Испытания микропроцессорных систем

При создании микропроцессорных систем неизбежно приходится сталкиваться с процедурой проверки их функционирования как на этапах макетирования, изготовления образцов, так и на этапах приемосдаточных испытаний готовых систем при отгрузке, установке на объекте и передаче их заказчику.

Это позволяет убедиться в правильном функционировании оборудования и программного обеспечения при использовании систем по прямому назначению и в условиях реального качества электроэнергии.

Испытания микропроцессорных систем по прямому назначению

Результаты испытаний оказываются наиболее достоверными, когда на испытываемую аппаратуру подаются реальные электрические сигналы. Однако проблема проведения таких испытаний состоит в том, что часто аппаратура (образцы или прототипы) систем управления на стадии разработки по различным причинам существует в отрыве от объекта (объект не существует или находится в стадии непрерывной эксплуатации). Тогда для проведения испытаний САУ используются стенды, в которых реальный объект заменяется комплексами имитирующих технических средств. Например, для испытательных стендов САУ ЭЭС традиционно применялась технология с использованием вращающихся машинных преобразователей и комплектом регулировочной и коммутационной аппаратуры. С помощью оборудования стенда имитируется работа объекта в тех или иных режимах, а сигналы, адекватные сигналам реальных объектов, поступают на входы испытуемой аппаратуры.

Наряду с очевидными достоинствами такой технологии у стендов с машинными преобразователями имеются недостатки, заключающиеся в относительно высокой стоимости комплектующих, необходимости постоянно поддерживать рабочее состояние аппаратуры и машин, в сравнительно больших площадях, занимаемых под оборудование, наличии шума, вибрации и пыли при работе оборудования и т. д.

Альтернативным решением, свободным от указанных недостатков, является использование статических преобразователей и средств вычислительной техники. Наибольший эффект при этом достигается использованием технологии программно-физического моделирования.

Суть предложенной технологии программно-физического моделирования энергообъектов заключается в использовании недорогих малогабаритных устройств на основе микроконтроллерных модулей с выходными усилителями, подсистемы обмена данными с компьютером и программы управления параметрами микроконтроллерных модулей.

С помощью микроконтроллерных модулей и выходных усилителей реализуются программно-управляемые генераторы многофазных сигналов, характерных для имитируемых энергообъектов, в частности, узлов трехфазных промышленных электрических сетей, генераторных агрегатов переменного и/или постоянного тока, а также электродвигателей или других видов электрической нагрузки.

Характерной особенностью данной технологии имитации энергообъектов является способность воспроизводить любую форму выходных сигналов, т. е. имитировать не только «нормальные» режимы работы, но также и «аварийные» режимы: переходные процессы при коротких замыканиях или сбросах и набросах нагрузки, несимметрию по фазам или несинусоидальность любых видов. Для реализации всех перечисленных возможностей достаточно иметь пакет приложений соответствующего программного обеспечения для модулей и персонального компьютера. Таким образом, при испытаниях САУ ЭЭС по данной технологии имеется возможность проверить их функционирование во всех мыслимых ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации, что не всегда возможно на привычных электромашинных стендах.

Основное преимущество данной технологии по сравнению с чисто программным имитационным моделированием заключается в том, что на объект испытаний подаются реальные электрические сигналы, и сам объект испытаний представляет собой реальную аппаратуру и реальное программное обеспечение, которые будут поставляться заказчику.

Структура стенда для испытаний САУ ЭЭС приведена на рис. 60 и включает:

• управляемые имитаторы источников электроэнергии и узлов ЭЭС;

• систему дистанционного управления имитаторами;

• объект испытаний;

систему регистрации и осциллографирования.

• Дополнительные преимущества заключаются в модульном принципе построения системы и в возможности автономной работы модулей, возможности компоновки не только стационарных, но и мобильных малогабаритных систем на основе ПК типа Notebook, а также построения встроенных систем контроля исправности аппаратуры и отсутствия сбоев программ САУ.

Процессы настройки и испытаний выполняются следующим образом:

• выходные сигналы от имитаторов подаются на входные клеммы испытуемой САУ, и при подаче питания имитаторы вырабатывают электрические сигналы в соответствии с заданными параметрами настройки;

• САУ ЭЭС начинает функционировать по собственным алгоритмам управления;

• с помощью системы дистанционного управления оператор изменяет параметры настройки имитаторов по методике испытаний или настройки;

• процессы изменений сигналов от имитаторов и на выходе испытуемой САУ ЭЭС регистрируются и осциллографируются для последующего анализа и протоколирования. Таким образом достигается объективная оценка качества функционирования САУ ЭЭС, необходимая для настройки и передачи заказчику.

Технические требования к имитаторам определяются необходимостью обеспечивать требуемое в процессе испытаний качество электроэнергии, а именно:

• точность воспроизведения требуемой формы сигналов;

• диапазоны управляемых изменений параметров;

• нагрузочную способность.