МОДУЛЬ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Полезная модель относится к специализированным устройствам контрольно-измерительной техники и может быть использована в качестве встроенного средства контроля технического состояния электронных устройств и комплексов, в частности, магистральных вычислительных систем.
Она представляет собой устройство, содержащее элементы (блоки) и связи между ними, находящиеся в функционально-конструктивном единстве и размещенные в ограниченном пространстве на единой плате.
Известно устройство для диагностирования дискретных блоков [RU 2109329, C1, G06F 11/30, 20.04.1998], содержащее блок имитации неисправностей, эталонный блок, блок управления, генератор случайных чисел, блок поразрядного сравнения, первый регистр, второй регистр, блок сравнения и устройство отображения информации, причем, генератор случайных чисел подключен к объекту диагностирования и эталонному блоку, блок поразрядного сравнения подключен к выходам объекта диагностирования и эталонного блока, к первому и второму регистрам, блок управления подключен к первому регистру, второму регистру, блоку сравнения, блоку отображения информации, первый регистр подключен к блоку имитации неисправностей, блоку отображения информации и блоку управления, второй регистр подключен к блоку сравнения, блок сравнения подключен к первому регистру и генератору случайных чисел, блок имитации неисправностей подключен к генератору случайных чисел и эталонному блоку.
Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности.
Известно также устройство для контроля радиоэлектронных объектов [RU 2324213, C1, G05B 23/02, G01R 31/28, 10.05.2008], содержащее последовательно соединенные кнопку «Пуск» и блок формирователя стробирующих импульсов, выход которого подключен к счетчику, ключ, вход которого соединен с выходом блока нормирования, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю, соединенного с блоком оперативной памяти результатов оценки, который, в свою очередь, соединен с первыми входами N схем сравнения, вторые информационные входы которых соединены с блоком памяти признаков отказов, а третьи входы соединены со счетчиком, блоком формирователя стробирующих импульсов и кнопкой «Пуск», блок формирования эталонных сигналов, коммутатор, блок линий задержки, умножитель, интегратор, блок нормирования, блок памяти коэффициентов корреляции, схема сравнения, один выход которой подключен к блоку вывода информации, а другой к входу блока формирователя стробирующих импульсов, первый вход которого соединен с блоком памяти коэффициентов корреляции, второй вход с блоком нормирования, вход которого подключен к интегратору, который, в свою очередь, соединен с умножителем, первый вход которого соединен с блоком формирования эталонных сигналов, второй вход подключен к блоку линий задержки, соединенного с коммутатором, входы которого соединены со счетчиком и исследуемым блоком, причем, выходы N схем сравнения соединены с соответствующими регистрами, выходы которых соединены с блоком вывода информации,
Это устройство также обладает относительно узкими функциональными возможностями.
Еще одним аналогом предложенного устройства является автоматизированная система контроля цифровых устройств [RU 131512, U1, G06F 11/30, 20.08.2013], содержащая персональную электронно-вычислительную машину, устройство сопряжения в виде блока шинных формирователей и блока цифровых интерфейсов и программируемые порты входа/выхода, образующие устройство управления блоком цифровых интерфейсов, встроенная электронно-вычислительная машина, LAN-концентраторы, модуль внешней синхронизации, блоки канальных модулей в виде взаимосвязанных модулей цифровых интерфейсов и программируемых логических интегральных схем с изменяемой конфигурацией архитектуры, при этом, LAN-концентраторы связаны с канальными модулями через объединительную плату, каждый модуль цифровых интерфейсов связан каналом данных и каналом переконфигурирования с программируемыми логическими интегральными схемами, которые связаны каналом синхронизации через объединительную плату между собой и с выходом модуля внешней синхронизации, вход которого подключен к выходу объекта контроля или к другому источнику внешней синхронизации, а выходы программируемых логических интегральных схем подключены к объекту контроля через порты входа/выхода.
Особенностью наиболее близкого технического решения является то, что, в качестве внутрисистемного магистрального цифрового интерфейса использован набор унифицированных интерфейсов LAN, а блоки изменения конфигурации архитектуры канальных модулей выполнены на программируемых логических интегральных схемах.
Этот аналог также обладает относительно узкими функциональными возможностями.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели, выбранным в качестве прототипа, является модуль контроля [VPX Chassis Manager SMW04A002, http://www.rtsoft.ru/catalog/int/vpx/sip/detail/2247/], содержащий блок управления в виде программируемого контроллера, а также разъема объединительной платы и разъема платы передней панели, причем, блок управления оснащен клеммой подачи постоянного напряжения +5 В, клеммами подачи сигналов от элементов контроля электропитания, клеммами подачи сигнала от разъема объединительной платы, выполненной с возможностью подачи сигналов контроля от объекта контроля, отладочным портом, выполненным с возможностью подачи отладочного сигнала, клеммами подачи тахосигналов вентиляторов, клеммой Ethernet блока управления, которая через трансформатор соединена с соответствующей клеммой разъема платы передней панели, и клеммой трансляции сигналов контроля блока управления через элемент гальванической развязки, которая соединена с соответствующей клеммой разъема платы передней панели.
Недостатками описанных аналогов и наиболее близкого технического решения является ограниченность их функциональных возможностей, обусловленные, с одной стороны, фиксированной структурой внутренней архитектуры аппаратуры контроля, не предусматривающей изменение числа одновременно анализируемых состояний объектов контроля и изменения номенклатуры диагностируемых цифровых устройств, а с другой стороны, не позволяющей принимать решение о состоянии контролируемого объекта и формировать соответствующие сигналы управления.
В частности, устройство, принятое в качестве прототипа, по сути, выполняет функцию лишь трансляции поступающих сигналов от объекта контроля и коммутирует их потребителям для дальнейшего анализа и принятия решения в соответствии с заданным алгоритмом коммутации.
Задача заявляемой модели заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения не только трансляции сигналов контроля, но и выработки сигналов управления с возможностью изменения конфигурации одновременно анализируемых состояний объектов контроля и изменения номенклатуры диагностируемых цифровых устройств. Решение этой задачи направлено на повышение эффективности реализации внутренней архитектуры устройства контроля, что, в конечном случае, ведет к повышению оперативности, качества и точности контроля.
Требуемый технический результат, достигаемый в предложенной полезной модели заключается в расширении ее функциональных возможностей с целью повышения оперативности, точности и качества контроля.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в модуль контроля технического состояния, содержащий блок управления, разъем объединительной платы, разъем платы передней панели и элементы контроля электропитания, причем, блок управления оснащен клеммой подачи постоянного напряжения +5 В, клеммами подачи сигналов от элементов контроля электропитания, клеммами подачи сигнала от разъема объединительной платы, выполненной с возможностью подачи сигналов контроля от объекта контроля, клеммами подачи тахосигналов вентиляторов, клеммой Ethernet блока управления, которая через трансформатор соединена с соответствующей клеммой разъема платы передней панели, клеммой трансляции сигналов контроля блока управления, которая через элемент гальванической развязки соединена с соответствующей клеммой разъема платы передней панели, согласно полезной модели, введены первые, вторые, третьи, четвертые, пятые и шестые нормально разомкнутые контакты реле, управляемые блоком управления с возможностью подачи сигналов управления интерфейса GPIO на соответствующие клеммы разъема платы передней панели, седьмые и восьмые нормально разомкнутые контакты реле, управляемые блоком управления с возможностью передачи постоянного напряжения +12 В и +27 В на соответствующие клеммы разъема платы передней панели, транзисторный ключ, управляемый интерфейсом GPIO блока управления с возможностью коммутации постоянного напряжения +12 В и +27 В на соответствующие клеммы разъема платы передней панели для управления светодиодами, клеммы управления режимами работы блока управления, выполненные с возможностью подключения джампера, клемма задания конфигурации блока управления, соединенная с портом USB_OTG разъема платы передней панели, клемма сигнала Reset блока управления, соединенная с соответствующей клеммой разъема платы передней панели, и клемма интерфейса отладочного порта выполненная в виде COM-port.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, постоянное напряжения +5 В на соответствующую клемму блока управления подается от преобразователя напряжений +12 В и +27 В в напряжение +5 В.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, элементы контроля электропитания выполнены в виде элемента контроля напряжения +12 В, выполненного с возможностью подачи напряжения от входной клеммы +12 В на клемму подачи +12 В блока управления, элемента контроля напряжения +24 В, выполненного с возможностью подачи напряжения от входной клеммы +24 В на клемму подачи +24 В блока управления, и элемента контроля напряжения +27 В, выполненного с возможностью подачи напряжения от клеммы +27 В разъема объединительной платы на клемму подачи +27 В блока управления.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве клемм подачи сигнала контроля от разъема объединительной платы с соответствующим клеммами блока управления, используют четыре клеммы, выполненные с возможностью подачи сигналов от счетчиков контролируемого объекта.
На чертеже представлена функциональная схема примера выполнения модуля контроля технического состояния.
Модуль контроля технического состояния содержит блок управления 1, разъем 2 объединительной платы, разъем 3 платы передней панели и элементы 4, 5, 6 контроля электропитания, причем, блок 1 управления оснащен клеммой 7 подачи постоянного напряжения +5 В, клеммами 8, 9 и 10 подачи сигналов от элементов контроля электропитания, клеммами 11, 12 и 13 подачи сигнала от разъема объединительной платы, выполненной с возможностью подачи сигналов контроля от объекта контроля, клеммой 14 подачи тахосигналов вентиляторов, клеммой 15 Ethernet блока управления, которая через трансформатор 16 соединена с соответствующей клеммой разъема платы 3 передней панели, клеммой 17 трансляции сигналов контроля блока управления, которая через элемент 18 гальванической развязки соединена с соответствующей клеммой разъема платы 3 передней панели.
Кроме того, модуль контроля технического состояния содержит первые 19, вторые 20, третьи 21, четвертые 22, пятые 23 и шестые 24 нормально разомкнутые контакты реле, управляемые блоком 1 управления с возможностью подачи сигналов управления интерфейса GPIO на соответствующие клеммы разъема платы 3 передней панели, а также седьмые 25 и восьмые 26 нормально разомкнутые контакты реле, управляемые блоком 1 управления с возможностью передачи постоянного напряжения +12 В и +27 В на соответствующие клеммы разъема платы 3 передней панели, транзисторный ключ 27, управляемый интерфейсом GPIO блока 1 управления с возможностью коммутации постоянного напряжения +12 В и +27 В на соответствующие клеммы разъема платы 3 передней панели для управления светодиодами, клемму 28 управления режимами работы блока 1 управления, выполненную с возможностью подключения джампера, клемму 29 задания конфигурации блока 1 управления, соединенную с портом USB_OTG разъема платы 3 передней панели, клемму 30 сигнала Reset блока 1 управления, соединенную с соответствующей клеммой разъема платы 3 передней панели и клемму 31 интерфейса отладочного порта выполненную в виде COM-port.
В примере выполнения модуля контроля технического состояния постоянное напряжения +5 В на соответствующую клемму блока 1 управления подается от преобразователя 31 напряжений +12 В и +27 В в напряжение +5 В.
Кроме того, элементы 4, 5 и 6 контроля электропитания выполнены в виде элемента 4 контроля напряжения +12 В, выполненного с возможностью подачи напряжения от входной клеммы +12 В на клемму подачи +12 В блока управления, элемента 5 контроля напряжения +24 В, выполненного с возможностью подачи напряжения от входной клеммы +24 В на клемму подачи +24 В блока управления, и элемента 6 контроля напряжения +27 В, выполненного с возможностью подачи напряжения от клеммы +27 В разъема объединительной платы на клемму подачи +27 В блока управления.
В качестве клемм подачи сигнала контроля от разъема 2 объединительной платы к соответствующим клеммам блока 1 управления, используют четыре клеммы 11, 12, 13 и 14, выполненные с возможностью подачи сигналов от счетчиков контролируемого объекта, а клемма 32 подачи напряжения выполнена с возможностью подачи напряжения +3,3 В.
Блок 1 управления может быть выполнен на стандартных элементах вычислительной техники, в которых вычислительный элемент реализован либо с помощью микропроцессора, либо программируемой логической интегральной микросхемы.
Модуль контроля технического состояния работает следующим образом.
Модуль может быть использован в качестве встроенного средства контроля технического состояния электронных устройств и комплексов, в частности, магистральных вычислительных систем.
Модуль осуществляет мониторинг контролируемых параметров оборудования, обработку и вычисление функции определения признака технического состояния «отказ/работа» или «работоспособен/неработоспособен». Он осуществляет выдачу признаков состояния на средства локальной индикации и по запросу передает признаки состояния и значения контролируемых параметров на внешнюю систему технической диагностики.
Модуль обладает следующими характеристиками. Конструкция: модуль 3U Евромеханика, 4HP; шина сбора данных IPMB/SMBus/I2C - до 6 линий; возможно подключение адаптеров аналоговых и дискретных датчиков В/В к шине I2C; контроль параметров источника питания по интерфейсу PMBus: входной/выходной ток и напряжение, выходная мощность, средние ток/напряжение/мощность, детектирование перегрузок по току и напряжению, недостаточное напряжение. - включение/выключение блока питания и др. Мониторинг вращения вентиляторов: до 4 входов; интерфейс IEEE 802.3u 100Base-TX, протокол обмена данными Modbus TCP Slave; интерфейс RS-422\RS-485, протокол обмена данными Modbus RTU; интерфейс USB 2.0 для локальной консоли оператора; вход для независимого питания 27 В; управляемые признаками состояния выходные реле «сухой контакт»: 6 реле (одна группа, ток до 250 мА), индикаторы состояния и собственной работоспособности; встроенное ПО размещено на Flash eMMC и обновляется через USB. Срок службы батареи RTC - 10 лет.
Модель контролируемых параметров (дискретных и аналоговых сенсоров) в соответствии с IPMI Spec. 2.0. Преобразование значений параметров из «сырых» данных и контроль пределов изменения с генерацией событий и записью в журналируемый архив. Настройка событий с квитированием от оператора. Настройка конфигурации и параметров функционирования модуля посредством конфигурационного файла в формате XML. Обновление конфигурационного файла локально через USB и удаленно посредством Ethernet/FTP. Модуль может определять, какие модули присутствуют в составе устройства при наличии встроенных в них дескрипторов FRU EEPROM. Спецификацию устройства можно также включить в состав конфигурационного файла и в режиме эксплуатации и технического обслуживания выводить на консоль оператора по команде inventory. Интерфейс командной строки (CLI) для настройки и управления функционированием модуля контроля технического состояния (USB, Ethemet\Telnet).
В отличие от ближайшего аналога предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку обеспечивается не только трансляция сигналов контроля, но и выработка сигналов управления с возможностью изменения конфигурации одновременно анализируемых состояний объектов контроля и изменения номенклатуры диагностируемых цифровых устройств. Все это позволяет повысить эффективность реализации внутренней архитектуры устройства контроля, что, в конечном итоге, ведет к увеличению номенклатуры контролируемых объектов и сигналов, расширению перечня анализируемых состояний устройств, повышению гибкости настройки на конкретный объект контроля и повышению оперативности, качества и точности контроля.
Список использованных источников
1. Патент РФ №2109329 на изобретение «Устройство для диагностирования». МПК G06F 11/22, опубл. 20.04.1998 г.
2. Патент РФ №2324213 на изобретение «Устройство для контроля радиоэлектронных объектов». МПК G05B 23/02, G01R 31/28, опубл. 10.05.2008 г.
3. Патент РФ №131512 на полезную модель «Автоматизированная система контроля цифровых устройств». МПК G06F 11/30, опубл. 20.08.2013 г.
4. VPX Chassis Manager SMW04A002, http://www.rtsoft.ru/catalog/int/vpx /sip/detail/2247/.