III раздел.

Построение проверяющего и диагностического тестов для комбинационной релейно-контактной схемы объекта диагноза.

Построение тестов для релейно-контактных схем. Релейно-контактные схемы, широко используемые в устройствах ЖАТС, состоят из контактов и обмоток реле и соединительных проводов. Контакты име­ют два вида неисправностей: короткое замыкание — цепь остается замкнутой независимо от состояния реле; разрыв контакта — цепь остается разомкнутой независимо от состояния реле.

Обмотки реле также имеют два вида неисправностей (к ним отно­сятся и неисправности механических элементов реле). При обрыве обмотки реле не включается, когда оно должно включаться. Причинами могут быть обрыв обмотки, межвитковые замыкания в ней, механиче­ские повреждения подвижных частей. При этом нормально замкнутые (размыкающие) контакты остаются замкнутыми, а нормально разо­мкнутые (замыкающие) контакты — разомкнутыми. При ложном включении обмотки реле включается, когда оно не должно включаться. Причиной этого может быть соединение обмотки с источником пита­ния, залипание или заклинивание якоря, сваривание замыкающих кон­тактов. При этом размыкающие контакты размыкаются, а замыкающие контакты замыкаются.

Неисправность "обрыв обмотки" эквивалентна кратной неисправ­ности, в которую входят короткие замыкания всех размыкающих кон­тактов и разрыв всех замыкающих контактов. Соответственно неисп­равность "ложное включение обмотки" эквивалентна кратной неисправности, включающей в себя короткие замыкания всех замыка­ющих контактов и разрыв всех размыкающих контактов. Данное об­стоятельство позволяет выявлять неисправности обмоток теми же спо­собами, что и неисправности контактов, а в большинстве схем вообще рассматривать только неисправности контактов.

Обозначим реле прописными латинскими буквами (А, В, С, ...), а их контакты — соответствующими строчными буквами (а, Ь, с, ... ). Каж­дый контакт может находиться в трех состояниях: исправном а, короткозамкнутом а¹ и разорванном а°.

Кроме рассмотренных неисправностей, в релейно-контактных схемах возможны три вида неисправностей соединительных проводов: обрыв, ложное соединение проводов, перепутывание соединений (неправильный монтаж). Обрывы соединительных проводов эквивалентны соответствующим неисправностям типов разрыв контакта и обрыв обмотки.

Два других вида неисправностей не имеют аналогичных эквивалентных неисправностей. В тоже время они существенно изменяют структуру схемы и, что самое главное, имеют большое число разновидностей. По этой причине неисправности соединительных проводов контролируются только тривиальными тестами. Поэтому на практике часто используют такой принцип проверки релейно-контактных схем. Сначала проверяют исправность монтажа схемы, а затем в схему включают реле и проверяют контакты и обмотки реле.

F={0,1,2,5,7} a, в, с вариант 21

Составим таблицу истинности.

а	в	с	F	Десятичное значение
0	0	0	1	0
0	0	1	1	1
0	1	0	1	2
0	1	1	0	3
1	0	0	0	4
1	0	1	1	5
1	1	0	0	6
1	1	1	1	7

Составим карту Карно

В С

1	1	0	1
0	0	1	1

А

Комбинационная релейно–контактная схема содержит три входных реле – А, В, С (рис. 3.1) – и пять контактов – a1, а₂, b, c₁, c₂ (рис. 3.2).

F= c₁ (а1+в) + а2 c₂

Рис. 3.1

и пять контактов – b, а₁, а₂, c₁, c₂ (рис. 3.2).

П= c₁ (а1+в) + а2 c₂

М

F

c₁

П

а₁

b

c₂

а₂

Рис. 3.2

В схеме реализуется функция

F = c₁ (а1+в) + а2 c₂. (3.1)

Элементарная проверка для схемы заключается в подаче на ее входы определенного набора значений входных переменных (состояний кнопок SBA, SBB, SBC) и определение факта наличия проводимости схемы по состоянию реле F. Входные переменные обозначим a, b, c. Общее число проверок для схемы с m входами 2^m. Рассмотрим только одиночные неисправности контактов. Тогда схема (см. рис. 3.2) имеет восемь проверок, одно исправное и 10 неисправных состояний. Для построения тестов релейно–контактной схемы можно использовать ТФН.

Таблица 3.1

Входной набор		F	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
№	abc		При внесении неисправности
			а11	а10	a21	a20	b1	b0	с11	с10	c21	c20
0	000	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	0
1	001	1	1	1	1	1	1	0	1	0	1	1
2	010	1	1	1	1	0	1	1	1	1	1	0
3	011	0	1	0	0	0	1	0	0	0	1	0
4	100	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0
5	101	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	1
6	110	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0
7	111	1	1	0	1	1	1	1	1	0	1	1

Функции неисправностей рассчитывают двумя методами. При первом методе неисправность вносится в схему и по полученной структуре схемы определяется искомая функция. Схема с внесенной неисправностью – коротким замыканием контакта a реализует функцию ₁ = с₁  а₂ c₂. Второй метод использует влияние неисправности на формулу, отражающую структуру схемы. Структуру схемы, приведенной на рис. 3.2, отражает формула (3.1). Между ее буквами и контактами схемы существует взаимно однозначное соответствие. Короткое замыкание контакта соответствует переводу соответствующей буквы в единицу, а разрыв контакта - в нуль. Для короткого замыкания контакта a₁ функция будет иметь вид ₁ = с₁  а₂ c₂. Для обрыва контакта a₁ функция f₂ = c₁b + a₂c₂

По табл. 3.1 с помощью формул

Т_п =  ₁  ₂, …,  _n, (3.2)

Т_д =  _1,2  _1,3, …,  _{n-2, n-1},  _{n-1, n}, (3.3)

Т_д = Т_п  _1,2  _1,3, …,  _{n-2, n-1},  _{n-1, n} (3.4)

Определяют проверяющий и диагностические тесты. Для логической схемы тест представляет собой совокупность входных наборов, которые удобно обозначать номерами, соответствующими их десятичным эквивалентам. Так, например, из сравнения значений состояния реле F и функции ₁ следует, что проверяющая функция  ₁ принимает значение 1 только на наборе abc = 011 (на всех остальных наборах значения функций F и ₁ совпадают). Этому набору соответствует десятичный эквивалент – число 3. Поэтому будем использовать запись:  ₁ = 3. Аналогично для остальных проверяющих функций имеем:

 ₁ = 3,  ₂ = 7,  ₃ = 46,  ₄ = 02,  ₅ =3,  ₆ = 1,

 ₇ = 4  6,  ₈ = 157,  ₉ = 3,  ₁₀ = 0 2.

Используя формулу (3.2), находим:

Т_п =  ₁  ₂  ₃  ₄  ₅  ₆  ₇  ₈  ₉  ₁₀ = (3.5)

= 1 3 7 (1  5  7) (0  2 ) (4  6 ) = 0 1 2 3 4 6 (5  7)

Выражение (3.5) содержит два минимальных теста:

Т_п1 = 0 1 2 3 4 5 6, Т_п2 = 0 1 2 3 4 6 7,

Диагностический тест Т_д вычисляем по формуле (3.3) и получаем:

 _1,2 = 37,  _1,3 =346,  _1,4 = 023,  _1,6 =1 3,  _1,7 =3 46 ,

 _1,8 = 1 357,  _1,10 = 02  3,

 _2,3 = 4 67,  _2,4 = 027,  _2,5 = 37,  _2,6 = 1  7,  _2,7 = 4  6 7,  _2,8 =15,  _2,9 = 3  7,  _2,10 = 0 2 7,

 _3,4 = 0  246;  _3,5 = 3 46,  _3,6 = 1  4 6,

 _3,8 = 1 4  5  6 7;  _3,9 = 3 46,  _3,10 = 0 2  4 6,

 _4,5 = 0  2  3,  _4,6 = 0  1  2,  _4,7 = 0  2  4  6,  _4,8 = 0  1  2  5 7,  _4,9 = 0  2  3,

 _5,6 = 1 3,  _5,7 =3 46,  _5,8 = 1 3 5 7,  _5,10 = 0  2  3,

 _6,7 = 1  4  6,  _6,8 = 5  7,  _6,9 = 1  3, _6,10 = 0 1 2

 _7,8 = 1  4  5 67,  _7,9 = 3 4 6,  _7,10 = 0  2  4  6.

 _8,9 = 1  3  5  7,  _8,10 = 0 1  2  5  7,  _9,10 = 0  2  3

Т_д =  _1,2  _1,3, …,  _8,10  _9,10 =

= 0 1 2 3 4 6 (5  7) (3.6)

Выражение (3.6) содержит два минимальных теста:

Т_д1 = 0 1 2 3 4 5 6, Т_д2 = 0 1 2 3 4 6 7,

Далее находим Т_д по формуле (3.4) и получаем:

Т_д = Т_п  _1,2  _1,3, …,  _8,10  _9,10 =

= 0 1 2 3 4 6 (5  7) (3.7)

Выражение (3.7) содержит два минимальных теста:

Т_д1 = 0 1 2 3 4 5 6, Т_д2 = 0 1 2 3 4 6 7,

В данном случае Т_п = Т_д = Т_д. Для логических схем, как правило, словарь неисправностей строят с учетом обеспечения их проверки. В табл. 3.2 приведен словарь, построенный по Т_п = Т_д = Т_д.

Таблица 3.2

Входной набор		F	1, 5, 9	2	3 7	8	410	6
№	abc		При внесенной неисправности
			а1 1, b1, c21	а10	а21 c11	с10	c20 а20	b0
0	000	1	1	1	1	1	0	1
1	001	1	1	1	1	0	1	0
2	010	1	1	1	1	1	0	1
3	011	0	1	0	0	0	0	0
4	100	0	0	0	1	0	0	0
5	101	1	1	1	1	0	1	1
6	110	0	0	0	1	0	0	0
7	111	1	1	0	1	0	1	1

Выделены классы эквивалентных неисправностей: а¹,b¹,c₂¹},{а₁⁰},c₁⁰},  a₁¹, с₁¹},  c₂⁰ а₂⁰},  b⁰}. Поиск неисправности осуществляют таким образом. На входы схемы последовательно подаются входные наборы, входящие в диагностический тест. Для каждого случая фиксируются значения выхода схемы (например, по состоянию реле F). Полученные результаты сравнивают с данными, приведенными в табл. 3.2. Если значения совпадают, то схема исправна. В противном случае полученные значения состояния реле F указывают на класс эквивалентных неисправностей, внутри которого находится неисправность, имеющаяся в схеме. Точное указание неисправности внутри класса эквивалентных неисправностей возможно только при измерениях во внутренних точках схемы.