Контрольно-проверочный комплекс
CONTROL AND INSPECTION COMPLEX

Заявленное решение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля и измерения электрических параметров оборудования электроавтоматики, в частности, для выполнения работ по проверке и регулировке бортового оборудования вертолетов типа Ми-8, Ми-17, Ми-24, Ми-26, Ми-28Н, Ми-35М, Ка-27, Ка-28, Ка-29, Ка-31Р, Ка-52, Ка-226 и самолетов Ил-76 (76М, 76МД), Ан-2.
В настоящее время контроль и измерение электрических параметров приборов вертолетов Ми-24, Ми-26, Ми-28Н, Ми-35М, Ка-27, Ка-28, Ка-29, Ка-31Р, Ка-52, Ка-226 и самолетов Ил-76 (76М, 76МД), Ан-2 проводят в соответствии с «Руководством по технической эксплуатации» с использованием контрольно-измерительной аппаратуры, в виде вольтметров и амперметров постоянного и переменного тока, и др. Питание проверяемого оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры осуществляется от цеховых источников питания.
Недостатком известного решения является высокая трудоемкость его, поскольку для измерений необходимо использовать большое количество отдельных приборов и весь процесс проверки проводится вручную. Существенным недостатком является также низкая точность измерений, за счет влияния человеческого фактора и использования морально устаревшего оборудования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату из существующих аналогов является решение, описанное в патенте РФ №102393 «Контрольно-проверочный комплекс», 2010 г., патентообладатель - Борисов Ю.А. Известный контрольно-проверочный комплекс содержит шкаф системный, в состав которого входит преобразователь интерфейсов, персональный компьютер с программным обеспечением, который посредством шины управления соединен с преобразователем интерфейсов, панель коммутационная, состоящая из разъемов сигнальных для подключения оборудования, и блок измерительный, содержащий блок прецизионных сигналов, включающий в себя первый двухканальный генератор термо-ЭДС, который посредством шины интерфейсной и шины сигнальной соединен соответственно с преобразователем интерфейсов и с контактами разъемов сигнальных, блок измерения напряжений, включающий в себя аналогово-цифровой преобразователь напряжения и нормализатор напряжения, которые посредством шины сигнальной соединены между собой и с контактами разъемов сигнальных, а посредством шины интерфейсной аналогово-цифровой преобразователь напряжения соединен с преобразователем интерфейсов, и блок имитаторов сопротивления, включающий в себя первый имитатор сопротивления и второй имитатор сопротивления, которые посредством шины интерфейсной и шины сигнальной соединены соответственно с преобразователем интерфейсов и с контактами разъемов сигнальных.
Необходимо отметить недостаточную функциональность известного комплекса, поскольку данное решение не позволяет формировать сигналы, имитирующих сигналы от 6-ти термодатчиков одновременно, воспроизводить частоту вращения, измерять значения токовых сигналов внешним измерителем токов, коммутировать одновременно более 13-ти внешних сигналов и управлять внешним оборудованием, подключаемым к панели коммутационной, посредством стандартных интерфейсов.
Технической проблемой заявленного решения является расширение функциональных возможностей комплекса, повышение унификации и надежности применяемого оборудования и повышение точности измерений.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в контрольно-проверочный комплекс, содержащий шкаф системный, в состав которого входит преобразователь интерфейсов, персональный компьютер с программным обеспечением, который посредством шины управления соединен с преобразователем интерфейсов, панель коммутационная, состоящая из разъемов сигнальных для подключения оборудования, и блок измерительный, содержащий блок прецизионных сигналов, включающий в себя первый двухканальный генератор термо-ЭДС, который посредством шины интерфейсной и шины сигнальной соединен соответственно с преобразователем интерфейсов и с контактами разъемов сигнальных, блок измерения напряжений, включающий в себя аналогово-цифровой преобразователь напряжения и нормализатор напряжения, которые посредством шины сигнальной соединены между собой и с контактами разъемов сигнальных, а посредством шины интерфейсной аналогово-цифровой преобразователь напряжения соединен с преобразователем интерфейсов, и блок имитаторов сопротивления, включающий в себя первый имитатор сопротивления и второй имитатор сопротивления, которые посредством шины интерфейсной и шины сигнальной соединены соответственно с преобразователем интерфейсов и с контактами разъемов сигнальных, в соответствии с заявленным решением, в состав блока прецизионных сигналов введены второй двухканальный генератор термо-ЭДС и третий двухканальный генератор термо-ЭДС, которые посредством шины интерфейсной и шины сигнальной соединены, соответственно, с преобразователем интерфейсов и с контактами разъемов сигнальных, в состав панели коммутационной введены разъемы интерфейсные, контакты которых посредством шины интерфейсной соединены с преобразователем интерфейсов, кроме того контрольно-проверочный комплекс дополнительно содержит установку проверочную, которая через контакты разъемов интерфейсных соединена с преобразователем интерфейсов посредством внешнего интерфейсного кабеля, измеритель токов, который через контакты разъемов интерфейсных соединен с преобразователем интерфейсов посредством внешнего интерфейсного кабеля, и блок коммутаторный, который через контакты разъемов интерфейсных соединен с преобразователем интерфейсов посредством внешнего интерфейсного кабеля, а через контакты разъемов сигнальных соединен с шиной сигнальной посредством внешнего жгута, используемого для подключения проверяемого оборудования.
А также за счет того, что установка проверочная выполнена в виде центрифуги, в состав которой входит вращающаяся платформа для установки элементов проверяемого оборудования, частота вращения которой может устанавливаться в заданных пределах с требуемой точностью, а блок коммутаторный включает в себя релейные модули, реализующие в процессе проверки объектов контроля функцию коммутирования выходных сигналов, формируемых на контактах разъемов сигнальных, и выходных сигналов, формируемых на контактах проверяемого оборудования, соответственно на контакты проверяемого оборудования и контакты разъемов сигнальных.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого решения, выражается в том, что заявленная совокупность признаков контрольно-проверочного комплекса обеспечивает расширение функциональных возможностей комплекса, а также обеспечивает возможность унификации применяемого оборудования и повышение точности и надежности измерений. Заявленная конструкция блока коммутаторного позволяет дополнительно формировать до 30 коммутационных каналов, установка проверочная позволяет воспроизводить частоту вращения, измеритель токов позволяет реализовать процесс автоматического измерения значений токовых сигналов. Модули, используемые в составе аналогово-цифрового преобразователя напряжения и блока имитаторов сопротивления имеют улучшенные технические характеристики (точность, быстродействие и надежность), причем блок имитаторов сопротивления образуют два одноканальных модуля с улучшенной термостабилизацией выходных параметров.
Кроме того, параметры стендового однополярного источника питания, стендового двуполярного источника питания, источника питания переменного тока и программируемого источника питания постоянного тока, так же входящих в состав шкафа системного, оптимизированы в соответствии с параметрами оборудования, применяемого в составе контрольно-измерительного комплекса, и в соответствии с параметрами проверяемого оборудования. Заявленный контрольно-проверочный комплекс обеспечивает возможность формирования сигналов, имитирующих сигналы от 6-ти термодатчиков одновременно, возможность воспроизведения частоты вращения, возможность измерения значений токовых сигналов внешним измерителем токов, возможность коммутирования одновременно не менее 43-х внешних сигналов и возможность управления внешним оборудованием, подключаемым к панели коммутационной, посредством стандартных интерфейсов, благодаря чему появляется возможность существенно расширить перечень проверяемых объектов контроля.
Заявленное решение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена функциональная схема контрольно-проверочного комплекса.
На схеме представлен контрольно-проверочный комплекс, содержащий шкаф системный 1, блок коммутаторный 55, установку проверочную 56 и измеритель токов 57.
В состав шкафа системного 1 входят блок измерительный 2, панель коммутационная 43, стендовый однополярный источник питания 44, стендовый двуполярный источник питания 45, источник бесперебойного питания 46, персональный компьютер с программным обеспечением 47, преобразователь интерфейсов 48, источник питания переменного тока 49, программируемый источник питания постоянного тока 50 и фильтр сетевой 54.
Блок измерительный 2 содержит блок прецизионных сигналов 3, блок измерения напряжений 4, блок потенциальных сигналов 5, блок дискретных сигналов 6, цифро-аналоговый преобразователь напряжения 15, первый релейный коммутатор 21, блок преобразования кодов 24, блок имитаторов сопротивления 25, блок усилителей 26 и измеритель емкости 32. Панель коммутационная 43 содержит разъемы сигнальные 51 и разъемы интерфейсные 52.
Блок прецизионных сигналов 3 включает в себя измеритель сопротивления 7, первый двухканальный генератор термо-ЭДС 8, второй двухканальный генератор термо-ЭДС 9 и третий двухканальный генератор термо-ЭДС 10. Блок измерения напряжений 4 включает в себя аналогово-цифровой преобразователь напряжения 11, нормализатор напряжения 12, второй релейный коммутатор 13 и набор нагрузочных сопротивлений 14. Блок потенциальных сигналов 5 включает в себя третий релейный коммутатор 16, четвертый релейный коммутатор 17 и пятый релейный коммутатор 18. Блок дискретных сигналов 6 включает в себя шестой релейный коммутатор 19 и приемник дискретных сигналов 20. Блок преобразования кодов 24 включает в себя формирователь прецизионных напряжений 27, первый преобразователь цифровых кодовых последовательностей 28 и второй преобразователь цифровых кодовых последовательностей 29. Блок имитаторов сопротивления 25 включает в себя первый имитатор сопротивления 30 и второй имитатор сопротивления 31. Блок усилителей 26 включает в себя первый усилитель сигнала 33, второй усилитель сигнала 34, третий усилитель сигнала 35, четвертый усилитель сигнала 36, пятый усилитель сигнала 37, шестой усилитель сигнала 38, седьмой усилитель сигнала 39, восьмой усилитель сигнала 40, девятый усилитель сигнала 41 и десятый усилитель сигнала 42.
Измеритель сопротивления 7, первый двухканальный генератор термо-ЭДС 8, второй двухканальный генератор термо-ЭДС 9 и третий двухканальный генератор термо-ЭДС 10 посредством шины интерфейсной 22 и шины сигнальной 23 соединены соответственно с преобразователем интерфейсов 48 и с контактами разъемов сигнальных 51. Аналогово-цифровой преобразователь напряжения 11 и второй релейный коммутатор 13 посредством шины интерфейсной 22 соединены с преобразователем интерфейсов 48. Аналогово-цифровой преобразователь напряжения 11, нормализатор напряжения 12, второй релейный коммутатор 13 и набор нагрузочных сопротивлений 14 посредством шины сигнальной 23 соединены между собой и с контактами разъемов сигнальных 51. Цифро-аналоговый преобразователь напряжения 15 посредством шины интерфейсной 22 и шины сигнальной 23 соединен соответственно с преобразователем интерфейсов 48 и с контактами разъемов сигнальных 51. Третий релейный коммутатор 16, четвертый релейный коммутатор 17 и пятый релейный коммутатор 18 посредством шины интерфейсной 22 соединены с преобразователем интерфейсов 48. Третий релейный коммутатор 16, четвертый релейный коммутатор 17 и пятый релейный коммутатор 18 посредством шины сигнальной 23 соединены между собой, с программируемым источником питания постоянного тока 50 и с контактами разъемов сигнальных 51. Пятый релейный коммутатор 19 и приемник дискретных сигналов 20 посредством шины интерфейсной 22 соединены с преобразователем интерфейсов 48, кроме того пятый релейный коммутатор 19 и приемник дискретных сигналов 20 посредством шины сигнальной 23 соединены между собой и с контактами разъемов сигнальных 51. Первый релейный коммутатор 21 посредством шины интерфейсной 22 и шины сигнальной 23 соединен соответственно с преобразователем интерфейсов 48 и с контактами разъемов сигнальных 51. Первый преобразователь цифровых кодовых последовательностей 28 и второй преобразователь цифровых кодовых последовательностей 29 посредством шины интерфейсной 22 соединены с преобразователем интерфейсов 48. Формирователь прецизионных напряжений 27, первый преобразователь цифровых кодовых последовательностей 28 и второй преобразователь цифровых кодовых последовательностей 29 посредством шины сигнальной 23 соединены с контактами разъемов сигнальных 51. Первый имитатор сопротивления 30 и второй имитатор сопротивления 31 посредством шины интерфейсной 22 и шины сигнальной 23 соединены, соответственно, с преобразователем интерфейсов 48 и с контактами разъемов сигнальных 51. Измеритель емкости 32 посредством шины интерфейсной 22 и шины сигнальной 23 соединен соответственно с преобразователем интерфейсов 48 и с контактами разъемов сигнальных 51. Десять усилителей сигнала позиции с 33 по 42 посредством шины сигнальной 23 соединены с контактами разъемов сигнальных 51. Персональный компьютер с программным обеспечением 47 посредством цепей питания, шины управления 53 и шины интерфейсной 22 соединен соответственно с источником бесперебойного питания 46, с преобразователем интерфейсов 48 и с программируемым источником питания постоянного тока 50. Фильтр сетевой 54 посредством цепей питания соединен со стендовым однополярным источником питания 44, со стендовым двуполярным источником питания 45, с источником бесперебойного питания 46, с источником питания переменного тока 49 и с программируемым источником питания постоянного тока 50. Блок коммутаторный 55 посредством внешних сигнальных жгутов, используемых для подключения проверяемого оборудования к контрольно-проверочному комплексу, и внешнего интерфейсного кабеля может быть соединен соответственно с соответствующими разъемами разъемов сигнальных 51 и разъемов интерфейсных 52. Установка проверочная 56 посредством внешнего интерфейсного кабеля может быть соединена с соответствующим разъемом разъемов интерфейсных 52. Измеритель токов 57 посредством внешнего интерфейсного кабеля может быть соединена с соответствующим разъемом разъемов интерфейсных 52.
Блок коммутаторный 55 (управляется по интерфейсу RS-485) используется для коммутации сигналов, формируемых на контактах разъемов сигнальных 51 контрольно-проверочного комплекса, на соответствующие входы проверяемого оборудования в соответствии с заданным алгоритмом и для коммутации сигналов, формируемых проверяемым оборудованием, на соответствующие контакты разъемов сигнальных 51 контрольно-проверочного комплекса в соответствии с заданным алгоритмом. Установка проверочная 56 (управляется по интерфейсу RS-422) позволяет формировать заданную частоту вращения платформы для установки проверяемого оборудования; измеритель токов 57 (управляется по интерфейсу USB) позволяет измерять значения токовых сигналов, генерируемых объектами контроля, и передавать измеренные значения токов в контрольно-проверочный комплекс в автоматическом режиме по заданному алгоритму; фильтр сетевой 54 (16 А) позволяет подключать модуль управления 1 к промышленной сети (220 В 50 Гц); разъемы сигнальные 51 содержат контакты, на которые выведены сигналы, передаваемые или принимаемые посредством линий шины сигнальной 23; разъемы интерфейсные 52 включают в себя интерфейсные разъемы, на контакты которых выведены сигналы интерфейсов RS-232C, RS-422 и RS-485; стендовый однополярный источник питания 44 позволяет формировать питающее напряжение 24 В 15 А, используемое для питания модулей, входящих в состав блока измерительного 2 (кроме модуля, содержащего набор нагрузочных сопротивлений 14); стендовый двуполярный источник питания 45 позволяет формировать питающее напряжение ±60 В 2 А, используемое в качестве дополнительного источника питания для модулей, входящих в состав блока усилителей 26; преобразователь интерфейсов 48 (сопрягается с персональным компьютером с программным обеспечением 47 посредством шины PCI) содержит 4-е независимых изолированных канала для преобразования сигналов интерфейса USB в сигналы интерфейсов RS-232C, RS-422 и RS-485 и наоборот; источник питания переменного тока 49 позволяет формировать напряжение 115 В 400 Гц, используемое для питания проверяемого оборудования; программируемый источник питания постоянного тока 50 (управляется по интерфейсу RS-232C) позволяет формировать питающее напряжение до 40 В 19 А, используемое для питания проверяемого оборудования и для формирования управляющих сигналов, подаваемых на проверяемое оборудование; измеритель сопротивления 7 (управляется по интерфейсу RS-485) позволяет измерять сопротивление по 4-м независимым каналам; первый двухканальный генератор термо-ЭДС 8 (управляется по интерфейсу RS-485), второй двухканальный генератор термо-ЭДС 9 (управляется по интерфейсу RS-485) и третий двухканальный генератор термо-ЭДС 10 (управляется по интерфейсу RS-485) позволяют имитировать сигналы датчиков термо-ЭДС по двум независимым каналам каждый; аналогово-цифровой преобразователь напряжения 11 (управляется по интерфейсу RS-485) позволяет измерять напряжение по 36-ти независимым каналам (диапазон входных сигналов ±10 В); нормализатор напряжения 12 имеет 36-ть независимых каналов и позволяет приводить уровни измеряемых сигналов, превышающие ±10 В, к допустимому уровню напряжений на входе аналогово-цифрового преобразователя напряжения 11; второй релейный коммутатор 13 (управляется по интерфейсу RS-485), формирующий 40 каналов, реализованных на реле с нормально разомкнутыми контактами, позволяет коммутировать на входы первых 30 каналов аналогово-цифрового преобразователя напряжения 11 30 резисторов, входящих в состав набора нагрузочных сопротивлений 14 (5 Вт на канал); третий релейный коммутатор 16 (управляется по интерфейсу RS-485) содержит 27 каналов, реализованных на реле с переключающими контактами; четвертый релейный коммутатор 17 (управляется по интерфейсу RS-485) содержит 27 каналов, выполненных на реле с переключающими контактами; пятый релейный коммутатор 18 (управляется по интерфейсу RS-485) содержит 40 каналов, реализованных на реле с нормально разомкнутыми контактами; пятый релейный коммутатор 19 (управляется по интерфейсу RS-485) содержит 40 каналов, реализованных на реле с нормально разомкнутыми контактами; приемник дискретных сигналов 20 (управляется по интерфейсу RS-485) содержит 30 каналов, позволяющих фиксировать дискретные сигналы (27 В); первый релейный коммутатор 21 (управляется по интерфейсу RS-485) содержит 27 каналов, реализованных на реле с переключающими контактами (используются 13 контактов); формирователь прецизионных напряжений 27 содержит 11 независимых дифференциальных каналов, позволяющих формировать тестовые сигналы заданных фиксированных уровней; первый преобразователь цифровых кодовых последовательностей 28 (управляется по интерфейсу RS-485) позволяет формировать и декодировать двухчастотный последовательный код; второй преобразователь цифровых кодовых последовательностей 29 (управляется по интерфейсу RS-485) позволяет формировать и декодировать код с возвращением к нулю; цифро-аналоговый преобразователь напряжения 15 (управляется по интерфейсу RS-485) содержит 40 независимых каналов и позволяет формировать на выходах этих каналов сигналы произвольной формы (выходной диапазон ±10 В); усилители сигнала из состава блока усилителей 26 содержат низкочастотные усилители и позволяют усиливать десять сигналов, поступающих с заданных десяти выходов цифро-аналогового преобразователя 15, до величин, определяемых заданным коэффициентом (уровень напряжения на выходе усилителей не превышает ±60 В); измеритель емкости 32 (управляется по интерфейсу RS-485) включает в себя одноканальный измеритель емкости; первый имитатор сопротивления 30 (управляется по интерфейсу RS-485) и второй имитатор сопротивления 31 (управляется по интерфейсу RS-485) позволяют воспроизводить заданное сопротивление электрическому току.
На персональный компьютер с программным обеспечением 47 установлено уникальное программное обеспечение (далее ПО), которое осуществляет управление всех модулей и блоков комплекса по определенному алгоритму.
Программное обеспечение, инсталлированное на ПК, позволяет выполнять:
- выбор режима работы комплекса;
- управление проверками и отображение результатов контроля;
- моделирование режимов функционирования проверяемой аппаратуры;
- контроль правильности подключения проверяемого устройства;
- автоматическое тестирование части модулей комплекса;
- проверку параметров подключенного устройства в автоматизированном и ручном режиме;
- регулировку параметров подключенного устройства в ручном режиме;
- ведение информационной базы по проверкам и ремонтам устройств;
- формирование отчетов по результатам испытаний и вывод их на печать. Контрольно-проверочный комплекс выполняет следующие функции:
- осуществляет проверку в соответствии с действующей технологической документацией;
- позволяет регулировать параметры;
- производит математическую обработку параметров и запоминает результата тестирования;
- генерирует отчеты производственно-контрольной документации по результатам ремонта и тестирования;
- ведет сбор статистических данных по всем контролируемым параметрам тестируемого оборудования;
- выполняет обработку статистических данных, с последующим прогнозированием отказов тестируемого оборудования;
- предоставляет возможность оператору определять все неисправности по признакам проявления дефекта;
- организует сбор, обработку, накопление и хранения данных.
Контрольно-проверочный комплекс имеет несколько режимов работы, в том числе:
1) автоматический режим проверки;
2) ручной режим проверки;
3) режим встроенного контроля работоспособности комплекса.
Работа комплекса основана на:
- измерении постоянного напряжения;
- измерении переменного напряжения;
- измерении постоянного тока;
- измерении переменного тока;
- измерении сопротивления;
- измерении емкости;
- формировании однофазных/трехфазных напряжений 0 В до 36 В, частотой 400 Гц;
- формировании однофазного напряжения 115 В, частотой 400 Гц;
- формировании постоянного напряжения в диапазоне от 0 В до 27 В;
- формировании сопротивления электрическому току;
- формировании частоты вращения;
- измерении надежности контактной системы.
При работе комплекса формируется совокупность тестовых сигналов, в соответствии с техническими условиями на контролируемую аппаратуру. Каждой совокупности тестовых сигналов соответствует совокупность эталонных сигналов на выходах объектов контроля (сигналы отклика на подаваемые тесты). Данные об эталонных значениях параметров совокупностей тестовых сигналов и параметров, соответствующих им эталонных сигналов отклика заносят в базу данных компьютера. В дальнейшем (при контроле соответствующих объектов контроля) тесты перед началом контроля заносят в соответствующие модули блока измерительного 2. Затем в соответствии с алгоритмом проверки объекта контроля, компьютерная программа инициализирует тестовые сигналы на выходах соответствующих модулей блока измерительного 2, а параметры сигналов отклика (полученные с помощью соответствующих модулей) сравнивают с эталонными значениями, занесенными ранее в базу данных компьютера при программировании тестов. Если отклонения измеренных параметров от эталонных находятся в пределах установленных допусков, объект контроля считается годным. При отклонении измеренных параметров за пределы допусков объект контроля признается неисправным и производится диагностика неисправностей.
Перед проведением проверки очередного объекта контроля оператор на персональном компьютере с программным обеспечением 47 выбирает программу, соответствующую определенному режиму проверки. Через преобразователь интерфейсов 48 персональный компьютер с программным обеспечением 47 задает команды для модулей с целью формирования на их выходах тестовых сигналов. Сформированные тестовые сигналы через шину сигнальную 23 подаются посредством разъемов сигнальных 51 на соответствующие разъемы проверяемого оборудования. Сигнал отклика через разъемы сигнальные 51 и шину сигнальную 23 поступает на соответствующие модули из состава блока измерительного 2, которые преобразуют сигнал и возвращают через шину интерфейсную 22 и преобразователь интерфейсов 48 на персональный компьютер с программным обеспечением 47.
Комплекс обеспечивает выполнение функций поверки приборов в соответствии с действующей нормативной документацией, сбора, обработки, накопления и хранения результатов проверок, вывода результатов проверок, ведения базы данных по каждому тестируемому прибору. Все измеренные величины при помощи программного обеспечения для каждого типа прибора проверяемого оборудования отображаются на экране монитора, а также сохраняются в базе данных для данного типа прибора и могут быть использованы для проверки его работоспособности в процессе эксплуатации прибора.