УСТРОЙСТВО ВВОДА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ В РЕЗЕРВИРОВАННУЮ СИСТЕМУ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
APPARATUS FOR INPUTTING DISCRETE SIGNALS INTO RESERVED CONTROL SYSTEM FOR STAND TESTS OF SPACE-ROCKET EQUIPMENT

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами при наземных испытаниях изделий ракетно-космической техники (РКТ) и может быть использовано при стендовой отработке авиационной, транспортной техники, а также химических установок.
Стендовые системы управления выполняют при наземных испытаниях изделий РКТ комплекс достаточно сложных и ответственных задач, особенно при испытаниях блоков ракет-носителей, что обуславливает их резервированное исполнение для гарантии высокой надежности. Наряду с этим они имеют большое число каналов связи с объектом управления, в том числе дискретных датчиков различного типа. По этим причинам стендовые системы управления представляют собой сложные и дорогостоящие аппаратурно-программные комплексы. Стоимость является важной характеристикой стендовых систем управления при их создании, так как от нее существенно зависит конкурентоспособность разработки этих систем. Это относится и к средствам ввода дискретной информации как одной из основных частей стендовых систем управления испытаниями изделий РКТ.
Известно устройство ввода дискретных сигналов в резервированную систему управления для стендовых испытаний ракетно-космической техники по заявке на изобретение №2011113641/08(020179) от 09.04.2011 г., МПК G05B 9/00, содержащее блок барьеров искрозащиты, входы которого соединены с дискретными датчиками объекта управления, а выход подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен с первым выходом регистра команд, вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющим входом второго мультиплексора и с первым входом регистра имитации входов, второй вход которого подключен ко второму выходу регистра команд, а выход - ко второму информационному входу первого мультиплексора, выход которого подключен к первому информационному входу второго мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с третьим выходом регистра команд.
Устройство сопрягается с основным и дублирующим программируемыми логическими контроллерами резервированной системы управления, связанными выходами соответственно с первым и вторым входами блока управления, а входами - с выходом второго мультиплексора. В этом устройстве реализуются два режима работы: приема дискретных сигналов и проверки средств их приема. Управление режимами работы устройства осуществляется основным программируемым логическим контроллером резервированной системы управления, а с выхода дублирующего программируемого логического контроллера в устройство передаются коды имитации значений входных дискретных сигналов в соответствии с алгоритмом управления изделием и стендом и моделью их функционирования.
Недостатком данного устройства является усложненная схема ввода дискретных сигналов в случае резервирования системы управления тремя каналами, работающими по мажоритарной логике. Дополнительно к управляющим программируемым логическим контроллерам этих трех каналов в систему управления стендовыми испытаниями изделий РКТ входит четвертый программируемый логический контроллер регистрации-имитации. Для такой структуры системы управления необходимо входные дискретные сигналы подключать одновременно к трем таким устройствам ввода дискретных сигналов, каждое из которых соединено с одним из управляющих программируемых логических контроллеров и с программируемым логическим контроллером регистрации-имитации. Избыточность такой структуры связана с двумя причинами. Во-первых, из-за модульности построения средств дискретной информации, т.е. общепринятого наращивания этих средств модулями на 8, 16, 32 канала ввода, что обеспечивает возможность дополнительного многократного резервирования. Во-вторых, в данном устройстве не учитываются различные требования к надежности приема и обработки дискретных сигналов. Если, например, сигнализатор давления в камере сгорания двигателя для его аварийной защиты сам резервирован и требует максимальной надежности реакции на его срабатывание, то имеется большое число дискретных датчиков, значения сигналов которых могут быть оценены по другим (часто аналоговым) датчикам, а алгоритмы их обработки дублируются действиями оперативного персонала.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении и снижении стоимости аппаратуры ввода дискретных сигналов в резервированную систему управления стендовыми испытаниями изделий РКТ.
Для достижения указанной цели в устройство введены первый, второй, третий и четвертый приемо-передатчики, первые входы-выходы первого, второго и третьего из которых соединены с входами-выходами соответственно первого, второго и третьего управляющих программируемых логических контроллеров резервированной системы управления, первый вход-выход четвертого из них соединен с входом-выходом программируемого логического контроллера регистрации-имитации резервированной системы управления, а их вторые входы-выходы подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам-выходам блока управления, вход которого подключен к выходу второго мультиплексора.
На чертеже представлена схема устройства.
Устройство ввода дискретных сигналов с датчиков объекта управления содержит блок барьеров искрозащиты 1 цепей датчиков, соединенный с первым информационным входом первого мультиплексора 2, второй информационный вход которого соединен с выходом регистра имитации входов 3. Выход первого мультиплексора 2 подключен к первому информационному входу второго мультиплексора 4, выход которого подключен к первому входу блока управления 5, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом регистра команд 6, управляющим входом второго мультиплексора 4 и первым входом регистра имитации входов 3, второй вход которого подключен ко второму выходу регистра команд 6, третий выход которого соединен со вторым информационным входом второго мультиплексора 4. Первый, второй и третий приемо-передатчики 7-1, 7-2 и 7-3 первыми входами-выходами соединены соответственно с входами-выходами первого, второго и третьего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления (на чертеже условно не показаны), а вторыми входами-выходами - соответственно с первым, вторым и третьим входами-выходами блока управления 5. Четвертый приемо-передатчик 7-4 первым входом-выходом подключен к входу-выходу программируемого логического контроллера регистрации-имитации резервированной системы управления, а выходом - к четвертому входу-выходу блока управления 5.
В начальном состоянии при включении питания в программируемые логические контроллеры резервированной системы управления может поступать информация через приемо-передатчики 7-1, 7-2, 7-3 и 7-4 либо с дискретных датчиков, либо с выхода регистра имитации входов 3, что определяется установившимся при включении питания логическим значением сигнала на первом выходе регистра команд 6, поступающем на управляющий вход первого мультиплексора 2.
Устройство работает в двух режимах - основном и имитационном, что задается управляющими программируемыми логическими контроллерами через блок управления 5, где происходит выравнивание сигналов от этих контроллеров по схеме 2 из 3. Основной режим - работа при испытаниях. В этом режиме дискретные сигналы объекта управления через блок барьеров искрозащиты 1 поступают на первый информационный вход первого мультиплексора 2 и затем при нулевом логическом сигнале на его управляющем входе, установленном на первом выходе регистра команд 6, поступают на первый информационный вход второго мультиплексора 4. Информация с выхода последнего при нулевом логическом сигнале на его управляющем входе, который вырабатывается блоком управления 5 по запросам программируемых логических контроллеров, поступает на входы-выходы последних через приемо-передатчики 7-1, 7-2, 7-3 и 7-4.
Имитационный режим устанавливается по командам управляющих программируемых логических контроллеров, которые дешифрируются блоком управления 5, устанавливающим в регистре команд 6 код этого режима. В соответствии с этим кодом на управляющий вход первого мультиплексора 2 поступает единичный логический сигнал, определяющий считывание на его выход состояния регистра имитации входов 3, выход которого подключен ко второму информационному входу первого мультиплексора 2. Сигнал считывания состояния регистра имитации входов 3 задается со второго выхода регистра команд 6. Далее код регистра имитации входов 3, как в основном режиме, через второй мультиплексор 4, блок управления 5 и приемо-передатчики 7-1, 7-2, 7-3 и 7-4 передается в программируемые логические контроллеры. Информация о коде состояния регистра команд 6 поступает от программируемого логического контроллера регистрации-имитации через четвертый приемо-передатчик 7-4, четвертый вход-выход блока управления 5 и первый выход последнего. Последовательность поступления кодов в регистр имитации входов 3 определяется алгоритмом управления конкретным испытанием изделия РКТ и моделью функционирования этого изделия, запрограммированными в программируемом логическом контроллере регистрации-имитации. Эта последовательность кодов реализуется при проверках резервированной системы управления в процессе подготовки очередного испытания изделия РКТ.
В обоих режимах управляющие программируемые логические контроллеры имеют возможность прочитать состояние регистра команд 6, для чего по единичному логическому сигналу на управляющем входе второго мультиплексора 4, устанавливаемому по командам управляющих программируемых логических контроллеров через приемопередатчики 7-1, 7-2 и 7-3 и блок управления 5, в систему управления поступает информация о состоянии регистра команд 6, которая транслируется через второй информационный вход второго мультиплексора 4 на выход последнего. В процессе испытаний информация о значениях сигналов дискретных датчиков, как это описано выше, поступает одновременно во все программируемые логические контроллеры.
Упрощение и снижение стоимости аппаратуры ввода дискретной информации в резервированную систему управления стендовыми испытаниями РКТ достигается уменьшением количества модулей при сохранении возможности при необходимости резервирования каналов ввода дискретных сигналов за счет модульности построения этой аппаратуры. Кроме того, упрощение аппаратуры достигается тем, что предлагаемое решение ориентировано на использование в системе управления интерфейсов последовательного типа, например интерфейса космического назначения типа SpaceWire, принятого к внедрению космическими агентствами ведущих стран, в том числе России. Приемо-передатчик для таких интерфейсов реализуется либо одной специализированной микросхемой, либо микросхемой программируемой логической матрицы, что незначительно усложняет схему каждого модуля ввода дискретных сигналов.