9. Диагностика работоспособности технологического оборудования

Автоматическая диагностика работоспособности технологического оборудования, включая микропроцессорные технические средства управления, является важнейшим средством обеспечения их высокой надежности. Применение в СУ МП устройств и МЭВМ существенно повышает эффективность диагностики оборудования, основными задачами которой, является обнаружение и локализация отказов.

Автоматическое диагностирование работоспособности оборудования производится путем функционального или тестового контроля.

Функциональный диагностический контроль позволяет на основе сравнения фактической работы механизмов и устройств с предусмотренными функциями в управляющей программе оценить правильность работы и исправность технологического оборудования.

Тестовое диагностирование производится путем подачи на диагностируемый объект специальных тестовых воздействий и сравнения реакции объекта на эти воздействия с эталонными ответами. В технологическом оборудовании используются оба способа диагностирования. На рис. 9.1 показана структурная схема МПСУ оборудования и возможные способы диагностирования работы отдельных частей системы. Данное разделение условно и на практике могут использоваться оба способа одновременно.

Рис. 0.1. Структурная схема МПСУ

Если диагностика производится в реальном масштабе времени, то ее реализация возможна лишь при наличии аппаратной, информационной и временной избыточности.

Под аппаратной избыточностью понимается наличие в технических средствах специальных устройств, позволяющих проверить работоспособность, как отдельных элементов, так и целых агрегатов. Информационная избыточность предполагает получение от объекта управления информации, которая может не использоваться в процессе управления, но позволяет определить состояние датчиков, измерительных устройств, исполнительных и других механизмов за счет разработки специальных диагностических алгоритмов и программ.

Временная избыточность позволяет без нарушения технологического процесса произвести требующиеся при управлении расчеты по различным эквивалентным алгоритмам и по результатам определить работоспособность технических средств управления.

МПСУ должна решать следующие задачи диагностики:

• определять собственное работоспособное состояние;

• определять правильность начального функционирования всех подсистем технологического оборудования;

• контролировать работоспособность подсистем и точность реализации технологических процессов при их проведении;

• переводить МПСУ в безопасный режим работы и локализовать место неисправности.

Микро ЭВМ при включении системы проверяет состояние ПЗУ и ОЗУ. ПЗУ проверяется, например, путем вычисления контрольной суммы. Диагностирование рабочей зоны ОЗУ производится с помощью, например, теста “бегущая единица”.

Совместная работа мЭВМ и модулей связи с объектом (МСО) может быть проверена по специальным тестовым программам, которые позволяют мЭВМ последовательно записывать в каждый модуль эталонную информацию и затем ее прочитывать.

При таком способе диагностирования остаются непроверенными выходные и входные схемы модулей. Если предусматривать контроль правильности генерации внешних команд путем их считывания через входы МСО, то это может привести к чрезмерной избыточности аппаратных средств. Поэтому целесообразней интегральную диагностику выходных цепей МСО, кабелей, исполнительных устройств и датчиков проводить в режиме функционального контроля. В этом случае невозможна локализация отказов элементов и устройств, вышедших из строя, но может быть получена информация о неработающем канале управления.

При этом существенно экономятся аппаратные средства.

Функциональная диагностика может реализовываться по контролю состояния устройства и по контролю отклика объекта управления.

Если исполнительные устройства имеют датчики, дающие информацию о состоянии устройства, то по этим сигналам определяют, сработало это устройство или нет при выдаче на него управляющей команды.

Если же исполнительное устройство не имеет возможности выдать сигнал состояния, то по ожидаемому изменению других подсистем оборудования можно определить правильность его функционирования (например, по длительности исполнения команд).

Правильность функционирования устройств с аналоговым выходом (датчиков, регуляторов, специальных преобразователей) оценивается по отклонению значения параметра от заданного. При этом могут устанавливаться несколько уровней допускового контроля; для сигнализации о возможной неисправности, о необходимости принятия мер оператором и об аварийном положении, при котором установка должна перейти в безопасный режим.

На рис. 9.2 приведён модуль вывода информации в регистр данных (РД) с возможностью его тестового диагностирования. Модуль обладает аппаратной избыточностью для реализации функций диагностики. Избыточными являются буфер BF и линии связи, соединяющие выходы РД с буфером, так как непосредственно для вывода данных на периферийное устройство (ПУ) они не используются. Эти линии связи необходимы только для ввода данных, записанных в РД при его диагностике. Также избыточными являются триггер диагностики (ТД), схема &2 и &3, схема задержки, оптрон, а также все линии связанные с ними.

При выполнении диагностики модулей СУ необходимо принимать меры, которые бы исключили возможность ложного срабатывания механизмов технологического оборудования (ТО) при выводе диагностической информации. В данном примере перед диагностикой необходимо установить триггер диагностики T, который блокирует работу технологического оборудования. По завершении диагностики модуля необходимо сбросить триггер.

Рис. 0.2. Структурная схема модуля вывода информации на ПУ

Диагностика модуля осуществляется в соответствии с программой, обобщённый алгоритм которой представлен на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Обобщённый алгоритм диагностики модуля