книги из ГПНТБ / Теоретические основы эксплуатации средств автоматизированного управления учебник

280

Г Л А В А 14

ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В СРЕДСТВАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ

§ 14 .1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Задача поиска отказавших или ненадежных элементов возника­ ет всякий раз, когда в результате контроля работоспособности обнаруживается, что данное средство не удовлетворяет заданным требованиям, или в результате прогнозирования выявлено наличие потенциальных отказов. Наличие отказа одного или нескольких эле­ ментов обычно влечет за собой нарушение правильного функциони­ рования средства и проявляется в изменении параметров как са­ мих элементов, так и параметров функциональных каналов, блоков и узлов, работа которых зависит от этих.элементов.

Проверка параметров дает информацию, являющуюся основой для анализа состояния рассматриваемого средства и принятия ре­ шения о дальнейших действиях.

Из возможных сочетаний типов проверок, последовательности анализа состояния средств и влияния результатов выполненных цроверок на дальнейший ход процесса поиска наибольший интерес пред­

сматриваемого средства после каждой проверки. Программа поиска в зависимости от числа отыскиваемых неисправностей может быть как жесткой, при которой последовательность проверок определя­ ется заранее и не изменяется в процессе поиска, так и гибкой, когда очередная проверка является следствием анализа состояния средства с учетом результатов ранее выполненных проверок.В даль­ нейшем этот метод для краткости будем называть методом последо­ вательных поэлементных проверок.

281

2. Проверку груш элементов с анализом состояния средства после каждой проверки и гибкой программой поиска. Этот метод будем называть методом последовательных групповых проверок.

3 . Проверку групп элементов с анализом состояния рассмат­ риваемого средства после проведения полной группы проверок, обеспечивающей однозначное определение неисправного элемента. Последовательность проверок в этом случае может быть произволь­ ной. В дальнейшем этот метод будем называть комбинационным.

Очевидно, что все остальные возможные случаи можно рассмат­ ривать как сочетание перечисленных методов.

Приведенная классификация методов поиска позволяет выде­ лить главный и наиболее трудный момент в процессе поиска - ана­ лиз состояния средства управления и связи с учетом накопленной

проверок, чем в проведении самих проверок. Так, по американ­ ским данным, из большой группы проверявшихся техников только один процент техников, накопив достаточную информацию, исполь­ зовал ее сразу, остальные продолжали делать ненужные и подчас даже неуместные проверки. Кроме того, такая классификация по­ зволяет произвести количественную оценку методов, а следователь­ но, их сравнение и выработку действенных практических рекомен­ даций.

§ 14 .2 . СПОСОБЫ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОВЕРОК ПРИ ПОИСКЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Термин "проверка" при поиске неисправностей трактуется до­ статочно широко. Под ним обычно понимают: внешний осмотр, про­ верку средств на функционирование, проверку работы отдельных агрегатов на слух и, наконец, контроль параметров и элементов с использованием контрольно-измерительной аппаратуры.

Рассмотрим кратко основные способы проведения проверок,

способ включает в себя осмотр и проверку элементов аппаратуры, монтажа, кабелей и т .п . с целью обнаружения внешних признаков неисправностей (появление дыма, запаха, перегрева, искрения,

отсутствие свечения в лампах и т .д .) или же неправильных соеди­ нений элементов после предыдущих работ.

282

Преимуществом этого способа является его простота и нагляд­ ность, что позволяет достаточно быстро выявить неисправный эле­ мент. Недостатке»« рассматриваемого способа является возможность

том, что элементы, на которые падает подозрение в неисправно­ сти, заменяются заведомо исправными. После такой замены произ­ водится проверка на функционирование. Если после замены призна­ ки исправной работы полностью восстанавливаются, то принимает­ ся решение о том, что снятый элемент неисправен.

Применение этого способа в практике эксплуатации ограниче­ но, с одной стороны, наличием запасных элементов (блоков,узлов) и, с другой стороны, его неэффективностью при определении не­ явных отказов. Кроме того, при недостаточной взаимозаменяемо­ сти, необходимости производства регулировок и других операций по настройке применение способа замены связано с большим рас­ ходом времени. Неэффективно применение этого способа и при боль­ шой проценте зависимых отказов.

По этим причинам способ замены обычно применяется-для лег­ косъемных элементов (электровакуумные приборы, кабели, предо­

н и й . При этом способе в целях предварительной локализации отказа или определения неисправного элемента в определенных точках схемы производится ряд измерений выходных параметров блоков и узлов (напряжений, токов, частот, параметров импуль­ сов и т .п .) , а также параметров элементов. Результаты этих из­ мерений сравниваются с картами напряжений или сопротивлений, спецификацией или таблицами режимов и осциллограмм.

Способ промежуточных измерений является основным при по­ иске неисправностей. К нему прибегают всегда, когда способ внешнего осмотра не приводит к определенному результату.

Недостатком способа является необходимость наличия кон­ трольно-измерительной аппаратуры, большое время, затрачивае­

283

наличии неисправности в выходном сигнале появляются признаки,

характеризующие эту неисправность. Анализ этих признаков по­ зволяет определить место ее возникновения. Преимуществом это­ го способа является отсутствие необходимости присоединения из­ мерительных приборов к внутренним точкам схемы. В идеальном случае при применении способа характерного признака измеритель­ ные приборы присоединяются только к входу и выходу устройства. Приведем некоторые примеры реализации этого способа.

Вэлектронных вычислительных машинах входным сигналом мо­ жет являться условие контрольной задачи. По отличию полученно­ го результата от правильного решения можно определить узел, в котором возникла неисправность.

Вусилительных и преобразовательных устройствах может при­ меняться способ черескаскадных измерений. В усилительных схе­ мах в качестве входного сигнала используется синусоидальное на­ пряжение с такой амплитудой, чтобы все каскады были перегруже­ ны, т .е . переведены в нелинейный режим. При наличии неисправ­ ного каскада в амплитудной характеристике усилителя появляет-- ся смещение экстремальных точек, по величине и характеру кото­ рого можно судить о номере неисправного каскада.

Носителями характерного признака могут являться также шумы

иуровень инфракрасного излучения элементов аппаратуры. Замечено, что наличие плохо пропаянных контактов или внут­

ренних повреждений элементов вызывает появление высокочастот­ ных шумов, накладывающихся на напряжение питания аппаратуры.

Обнаружение таких шумов позволяет определить наличие в ап­ паратуре неисправностей, а выявление их источника - найти не­ исправный элемент или некачественную пайку.

Рабочее состояние радиоэлектронной аппаратуры связано с определенным нагревом ее элементов вследствие протекания по ним электрического тока и влияния соседних элементов. Измене­ ние режима работы отдельных элементов вызывает изменение сте­ пени их нагрева, а следовательно, и уровня инфракрасного излу­ чения. Снимая характеристики распределения уровней инфракрасно­ го излучения (температурные карты) блока или платы и сравнивая их с эталонными, можно определить участок блока, где изменилось распределение температуры, а следовательно, изменились и пара­ метры элементов.

284

§ 14.3. КОМБИНАЦИОННЫЙ МЕТОД ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

При комбинационном методе анализ состояния рассматриваемо­ го средства управления и связи проводится после проведения пол­ ной группы проверок, обеспечивающих однозначное определение не­ исправного элемента. Этот анализ выполняется по совокупности результатов проверок в зависимости от комбинации значений про­ верок ("норма" - "не норма").

Основным вопросом, возникающим при комбинационном методе поиска, является вопрос определения числа проверяемых парамет­ ров, достаточного для однозначного определения неисправности.

В первую очередь нас будут интересовать следующие три за­ дачи:

1. Достаточно ли взятого набора проверяемых параметров для однозначного определения неисправных элементов?

2. Если выбранный набор параметров позволяет решить первую задачу, то нельзя ли сократить количество проверяемых парамет­ ров?

3 . Если данного набора параметров недостаточно, то какие параметры должны быть добавлены с тем, чтобы задача имела бы однозначное решение?

Подобные задачи могут, быть решены методами алгебры логики. Однако предложенные методы решения громоздки и требуют большо­ го числа хотя и несложных преобразований. Поэтому далее мы бу­ дем рассматривать , только простой и наглядный метод решения по­ ставленной задачи, приводящий к решению, достаточно близкому к оптимальному.

Предположим, что в аппаратуре имеется N элементов, которые мы будем обозначать Э с индексом, соответствующим порядковому номеру элемента. Пусть аппаратура характеризуется п выходны­ ми параметрами Пд, Пз»...» Пл . Составим таблицу, показывающую зависимость выходных параметров от состояния элементов аппара­ туры. В клетках на пересечении строки, соответствующей данному элементу, и столбца, соответствующего рассматриваемому парамет­ ру. будем ставить единицу, если отказ элемента влечет за собой выход данного параметра за пределы допуска, и нуль, если отказ данного элемента не изменяет значения этого параметра.

В последнем столбце таблицы запишем кодовое число, характе­ ризующее данный элемент. Цифры кодового числа составим из номе­ ров тех параметров, которые существенно зависят от состояния

285

деление неисправного элемента. Это условие назовем условием до­

полнительные параметры, которые позволили бы различить элементы с совпадающими кодовыми числами. После выбора дополнительных па­ раметров следует составить новую таблицу и убедиться, что зада­ ча однозначного определения любого отказавшего элемента выпол­ няется. Наиболее простым решением вопроса является введение в

план проверок параметров, которые зависят только от состояния одного из неоднозначно определяемых элементов.

Полная группа может оказаться неминимальной по числу пара­ метров и допускать сокращения.

Параметр П; может быть исключен из полной группы, если пос­ ле вычеркивания из кодовых чисел цифры і новые кодовые числа по-прежнему будут удовлетворять условию достаточности, т .е . среди новых кодовых чисел не будет одинаковых или равных нулю.

Для иллюстрации комбинационного метода рассмотрим следую­ щий пример. Представим себе простейшую схему телевизионного Приемника (р и с .І 4 .І ). Выберем четыре легко контролируемых па­ раметра: - наличие изображения, Hg - наличие звука, Hg - на­ личие строк на экране кинескопа и П4 - наличие развертки по кад­ ру. Определим достаточность данного набора параметров для одно­ значного определения полных отказов указанных элементов. Соста­ вим таблицу зависимости перечисленных параметров от состояния элементов (табл.1 4 .I ) . Очевидно, что наличие изображения зави­ сит от исправности всех элементов, кроме звукового-канала, на­ личие звука - от исправности высокочастотной части, звукового канала и источника питания, наличие строк - от исправности бло­ ков строчной развертки, кинескопа, высоковольтного выпрямителя и блока питания и, наконец, наличие кадровой развертки зависит от исправности блока кадровой развертки, кинескопа, высоковольт­ ного выпрямителя и блока питания. Указанные зависимости изобра­ жены в табл .14 .I единицами в соответствующих клетках.

Анализ этой таблицы показывает, что для трех элементов Э4, Э5 , 3g кодовые числа одинаковы. Следовательно, для однозначного

286

определения отказов этих элементов необходимо дополнить набор параметров еще двумя параметрами, зависящими от Э4, Э5 или Э6 . С другой стороны, из выбранного набора параметров можно исклю­ чить Пд, так как вычеркивание цифры 3 из кодовых чисел не уве­ личивает неоднозначности.

Практическое использование данного метода поиска неисправ-' костей возможно как цри машинном, так и при ручном поиске. В первом случае в машину включается решающее устройство, которое

Выпрямитель

Блок

кадроВой

развертки

Рис.1 4 .I . Блок-схема телевизионного приемника

на основе анализа получаемого сочетания состояний измеряемых параметров определяет неисправный элемент и указывает на инди­ каторе его номер.

Если поиск неисправностей комбинационным методом ведет опе­

ного состояний параметров неисправен тот или, иной блок. Такая таблица легко составляется на основе таблицы, используемой для

287

Т а б л и ц а 14 .1

выбора параметров, и должна содержать признаки выхода парамет­ ров за нормы технических условий.

Комбинационный метод может быть применим и в тех случаях, когда возможен отказ двух и более элементов. Выбор достаточ­ ного числа проверяемых параметров в этом случае может быть выполнен по аналогичной методике. Однако с увеличением количест­ ва возможных отказов число возможных состояний рассматриваемо^ го средства, определяемое через общее число элементов N и ко­ личество неисправных элементов s , выражается формулой

При условии, что возможен отказ только одного элемента,

М=/Ѵ.

Теоретически для однозначного определения состояния сред­

288

отказа двух и более элементов достаточно мала. Этому условию удовлетворяет случай, когда за элемент принимают блок или функ­ циональный узел.

Определим количественные показатели комбинационного метода. Число измеряемых параметров при комбинационном методе явля~ ется постоянным. Следовательно, последовательность контроля па­

раметров не влияет на числовые характеристики метода. Как бы­ ло показано ранее, число проверяемых параметров может колебать­ ся в пределах

Среднее время отыскания определяется как сумма средних за­ трат времени на каждое измерение, т .е .

П

Заметим, что при комбинационном методе путем исключения параметров, требующих для проверки наибольшего времени или сложной контрольно-проверочной аппаратуры, могут решаться и задачи минимизации времени измерений и объема необходимой кон­ трольно-измерительной аппаратуры.

§ 14 .4 . МЕТОД ПОСЛЕДОМТЕПЬШХ ПОЭЛЕМЕНТНЫХ ПРОВЕРОК

При этом методе все элементы проверяются по одному в опре­ деленной последовательности. Если проверенный элемент оказался исправным, то приступают к проверке следующего элемента. При обнаружении неисправного элемента устраняется неисправность и проводится комплексная проверка.

Поскольку для каждого элемента оптимальный способ его про­ верки определен, то главным вопросом при рассмотрении метода поэлементных проверок яв­ ляется вопрос о последова­ тельности проверки элемен­

тов.

этих элементов есть один неисправный, определение которого и является задачей поиска.

289

жется меньше времени безотказной работы остальных элементов, что равносильно выполнению следующей системы неравенств:

Г* = ъ*

1-1 L

Ч*>%*

1+ L

где L - I , 2,

Если не учитывать предысторию работы элементов, то событие., состоящее в том, что элемент Э- проработает меньше элемента Э5, является случайным и наступает с вероятностью

оо

L*s - s=7>2......N *

h

о

Выражение (14.5) определяет вероятность отказа системы по причине выхода из строя элемента Э-, вычисленную при условии независимости продолжительности работы элементов. Рассмотрим пример.