні методи ґрунтуються на контролі основних параметрів, що характеризують правильність функціонування об'єкта. Фізичні методи засновані на контролі характеристик тих явищ в об'єкті, що є наслідком його правильного чи неправильного функціонування (нагрів, електричні, магнітні, світлові випромінювання і т. д.).

При допусковому контролі розрізняють двосторонні й однобічні полюси допусків. Для двостороннього допуску установлюються верхня і нижня границі контрольованого параметра, за межі других він не повинний виходити для збереження працездатного стану ОК. Для однобічного допуску регламентується тільки одна границя. У процесі експлуатації вихід параметра за границі допусків (границі працездатності) - неприпустимий. Тому для параметра, який контролюють, встановлюють і поле допусків більш вузьке, що забезпечує запас працездатності.

При програмному контролі за допомогою тестів може бути прийнято одне з двох рішень: працездатний чи непрацездатний пристрій, тому допуски на параметри не встановлюють

Для порівняльної оцінки різних методів і засобів контролю необхідно увести визначені показники, що мають кількісні вираження, показники діагностування. Через те, що системи діагностування мають методичні та інструментальні похибки, результати контролю можуть не відповідати реальному стану КО. Тому одним з основних критеріїв оцінки ефективності діагностування є імовірність правильності одержуваних при діагностуванні результатів чи імовірність правильного діагностування. Імовірність правильного діагностуваннязалежить від кількості діагностичних параметрів, законів розподілу випадкових величин, що характеризують ці параметри, точнісних характеристик засобів вимірів, можливості схованих відмовлень і надійності засобів контролю.

Показники діагностування характеризуються тривалістю, вартістю, трудомісткістю діагностування і глибиною контролю.

Середня оперативна тривалість діагностування визначається як математичне чекання оперативної тривалості однократного діагностування.

Середня вартість діагностування визначається як математичне чекання однократного діагностування. Вона враховує амортизаційні витрати діагностування, витрати на експлуатацію системи діагностування і вартість зносу об'єкта діагностування.

Середня оперативна трудомісткість діагностування визначається як математичне чекання оперативної трудомісткості проведення однократного діагностування.

Глибина контролю визначається складовою частиною об'єкта, з точністю, до якої визначається місце дефекту.

Шлях удосконалювання методів контролю

Основними елементами системи контролю параметрів є:

- об'єкт контролю;

- контрольно-вимірювальна апаратура одержання, переробки й аналізу вимірювальної інформації;

- засобу передачі вимірювальної і керуючої інформації;

- споживачі інформації.

Ці елементи утворюють локальну інформаційну систему контролю, що використовується для визначення поточного стану складної системи в процесі експлуатації.

Неавтоматизовані системи контролю параметрів мають наступні недоліки:

- низьку пропускну здатність контролю, малу швидкість;

- ручну реєстрацію результатів контролю;

- наявність суб'єктивних помилок операторів;

- невелику швидкість обробки результатів;

- великі працезатрати;

- велику надмірність різноманітної апаратури контролю;

- високу вартість контролю й ін.

Самою вузькою ланкою, що обмежує можливості неавтоматизованого контролю, є оператор, особливо при виконанні операцій виміру, обробки інформації й ухвалення рішення.

Достоїнствами автоматичної контрольно-вимірювальної апаратури є:

- велика пропускна здатність контролю;

- автоматичне документування результатів,

- виключення суб'єктивних помилок оператора;

- велика швидкість виконання всіх операцій контролю, обробки результатів
і ухвалення рішення;

- скорочення кількості обслуговуючого персоналу;

- висока точність вимірів і ін.

Автоматизація контролю дозволяє скорочувати час його проведення в багато разів у порівнянні з неавтоматизованим процесом.

В складних системах (наприклад АСУ ТП атомної станції) об'єктом контролю можуть бути технічні пристрої, інформацію про технічний стан яких необхідно мати протягом усього процесу експлуатації. При експлуатації АСУТП контролю піддягають багато експлуатаційно-технічних характеристик, що вимагають різноманітних засобів виміру, обробки результатів і часто непростих операцій по ухваленню рішення. Оскільки апаратура використовується при виконанні дуже відповідальних задач і не може бути виключена з роботи на тривалий час, необхідно приймати заходи для скорочення тривалості контролю і настроювання апаратури відповідно до вимог нормативно-технічної документації.

При контролі приходиться виконувати ряд операцій по вимірюванню великої кількості параметрів різноманітного характеру, тому необхідно мати в різноманітну контрольно-вимірювальну апаратуру. Оскільки операції контролю дуже трудомісткі, велике значення надається алгоритму контролю, що визначає послідовність операцій, реалізовану для здійснення процесу контролю.

Тривалість і якість результатів контролю залежать від контролездатності устаткування. Контролездатністью називають властивість ОК, що характеризує його пристосованість до проведення контролю.

У технічних засобах АСУТП параметри контролю є характеристиками електричних, радіотехнічних, електромеханічних і ряду інших процесів.

Розрізняють наступні групи параметрів:

- вхідних і вихідних сигналів (амплітуда, ефективне значення, тривалість імпульсів і їхніх фронтів, частота, потужність і ін.);

- фізичних процесів, що протікають у самій апаратурі (напруга, струми, пульсації напруг, тривалість і амплітуда імпульсів, частота їхнього проходження, форма і т.д.);

- параметри не несучого запасу енергії (коефіцієнт шуму, чутливість,
вхідні і вихідні опори, параметри передатних і перехідних функцій і т.д.);

- визначальні вихідні (тактичні) характеристики систем збору інформації, АПД, ТП тощо (зона їхньої дії, характер діаграм спрямованості антен., показники надійності і т.д.).

Розрізняють первинні, вторинні і проміжні контрольовані параметри. Первинні - це параметри елементів ОК, вони мають самий низький ступінь узагальнення. Вторинні - параметри вихідних функцій об'єкта контролю. Вони мають самий високий ступінь узагальнення інформації про працездатність об'єкта і є визначальними. Проміжні - це параметри, через які забезпечується зв'язок між вторинними і первинними параметрами.

Контрольовані параметри носять характер випадкових величин, тому що залежать від впливу багатьох випадкових факторів (неточність виробництва, старіння, знос, зміна умов експлуатації, зміна напруги харчування, наявність перешкоджаючої ситуації, зміна навантажень, відмовлення чи ушкодження елементів систем і т.д.).

Поняття контролю параметрів містить у собі вимір якої-небудь величини в кількісному сенсі та прийняття судження про працездатність чи стан даного об'єкту.

Результати контролю використовуються для подальшого впливу на об'єкт шляхом проведення регулювань, заміни елементів, доробок.

До складу АСУТП входять локальні САУ, САР, апаратура обробки інформації аналогового і цифрового характеру, обчислювальні комплекси, різна апаратура відображення інформації, апаратура зв'язку, контролю і керування, документування різних процесів, електроживлення, кондиціонування та ін.

Працездатність складних систем характеризується багатьма параметрами (первинними, проміжними і вторинними). Контролювати всі параметри складно і часто в цьому немає необхідності. Звичайно контролюють відносно невелику кількість визначальних і допоміжних параметрів. Установлення складу визначальних параметрів і їхніх допусків часто являє собою славну задачу дослідницького характеру.

При пошуку ушкодження необхідно контролювати більшу кількість параметрів, чим при контролі працездатності. Для прогнозування працездатності необхідно мати ще більший обсяг інформації, тобто кількості контрольованих параметрів визначається задачами контролю.

Для контролю стану експлуатаційно-технічних характеристик складних систем необхідно вибирати параметри більш високих ступенів узагальнення. Це можливо тільки при досить великій інформації, внесеної кожним первинним параметром в інформацію про параметр більш високого ступеня узагальнення. Тоді відхилення за межі встановлених допусків параметрів низьких ступенів узагальнення будуть відбиватися при фіксації значень параметрів високих ступенів повідомлення.

В процесі експлуатації технічних засобів складних систем для контролю їх стану використовується різна вимірювальна апаратура загального застосування і спеціалізована.

Як вимірювальну апаратуру загального застосування використовуються: тестер, стрілочні і цифрові прилади (амперметри, вольтметри, омметри, вимірники нелінійних перетворень), осцилографи, лічильники імпульсів, надвисокочастотні, високочастотні і низькочастотні генератори, частотоміри, аналізатора спектра, вимірники полів, вимірники часу й інші. Це - автономна контрольно-вимірювальна апаратура, керування її роботою і проведення вимірів здійснюється, як правило, вручну.

Промисловість випускає і спеціалізовану апаратуру для виміру тих чи інших параметрів і характеристик устаткування систем.

Класифікація апаратура контролю здійснюється за наступним ознаками:

- способу керування процесом контролю;

- виду зв'язку апаратури контролю з контрольованим об'єктом,

- принципу побудови апаратури контролю;

- виду обробки вимірюваної інформації;

- цільового призначення апаратури контролю,

- ступеня універсальності апаратури контролю;

- виду представлення результатів контролю;

- виду програми керування процесом контролю.

По способу керування процесом контролю розрізняють апаратуру ручного, автоматизованого й автоматичного контролю. Апаратура автоматизованого контролю припускає часткову участь людини в процесі контролю, при автоматичному контролі участь людини виключається, така апаратура є програмно-керованою.

По виду зв'язку контрольно-вимірювальної апаратури з об'єктом контролю розрізняють автономну й вбудовану апаратуру. Автономна апаратура входить до складу устаткування об'єкта контролю.

За принципом побудови розрізняють дискретну, аналогову і змішану апаратуру контролю.

У дискретній апаратурі контролю процес вимірів здійснюється в дискретному коді, усі вимірювані сигнали перетворюються в необхідний код, найчастіше в двійковий. У такій апаратурі синхронізуючі, керуючі і зразкові сигнали також представляються в двійковому коді, зручному для роботи цифрових обчислювальних і керуючих ЕОМ. Така апаратура має високу швидкодію, дуже високу точність обробки вимірюваної інформації, що відтворюється, а також легкістю реалізації автоматичного програмно-керованого контролю.

В аналоговій контрольно-вимірювальній апаратурі робота усіх функціональних вузлів здійснюється з неперервними сигналами. У такій апаратурі використовуються принципи роботи аналогової моделюючої апаратури.

У змішаній контрольно-вимірювальній апаратурі частина функціональних вузлів працює в дискретному коді, а інша частина - з неперервними електричними сигналами.

По виду обробки вимірюваної інформації розрізняють апаратуру з дискретною й аналоговою обробкою.

Дискретна обробка являє собою перетворення усієї вимірюваної інформації в дискретний код. У цьому коді відбувається виконання всіх логічних і обчислювальних операцій, необхідних для формування якісної чи кількісної оцінки контрольованих параметрів і реєстрації результату контролю. У якості вихідних пристроїв такої апаратури, що реєструє, використовуються друкуючі пристрої, запис на магнітну стрічку, перфорація, електронні запам’ятовуючі елементи тощо.

Аналогова обробка вимірюваної інформації припускає перетворення всієї інформації в аналоговий вид, виконання всіх логічних операцій по формуванню якісної і кількісної оцінки, реєстрацію результатів контролю також в аналоговому виді. Як пристрої, що реєструють, використовуються стрілочні прилади, самописні пристрої, що реєструють, і ін.

Змішаний вид обробки являє собою сполучення дискретної й аналогової обробок вимірюваної інформації.

Відповідно цільовим призначенням апаратура контролю може застосовуватися для рішення задач контролю стану, прогнозування стану, пошуку відмовлень, автоматичної корекції заданих параметрів, визначення працездатності і інше.

По виду програми керування процесом контролю стану об'єкта розрізняють контрольно-вимірювальну апаратуру з зовнішньою чи з внутрішньою програмою.

Апаратура контролю з зовнішньою програмою характеризується тим, що програма контролю існує окремо від апаратури і може вводитися безпосередньо перед початком контролю, може вимірюватися в залежності від задач контролю. В якості носіїв програми використовують перфострічки, перфокарти, магнітні стрічки, електронні запам’ятовуючі пристрої.

Апаратура контролю з внутрішньою програмою характеризується тим, що програма закладена в довгостроковий запам'ятовуючий пристрій апаратури контролю.

По ступені універсальності розрізняють спеціалізовані й універсальні системи контролю. Спеціалізовані системи контролю призначені для контролю стану об'єктів одного виду. Вони звичайно відносно прості. Універсальні системи контролю призначені для рішення ряду задач контролю стану різних типів об'єктів контролю.

По виду представлення результату контролю розрізняють апаратуру з якісним у кількісним представленням і реєстрацією результатів контролю.