книги из ГПНТБ / Теоретические основы эксплуатации средств автоматизированного управления учебник

358

"i-t L

Коэффициент эксплуатационного совершенства

ІѲ .

принято представлять в виде трех слагаемых, учитывающих сред-,

наиболее-целесообразно автоматизировать в пёрвую очередь такую операцию, как обнаружение неисправности, так как на эту опера­

359

цию затрачивается в среднем до 80% технического времени ремон­ та. Из этих хе составляющих времени ремонта также целесообраз­ но автоматизировать операции послеремонтннх регулировок и уст­

контроля (без применения САК) обслуживающий персонал в большин­ стве случаев имеет возможность обнаружить лишь явные отказы. Статистические данные свидетельствуют о том, что в аппаратуре имеют место как постепенные, так и внезапные отказы, причем удельный вес постепенных отказов составляет примерно 90% об­ щего количества отказов. Постепенные изменения параметров мож­ но обнаружить только путем непрерывного или периодического кон­ троля с достаточно малыми интервалами, определяемыми скоростью изменения контролируемых параметров. Выполнение этой задачи воз­ можно лишь при наличии САК. При отклонениях контролируемых па­ раметров за пределы норм САК может обеспечить быстрое обнаруже­ ние неисправного элемента или узла.

Время, затрачиваемое на выполнение профилактических опера­ ций в случае выполнения их операторш, зависит от количества контролируемых параметров, уровня подготовки личного состава и др. Применение САК позволяет существенно уменьшить среднее время профилактики, а главное, его дисперсию.

Таким образом, затраты времени на выполнение ремонтных опе­ раций главным образом определяются затратами времени на выпол­ нение контрольных операций как при контроле выходных параметров техники, так и при контроле параметров элементов - при отыска­ нии неисправности.

данных режимов работы зависят от типа техники, уровня подготов­ ки личного состава и др. Применение САК для автоматического вы­ полнения многократно повторяемых операций позволит существенно уменьшить среднее время, затрачиваемое на установку заданных ре­ жимов, а также дисперсию этого времени.

Следует заметить, что одной из основных операций, выполняв-

360

включают в себя главным образом контрольные операции (затраты, времени на заполнение документации не рассматриваем).

В р е м я к о н т р о л я . Затраты времени на выполне­ ние контрольных операций определяются количеством контролируем мых параметров (типом техники), уровнем подготовки личного со­ става и др. Применение систем автоматического контроля позво­ ляет сократить это время, его дисперсию и, главное, исключить субъективные ошибки личного состава.

деляются исходным состоянием техники: если техника развернута* то они невелики. Автоматизация этих операций вряд ли целесооб­ разна.

Рассмотрев составляющие времени подготовки техники, можно сделать вывод, что применение САК позволяет повысить готовностьтехники. Подтвердим это примером. Пусть средняя наработка неко­ торой аппаратуры на один отказ равна 25 час, а среднее время простоя на один отказ составляет 0,8 час, тогда коэффициент го­ товности этой аппаратуры будет равен 0,97 . Если.необходимо по­ высить коэффициент готовности до величины 0,997, при котором исправность аппаратуры в произвольный момент времени является практически достоверным событием,, то необходимо либо увеличить среднюю наработку на один отказ до 250 час (при неизменной ве­ личине среднего времени простоя на один отказ), либо уменьшить время простоя примерно до 0,1 час (при неизменной величине, сред­ ней наработки на один отказ). Сокращение времени простоя до та­ кой величины в сложной аппаратуре без применения САК вряд ли возможно. Для иллюстрации на ри с.17 .I изображена зависимость от­ носительного времени проверок, затрачиваемого при ручном и авто­ матическом их выполнении.

2. Повышение надежности.

Повышение надежности достигается, во-первых, за счет того, что при применении САК исключаются субъективные ошибки лично­ го состава, проводящего проверку, которые, как известно, состав­ ляют примерно 30% причин отказов аппаратуры в процессе эксплуа-

361

тации[Ц,во-вторых,за счет прогнозирования отказов с последую­ щим профилактическим воздействием. Используя результаты перио­ дических проверок, можно предсказать появление отказа и на основании этого заменить ненадежный элемент или блок.

3 . Повышение долговечности.

Повышение долговечности достигается за счет сокращения рас­ хода ресурса техники, так как при применении САК благодаря их быстродействию сокращаются затраты времени на выполнение опера­ ций подготовки техники к применению.

4 . Повышение эксплуатационной технологичности.

Обычно САК и проверяемая ею аппаратура разрабатываются ком«' пдексно, поэтому операции по подготовке техники могут быть вы­ полнены более рационально, так как при разработке техники учи­ тываются такие вопросы, как удобство подключения, замены эле­ ментов и т .п .

Таким образом, применение САК улучшает все эксплуатационно­ технические характеристики техники, если, разумеется, она по­ зволяет решать все или большинство задач, перечисленных в пре­ дыдущем параграфе.

5 . Уменьшение стоимости эксплуатации.

Применение САК позволяет снизить стоимость эксплуатации тех­ ники за счет.уменьшения количества личного состава, обслуживаю­ щего технику, а главное, за счет снижения требования к его ква­ лификации, что очень важно при ограниченном сроке службы в ар­ мии рядового и сержантского состава. Кроме того, уменьшение стоимости эксплуатации техники при применении САК достигается

362

за счет уменьшения ее износа при проведении подготовок к при­ менению. На ри с.17.2 показан график относительной стоимости проверок аппаратуры при ручном и автоматическом способах про­ верок [20].

Наряду с существенными достоинствами, указанными выше,при­ менение САК имеет некоторые недостатки. Перечислим основные из

достаток обусловлен тем, что в большинстве современных САК од­ ним из основных элементов является специализированная ЭШ или

части ее . В связи с этим САК получаются достаточно сложными и содержат значительное количество элементов. Поэтому при совре­ менном уровне развития техники одной из основных задач являет­ ся задача упрощения САК. Эта задача должна решаться таким об­ разом, чтобы САК обеспечивала удовлетворительное выполнение либо всех операций контроля, поиска неисправностей и прогно­ зирования отказов, либо отдельных из перечисленных операций. Кроме того, при оценке надежности необходимо упитывать время работы САК. При сравнительно малом времени работы надежность САК может быть достаточно высокой.

ставление программы при разработке аппаратуры, предназначенной для совместной работы с САК.

363

Внесение изменений в конструкцию аппаратуры в общем случае не­ желательно, так как это может ухудшить ее параметры. Но если рационально выбрать типы и количество контролируемых парамет­ ров, а также способы их измерения, то влияние этих изменений может быть сведено до минимума. Кроме того, внесение измене­ ний приводит к ухудшению технических характеристик аппаратуры, которое может быть уменьшено за счет применения оптимальных принципов работы САК в различных режимах, например, если кон­ тролировать исправность работающей аппаратуры по минимально не­ обходимому количеству выходных параметров, а поиск неисправно­ го элемента осуществлять при неработающей аппаратуре (в выклю­ ченном состоянии), когда влияние соединительных элементов на результат контроля может быть учтено. Могут быть использованы и другие принципы, например, когда контроль исправности осу­ ществляется также по минимально необходимому количеству выход­ ных параметров, а при поиске неисправного элемента (блока,узла, каскада) дополнительно подключается необходимое количество со­ единительных элементов. Такие системы можно назвать системами с переменной глубиной контроля. В отличие от первого примера в таких системах поиск неисправности производится в аппарату­ ре, которая включена, но не используется по прямому назначению.

Важно отметить, что при необходимости осуществлять непре­ рывный контроль иди контроль с небольшими интервалами времени использование САК для нескольких образцов техники исключается или затрудняется. В этом случае применение САК усложняет аппа­ ратуру. В таких случаях рационально проектировать встроенную САК только для контроля исправности техники и прогнозирования

364

щихся в сфере ее обслуживания, так как в этом случае личному

документирование результатов контроля.

2. Прогнозирование отказов на основании результатов перио­ дического контроля параметров аппаратуры и ее элементов.

3 . Выработка управляющих сигналов, обеспечивающих управле­ ние параметрами регулирующих элементов.

4. Отключение отказавшего и включение резервного блока или узла. Заметим, что выполнение этой операции вплоть до элемента (детали) вряд ли целесообразно, так как при этом существенно усложняются устройства коммутации.

5. Поиск отказавшего элемента, если не предусмотрено авто­ матическое включение резервного. Поиск отказавшего блока (узла) осуществляется в режиме контроля параметров аппаратуры.

ядостоверность контроля;

ячеткость индикации;

я- наличие устройств самоконтроля; я малое влияние на проверяемую аппаратуру;

-рациональную последовательность (алгоритм) проверок аппа­ ратуры при ее контроле и отыскании неисправностей;

я- наличие устройств прогнозирования отказов;

-наличие устройств регулирования параметров элементов и переключения резерва.

Рассмотрим эти требования.

Бы с т р о д е й с т в и е . Это требование необходимо связывать с режимом работы САК. Различают два режима работы САК: режим контроля параметров аппаратуры в процессе ее под­

365

готовки и режим контроля параметров элементов при отыскании не­ исправности. В первом случае быстродействие САК ограничено толь­ ко временем переходных процессов при подключениях контролируе-. мых параметров и возможностями основных элементов САК: коммута­ торов, измерительных устройств и т .д . Во втором случае необхо­ димо учитывать так называемое время готовности таких элементов, как ЭЕП, ПШІ, а также постоянные времени реактивных элементов (индуктивностей и емкостей) монтажа. Например, время готовно­ сти таких элементов, как ЭВП и ШШ, может составлять несколь­ ко секунд. Следовательно, при отыскании неисправных элементов высокое быстродействие может оказаться нежелательным, так как при этом погрешности измерений будут весьма большими.

Быстродействие САК должно выбираться с учетом величины ин­ тервала между измерениями параметров аппаратуры. Следует заме­ тить, что строгого решения этой задачи пока не найдено. Вели­ чина этого интервала для каждого вида аппаратуры может быть найдена экспериментально. В тех случаях, когда этот интервал меньше, чем период проверки всех заданных параметров, можно наиболее "скоростные" параметры проверять с приоритетом, т .е . несколько раз за один период проверки.

Кроме того, при определении быстродействия необходимо учи­ тывать время, затрачиваемое на выполнение вспомогательных опе­ раций, таких, как подключение САК, настройка, подготовка про­ граммы и т .д . Если время на выполнение этих операций сравнитель­ но велико, то высокое быстродействие САК не даст существенного эффекта, а приведет лишь к ее усложнению. Наименьшее время за­ трат на подготовительные операции имеют так называемые встро­ енные САК, выполняемые как единое целое с йроверяемой аппара­ турой.

Т о ч н о с т ь . Точность измерения параметров аппаратуры должна определяться с учетом заданной вероятности ложного бра­ ка или ложного пропуска (заметим, что вероятность ложного про­ пуска должна быть как можно меньше, так как менее опасно при­ нять исправный параметр за неисправный, чем пропустить параметр, находящийся не в норме).

Точность измерения параметров определяется погрешностью из­ мерительного прибора и погрешностью преобразования контролируе­ мых параметров в аналоги или цифровой код (в зависимости от того, какой принцип измерения принят в данной САК). В настоя­ щее время погрешность преобразования основных параметров РЭА имеет порядок 0,1 - 0,01$.

366

Следует заметить, что необоснованное увеличение точности; измерений приводит к усложнению САК, а следовательно,к умень­ шению ее надежности. Для большинства параметров РЭА точность измерения порядка десятых, а иногда и единиц процентов вполне достаточна. Например, при измерении мощности передатчика точ­ ность измерения порядка 1% вполне достаточна. При измерении же величины ухода частоты передатчика такая точность явно недо­ статочна. Например, для частоты 10® гц погрешность измерения будет порядка 10 кгц, что при современных требованиях недопу­ стимо.

Д о с т о в е р н о с т ь к о н т р о л я . Эффективное применение САК немыслимо без высокой достоверности результатов контроля. Вопросы достоверности контроля были рассмотрены выше. Здесь же отметим, что существенное увеличение достоверности контроля может быть достигнуто за счет многократного повторе­ ния измерений. В частности, можно показать, что при трехкрат­ ном повторении одного и того же результата при повторных из­ мерениях этот результат практически достоверен.

Ч е т к о с т ь и н д и к а ц и и . Любая САК должна иметь устройства, обеспечивающие четкую индикацию состояния контроли­ руемого параметра или устройства в целом.

В САК обычно применяются два способа отображения результа­ тов контроля: качественный и количественный.

При качественном отображении состояния контролируемого па­ раметра применяется либо двух-, либо трехстепенная градация, соответственно: "годен - негоден" ("надежен - ненадежен"),"нор­ ма - меньше - больше". Эти градаций применяются для отображения как состояния параметров аппаратуры в целом, так и состояния параметров ее элементов.

При количественном отображении состояния параметров аппара­ туры или ее элементов наибольшее распространение получил спо­ соб относительного представления контролируемых параметров или их отклонений от номинального значения. При атом весь диапазонвозможных (допустимых) значений любого контролируемого парамет­ ра или его'отклонений от номинального значения разбиваете# на определенное число интервалов: 10, 100 и более. В процессе из­ мерений каждый из параметров представляется числом из этого ин­ тервала, а результаты отображаются как на цифровых индикаторах, так и на перфокартах, перфолентах, магнитных лентах и т .п . Ре-..

зультаты могут быть представлены как в десятичном, так и в дво­ ичном коде.

367

Яри высокой скорости контроля (более 5-10 измерений в се­ кунду) визуальное представление всех результатов контроля те­ ряет смысл. В этом случае отображаются лишь те результаты, ко­ торые соответствуют параметрам, находящимся за пределами допу­ стимых значений. Если скорость регистрации результатов контро­ ля каждого параметра больше или равна скорости его измерения, то обычно регистрируются все измеренные значения параметров.

В противном случае регистрация осуществляется выборочно. Результаты периодического контроля параметров могут быть

использованы для прогнозирования отказов как выходных парамет­ ров, так и параметров элементов.

- самопроверка всей САК перед применением;

-самопроверка перед каждым измерением;

-самопроверка после каждого измерения.

Указанные способы могут применяться как по отдельности,так и вместе.

Наиболее достоверный результат получается при использова­ нии последних двух способов, которые почти эквивалентны. Отли­ чие заключается в том, что последний способ требует применения устройства запоминания результата проверки, тогда как осталь­

нимальное влияние на проверяемую технику при заданной глубине контроля. Этот вопрос рассматривался в предыдущем параграфе. Дополнительно заметим, что в ряде случаев влияние САК на про­ веряемую технику можно существенно уменьшить, контролируя не основной, а косвенные параметры, связанные с ним жесткой функ­

пользован один из двух методов прогнозирования отказов: функ­ циональный или экстраполяционный. По нашему мнению, наиболее рационально использовать в САК экстраполяционный метод, так как он позволяет прогнозировать отказы каждого конкретного об­ разца техники. Сущность этого метода заключается в том, что че­

рез равные или примерно равные промежутки времени осуществляет­ ся измерение данного параметра. Принимается, что изменение это­