2.7. Внутрисхемный контроль и диагностирование

аппаратных средств систем управления

При внутреннем диагностировании устройств ЧПУ и ЭВМ пред­почтение, как правило, отдается тестовому контролю, хотя в ряде случаев применяется сочетание аппаратных и тестовых средств с локализацией неисправности до типового элемента замены (ТЭЗ). Широкое распространение получил принцип расширяющихся областей (принцип раскрутки), согласно которому заведомо ис­правное диагностическое ядро и аппаратура используются для диагностирования очередной (прилегающей) области оборудова­ния. Таким образом, места возникновения неисправности указы­ваются с заданной глубиной, т. е. для части аппаратуры, образую­щей ближайшую к ядру зону.

Диагностическое ядро, или встроенные средства системы тех­нического диагностирования (СТД), выполняют следующие функ­ции: загрузку диагностической информации, подачу тестовых воздействий на вход проверяемого блока, опрос ответов с его вы­хода, сравнение полученных ответов с эталонными, анализ и индикацию результатов. Встроенные СТД практически имеют те же блоки и устройства, что и универсальные ЭВМ. Поэтому массовые недорогие МП и микроЭВМ широко используют в каче­стве сервисных процессоров для обслуживания и диагностиро­вания ЭВМ. К основным методам тестового диагностирования относятся двухэтапное, последовательное, сканирование, эталон­ные состояния и др.

В качестве примера рассмотрим СТД неисправностей цифровых печатных узлов мини- и микроЭВМ, имеющих уровни как ТТЛ и МОП-схем, так и произвольных логических сигналов. Система осуществляет контроль радиоэлементов и печатного монтажа платы, обрывы проводников (ОПр) и короткие замыкания (КЗ). Программное обеспечение СТД построено на базе микроЭВМ «Электроника-60» с ОЗУ объемом 20К байт, накопителя на гибком магнитном диске (ГМД), дисплея и устройства построчной печати. В состав ПО входят язык подготовки испытательных программ, транслятор с языка в коды управления, управляющая программа, оперативная система управления режимами, программа контроля системы. Управляющая программа проводит тесты контроля радиоэлементов печатной платы, проверяет соответствие пара­метров заданным значениям, формирует заключение о годности платы и в случае ее неисправности выдает на печать файл диагно­стических сообщений с одновременной записью его на ГМД.

Контроль печатной платы ППл (рис. 2.9) начинается по сигналу прерывания после под­ключения ее к контактирую­щему устройству КУ. На плате контролируют 1024 точки.

Рис. 2.9. Структурная схема комплекса контроля

и диагностирования печатных плат:

ПУ – пульт управления; Т_а - таймер

Программирование подклю­чения контролируемых элемен­тов ведется в номерах выходных контактов коммутатора точек КмТ. Соответствие между этими номерами и радиоэлементами задается распайкой адаптера. В процессе контроля управляющая программа проверяет правильность передачи информации через коммутатор приборов КПр в измерительную систему Из и сохран­ность ее после окончания теста (перед приемом результатов из­мерения). При сбое в работе измерителя тест повторяется, а при повторном сбое выдается соответствующий диагноз.

Тест контроля предусматривает выдачу команд управления на КмТ, КПр, источники тока и напряжения ИТН и Из; запуск ИТН и Из по определенной программе; прием с АЦП цифрового значе­ния параметра и его обработку (испытательная программа ИП после трансляции представляет собой последовательность тестов контроля ОПр, КЗ и радиоэлементов). Схема алгоритма управле­ния контролем и диагностирования неисправностей печатных плат показана на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Схема алгоритма управления контролем

и диагностированием неисправностей печатных плат

Структура тестов контроля радиоэлементов отличается от структуры тестов контроля монтажа. Цепи монтажа, образуемые точками с соответствующими номерами, можно представить в виде линейных и участков замыкания (замкнутый контур). Тест конт­роля обрывов записывается как перечисление номеров точек ли­нейной цепи или замыкания. В каждой цепи выбирается одна ак­тивная точка, и запись теста КЗ представляет собой перечисле­ние номеров активных точек, причем в одном тесте записываются активные точки, подключаемые к разным платам контактирующего устройства коммутатора точек. Такая запись тестов КЗ и ОПр упрощает структуру испытательных программ.

Обнаружение КЗ осуществляется выдачей тестов на точки, найденные методом половинного деления. Например, пусть тест КЗ включает точки 1, 2, ... , N. Сначала проверяется наличие КЗ между точками 1 и 2, 3, .... N, а при отсутствии неисправно­сти — между 2 и 3, 4, .... N. При наличии неисправности после­довательность точек 2, 3, ... , N делится пополам и проверяется КЗ между точками 1 и 2, 3, ... , (N — 1)/2 и т. д. Этот метод тестированием каждой пары точек. Он применим и для обнаружения неисправностей ОПр. Однако в этом случае отсутствие какого-либо контакта адаптера с платой приводит к неверному результату при измерении параметров радиоэлементов. Поэтому необходимо выдавать отдельные тесты для каждой пары точек последовательности 1, 2, ... , N. Точность диагностирования ОПр и неконтактов обеспечивается рядом тестов, позволяющих проанализировать результаты предыдущих тес­тов.

После окончания контроля индексируется группа принадлеж­ности платы: «Годен» — «Брак». При индексации «Брак» форми­руется файл диагностики с сообщениями о неисправностях: для КЗ и ОПр — номера точек, а для неисправностей радиоэлемен­тов — обозначение, номинал и полученный результат. Файл может быть выдан на видеотерминал, печатающее устройство и записан на ГМД для исправления платы на рабочем месте ремонтника. При индексации «Годен» выдается сообщение о годности платы на видео­терминал. В процессе работы проводится самоконтроль измери­тельной системы с помощью эталонной платы и специальной ИП. По окончании контроля эталонной платы измеренные значения параметров радиоэлементов и их номиналы распечатываются. Наиболее нестабильным узлом описанной системы диагностиро­вания является коммутационная матрица, содержащая 3072 реле. Контроль правильности срабатывания реле в нужный момент времени проводится путем выдачи последовательности тестов на каждую точку матрицы. При несрабатывании реле соответствую­щий диагноз выдается на терминал.

ПО диагностического комплекса функционирует в составе фо­новой основной дисковой операционной системы, что позволяет использовать ее программные средства (программные запросы, макрокоманды), лучше решать вопросы о вводе ИП и выводе раз­личных диагностических сообщений, файлов диагноза бракован­ных плат на магнитный диск, печать и видеотерминал. На базе такой операционной системы и накопителя на ГМД организуется единая система хранения информации для исправления печатных плат на рабочем месте ремонтника.

Для проверки работоспособности аппаратных средств диагно­стического комплекса используется тест-мониторная система в виде набора тестовых программ, позволяющих определить, локализо­вать и ликвидировать неисправность. В этот набор, составляющий значительную часть ПО, входит несколько десятков программ, которые используются для оперативного (каждодневного) и перио­дического контроля. Тест-мониторная система хранится на МД и содержит следующие компоненты: монитор, редактор текста, копи­ровщик, тест-программы. Загрузка такой системы происходит авто­матически при включении системы. Функции монитора: загрузка и запуск программ системы и тест-программ, выполнение команд це­почного файла, вывод на дисплей имен файлов, хранящихся на диске. При наличии цепочного файла значительно сокращается время оперативного контроля, так как он не требует действий опе­ратора по загрузке тест-программ. Цепочные файлы формируются и записываются на МД программой «Редактор текста» с выводом на дисплей. Копировщик обеспечивает копирование тест-монитор­ной системы с одного диска на другой и сравнение копии с этало­ном.

Система диагностирования комплекса построена на базе микро-ЭВМ («Электроника 60М») (рис. 2.11), дисплея Д (15ИЭ-00-13), ОЗУ (2-ПЗ), ГМД (ГМД-70), интерфейса И, устройства последова­тельного обмена УПО.

Рис. 2.11. Структурная схема тест-мониторной системы контроля аппаратных средств диагностического комплекса

Тест памяти П контроллера К объемом 4К слов построен по методу движения нулей и единиц. Он позволяет проверить систему команд К во всех предусмотренных режимах работы. В соответ­ствии с заданным тест-набором в виде последовательности команд контроллера выполняется проверка блока тестирования БТ по 16 контрольным точкам. Работоспособность модулей управления МУ программируемыми источниками питания ПИП проверяется путем подачи последовательности команд на плату управления с контролем правильности их обработки. МУ присоединены к ЭВМ через канал общего пользования КОП

Аналогично осуществляется проверка МУ мозаичного АЦПУ (DZM-180). Тест контроля МУ пробником Пр определяет правиль­ность счета количества переключений (элементарных пороговых перепадов) методом сравнения ожидаемых и действительных пере­ключений при задании определенного числа перепадов на контроль­ной точке. Он позволяет определить готовность Пр и число пере­падов при нажатии замыкателя.

В тесте ПИП осуществляется визуальная проверка напряжения, программно выставляемого через МУ. Логика устройства управле­ния и работа АЦПУ проверяются путем выдачи контрольной рас­печатки. Тест контроллера канала общего пользования К КОП обеспечивает его проверку в соответствии с существующими ГОСТами путем прогонки контрольного примера. С помощью теста регистров контроллера проверяются его программно до­ступные регистры методом сравнения записываемой и считанной информации. Таким образом, описанная фоновая основная диско­вая операционная система позволяет проводить тестовый контроль печатных узлов с диагностической разрешающей способностью до типового элемента замены, автоматизировать процесс создания тестовых программ и решать вопросы хранения, преобразования и документирования информации, необходимой для контроля плат.