УНИВЕРСАЛЬНАЯ КОРАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Данная полезная модель является управляющей системой, предназначена для сбора информации от внешних источников, последующей ее обработки и обеспечения использования разнотипных объектов управления. Полезная модель относится к вычислительной технике.
Известна корабельная управляющая система [1], состоящая из нескольких электронно-вычислительных машин (ЭВМ), системных интерфейсных магистралей, мультиплексных каналов информационного обмена (МКИО). Основным недостатком этой системы является отсутствие аппаратных средств сопряжения с объектами управления (ОУ) и системами обеспечивающими использование ОУ.
Известна многопроцессорная корабельная управляющая вычислительная система [2], предназначенная для сбора информации и выработки заданий для объектов управления и содержащая аппаратно-программный контур сопряжения с источниками информации (АПКС с ИИ), аппаратно-программный комплекс сопряжения с объектами управления (АПКС с ОУ), построенные на базе ЭВМ, устройство отображения (монитор), клавиатуру, координатно-указательное устройство (сенсорный манипулятор), локальные сети и сети системные. Основными недостатками этой системы являются:
- отсутствие резерва АПКС с ИИ,, системных сетей, что значительно снижает показатели надежности системы;
- отсутствие встроенных имитаторов ОУ не позволяет оперативно проверить работоспособность системы;
- система не обеспечивает управления разнотипными ОУ - нет универсальности.
- Известна корабельная автоматизированная система управления [3], содержащая центральный прибор управления и связи с внешними системами, резервированные магистрали локальной вычислительной сети и два прибора связи с объектами управления. Данной системе присущи основные недостатки системы [2] и, помимо этого, данная система не обеспечивает одновременного использования большого количества ОУ.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой универсальной корабельной системе управления является корабельная система выработки данных и управления [4], содержащая накопитель, пульт управления (ПУ), устройство сопряжения с источниками информации и обеспечивающими системами - аппаратно-программный контур сопряжения
с источниками информации и обеспечивающими системами (АПКС с ИИ и ОС), внешнюю радиальную информационную сеть (ВРИС), два устройства сопряжения с ОУ - аппаратно-программного контура сопряжения с ОУ (АПКС с ОУ), восемь каналов ввода-вывода и имитатор ОУ, в которой:
- в состав ПУ входят сенсорный манипулятор, ключи блокировки, клавиатура, НГМД, монитор;
- в состав ВРИС входят первый и второй коммутаторы ВРИС и радиальные каналы связи;
- АПКС с ИИ и ОС состоит из двух микропроцессорных вычислительных устройств (ЭВМ), каждое из которых содержит центральный процессор (ЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), контроллер мультиплексного канала информационного обмена (МКИО), контроллер релейного обмена (РО), два контроллера ВРИС, две локальные сети (ЛС), и двух комплектов блоков сопряжения, каждый из которых содержит три блока МКИО и один блок РО;
- каждый АПКС с ОУ содержит ЭВМ, состоящую из ЦП, контроллера каналов ARINC, ОЗУ, ППЗУ, двух контроллеров ВРИС и двух ЛС, комплект блоков сопряжения, содержащего четыре блока канала ARINC;
- каждый канал ввода-вывода содержит блок блокировки цепей связи (ЦС), модуль контроля аналоговых параметров, коммутатор цепей связи и блок усилителей релейных сигналов (PC).
Основными недостатками системы - прототипа являются:
- невозможность взаимодействовать с разнотипными ОУ;
- малое количество одновременно подготавливаемых к работе ОУ;
- перегрузка ВРИС при данной организации системы и, как следствие, невозможность одновременной подготовки к работе и использования большого количества ОУ.
Целью заявляемого технического решения является создание универсальной корабельной системы управления, обеспечивающей управление разнотипными ОУ с одновременным значительным увеличением числа данных ОУ подготавливаемых к работе.
Указанная цель достигается тем, что в универсальную корабельную систему управления, состоящую из накопителя, пульта управления, ВРИС, АПКС с ИИ и ОС, двух АПКС с ОУ, восьми каналов ввода-вывода и имитатора ОУ, дополнительно введены цифровой вычислительный комплекс (ЦВК), состоящий из первого и второго коммутаторов и первой и второй ЭВМ, каждая из которых содержит основной ЦП (ОЦП), контролирующий ЦП (КПП), схему сравнения, первую и вторую ЛС, контроллер управления резервом, адаптер ЛС, первое и второе ППЗУ, первое и второе ОЗУ, контроллер НГМД, контроллер сенсорного манипулятора, первый и второй контролеры ВРИС, контроллер накопителя, контроллер монитора,
видеопамять, программируемый таймер, контроллер прямого доступа к памяти (ПДП), контроллер прерываний и контроллер клавиатуры, первая и вторая сети мультиплексного последовательного интерфейса (СМПИ), (n-2) АПКС с ОУ и ИУ (исполнительное устройство), в данном случае и далее n≥8, 4 n устройств питания ОУ, каждое из которых содержит устройство управления питанием ОУ, фильтр импульсных коммутационных перенапряжений (ИКП) и преобразователь напряжения 220/27, 4п блоков идентификации ОУ, (4n-8) каналов ввода-вывода и (n-1) имитаторов ОУ, причем:
- в АПКС с ИИ и ОС введены первый и второй блоки СМПИ, первая (вторая) ЭВМ АПКС с ИИ и ОС дополнена адаптером ЛС, вторым ОЗУ, вторым ППЗУ, программируемым таймером, контроллером прямого доступа к памяти (ПДП), контроллером прерываний, вторым контроллером МКИО и контроллером аналого-цифровых преобразователей (АЦП), первый (второй) комплект блоков сопряжения дополнен четвертым и пятым блоками МКИО, первым, вторым и третьим блоками АЦП;
- АПКС с ОУ дополнением ЭВМ адаптером ЛС, вторым ОЗУ, программируемым таймером, контроллером ПДП, контроллером прерываний, первым и вторым контроллерами РО, первым и вторым контроллерами МКИО, синхронизатором, вторым ППЗУ и контроллером АЦП, а группы блоков сопряжения первым, вторым, третьим и четвертым блоками PC, первым, вторым, третьим и четвертым блоками МКИО, первым, вторым и третьим блоками АЦП, блоком РО и первым и вторым блоками СМПИ преобразован в АПКС с ОУ и ИУ, при этом ВРИС через первый и второй коммутаторы ВРИС и радиальные каналы связи сопрягает между собой первую (вторую) ЭВМ ЦВК, первую (вторую) ЭВМ АПКС с ИИ и ОС и ЭВМ АПКС с ОУ и ИУ, в ЦВК первый коммутатор через первый вход сопрягается с выходом накопителя, через второй и третий вход - с выходами сенсорного манипулятора и клавиатуры ПУ, через четвертый и пятый входы - с первыми выходами контроллеров управления резервом первой и второй ЭВМ, через первый, второй и третий выходы - с входами контроллера накопителя, контроллера сенсорного манипулятора и контроллера клавиатуры первой ЭВМ, а через четвертый, пятый и шестой выходы - с входами контроллера накопителя, контроллера сенсорного манипулятора и контроллера клавиатуры второй ЭВМ, второй коммутатор через первый и третий входы сопрягается соответственно со вторым выходом контроллера управления резервом и выходом контроллера монитора первой ЭВМ, через второй и четвертый входы - со вторым выходом контролера управления резервом и выходом контроллера монитора второй ЭВМ, через входы-выходы сопрягает НГМД ПУ с контроллерами НГМД первой и второй ЭВМ и выходом связан с входом монитора ПУ, в первой (второй) ЭВМ ЦВК схема сравнения связана с ОЦП и КПП и через первую ЛС сопрягает их с первым и вторым ОЗУ, первым ППЗУ, контроллером монитора, программируемым таймером, контролером ПДП, контроллером прерываний и контроллером
клавиатуры, а через адаптер ЛС и вторую ЛС обеспечивает взаимодействие ОЦП и КЦП с контроллером управления резервом, вторым ППЗУ, контроллером НГМД, контролером сенсорного манипулятора, контроллером накопителя и первым и вторым контроллерами ВРИС, имеющих вход-выход на ВРИС, контроллер монитора двунаправленной связью сопрягается с видеопамятью, в ПУ выход ключей блокировки связан с входом клавиатуры, в АПКС с ИИ и ОС выход первого блока СМПИ связан с входом первой СМПИ, выход второго блока СМПИ - с входом второй СМПИ, в первой (второй) ЭВМ АПКС с ИИ и ОС ЦП через первую локальную сеть сопрягается с первым и вторым ОЗУ, первым ППЗУ, программируемым таймером, контроллером ПДП, контроллером прерываний, а через адаптер ЛС и вторую локальную сеть - с первым и вторым контроллерами МКИО, вторым ППЗУ, контроллером РО, контроллером АЦП и первым и вторым контролерами ВРИС, выход первого контроллера МКИО связан с входом первого (второго) блока СМПИ, первый, второй и третий входы - выходы первого контроллера МКИО, первый, второй входы - выходы второго контроллера МКИО соответственно через первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки МКИО первой (второй) группы блоков сопряжения последовательно соединены с входами-выходами внешних источников информации, вход-выход контроллера РО через блок РО, первый, второй и третий входы контроллера АЦП соответственно через первый, второй и третий блоки АЦП объединяются с соответствующими блоками второй группы блоков сопряжения и связаны с внешними входом-выходом и выходами обеспечивающих систем, входы-выходы первого и второго контроллеров ВРИС связаны с соответствующими входами-выходами первого и второго коммутаторов ВРИС, в каждом АПКС с ОУ и ИУ в ЭВМ через первую ЛС первое и второе ОЗУ, первое ППЗУ, программируемый таймер, контроллер ПДП, контроллер прерываний взаимодействуют с ЦП, который через адаптер ЛС и вторую ЛС сопрягается с первым и вторым контроллерами РО, первым и вторым контроллерами МКИО, вторым ППЗУ, контроллером АЦП, первым и вторым контроллерами ВРИС и контроллером каналов ARINC, имеющим двунаправленную связь с синхронизатором, входы-выходы и входы первого контроллера релейного обмена, входы-выходы первого контроллера мультиплексного канала информационного обмена и контроллера каналов ARINC составляют четыре группы связей, каждая из которых поступает на выход блока идентификации объектов управления и первый вход-выход блока релейных сигналов, блока мультиплексного канала информационного обмена, блока канала ARINC первого, второго, третьего и четвертого каналов сопряжения, каждый из которых имеет связь с устройством управления питанием ОУ устройства питания ОУ, модулем контроля аналоговых параметров и блоком блокировки каналов ввода-вывода, первый, второй и третий входы контроллера АЦП связаны соответственно с выходом первого, второго и
третьего блоков АЦП, входы которых совместно с вторым входом-выходом блока РО образуют канал связи с ИУ, второй контроллер РО имеет двунаправленную связь с блоком РО, второй контроллер МКИО первым и вторым входами сопрягается с выходом первого и второго блоков СМПИ, которые, в свою очередь, соответственно сопрягаются с первой и второй СМПИ, первый и второй контроллеры ВРИС через радиальные каналы связи сопрягаются соответственно с первым и вторым коммутаторами ВРИС, в устройстве питания ОУ фильтр ИКП первым и вторым входом связан с первой и второй сетями первичного питания, выходом- с входом преобразователя напряжения 220/27, двунаправленная связь которого поступает на устройство управления питанием ОУ, а выход - на первый вход блока усилителей PC канала ввода-вывода, в канале ввода-вывода второй вход усилителей PC связан с выходом коммутатора, а выход является составной частью канала сопряжения с ОУ, коммутатор первой двунаправленной связью сопрягается с блоком блокировки, второй - с ОУ, а третьей - с имитатором ОУ, выход блока блокировки связан с входом модуля контроля аналоговых параметров.
Современное оснащение кораблей предусматривает использование различного типа ОУ, отличающихся назначением и тактико-техническими характеристиками. Эффективность использования ОУ в значительной степени зависит от количественного состава этих ОУ, одновременно задействованных в работе.
Создание универсальных корабельных систем управления, способных обеспечивать использование ОУ различных типов и в большом количестве, является в настоящее время актуальной задачей.
В предлагаемой ПМ «Универсальная корабельная система управления» решение поставленных задач достигается за счет:
- введения в структуру системы устройств, обеспечивающих определение типа ОУ и взаимодействие с ними (блок идентификации ОУ, контроллер РО, блоки МКИО, блоки каналов ARINC, синхронизатор и другие);
- перераспределение функций подготовки ОУ к использованию между ЦВК АПКС с ИИ и ОС, АПКС с ОУ и ИУ (ввод первой и второй СМПИ и блоков сопряжения с ними);
значительного расширения функциональных возможностей вычислительных устройств (ЦВК и ЭВМ периферийных контуров) системы и т.д.
Введение указанных элементов и связей позволило создать систему с большими функциональными возможностями и рациональной структурой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг.1-фиг.5), на которых изображены структурные схемы системы и ее элементов:
на фиг.1
- структурная схема системы;
на фиг.2
- структурная схема ЭВМ ЦВК;
на фиг.3
- структурная схема ЭВМ и блоков сопряжения АПКС с ИИ и ОС;
на фиг.4
- структурная схема АПКС с ОУ и ИУ;
на фииг.5
- структурная схема ЭВМ и блоков сопряжения АПКС с ОУ и ИУ.
На фиг.1 обозначены:
1
- накопитель;
2
-ПУ;
3
-ЦВК;
4
- АПКС с ИИ и ОС;
5
-ВРИС;
6.1
- первая СМПИ;
6.2
- вторая СМПИ;
7.1-7.n
- АПКС с ОУ и ИУ;
8.1-8.4n
- устройство питания ОУ;
9.1-9.4n
- блок идентификации ОУ;
10.1-10.4n
- канал ввода-вывода;
11.1-11.n
- имитатор ОУ;
12
- ключи блокировки;
13
- сенсорный манипулятор;
14
- клавиатура;
15
-НГМД;
16
- монитор;
17.1
- первая группа блоков сопряжения АПКС с ИИ и ОС;
17.2
- вторая группа блоков сопряжения АПКС с ИИ и ОС;
18
- первый коммутатор ЦВК;
19
- второй коммутатор ЦВК;
20.1
- первый блок СМПИ АПКС с ИИ и ОС;
20.2
- второй блок СМПИ АПКС с ИИ и ОС;
21.1
- первая ЭВМ ЦВК;
21.2
- вторая ЭВМ ЦВК;
22.1
- первая ЭВМ АПКС с ИИ и ОС;
22.2
- вторая ЭВМ АПКС с ИИ и ОС;
23.1
- первый коммутатор ВРИС;
23.2
- второй коммутатор ВРИС.
На фиг.2 обозначены:
24.1
-ОЦП;
24.2
-КЦП;
25
- схема сравнения;
26.1
- первое ОЗУ;
27.1
- второе ОЗУ;
28.1
- первое ППЗУ;
29
- контроллер монитора;
30
- видеопамять;
31.1
- программируемый таймер;
32.1
- контроллер ПДП;
33.1
- контроллер прерываний;
34
- контроллер клавиатуры;
35
- контроллер управления резервом;
36.1
- адаптер ЛС;
37.1
- второе ППЗУ;
38
- контроллер НГМД;
39
- контроллер сенсорного манипулятора;
40.1
- первый контроллер ВРИС;
40.2
- второй контроллер ВРИС;
41
- контроллер накопителя;
42.1
- первая ЛС;
43.1
- вторая ЛС.
На фиг.3 обозначены:
24.3
- ЦП;
26.2
- первое ОЗУ;
27.2
- второе ОЗУ;
28.2
- первое ППЗУ;
31.2
- программируемый таймер;
32.2
- контроллер ПДП;
33.2
- контроллер прерываний;
37.2
- второе ППЗУ;
40.3
- первый контроллер ВРИС;
40.4
- второй контроллер ВРИС;
42.2
- первая ЛС;
43.2
- вторая ЛС;
44.1
- первый контроллер МКИО;
44.2
- второй контроллер МКИО;
45.1
- контроллер РО;
46.1
- контроллер АЦП;
47.1
- первый блок МКИО;
47.2
- второй блок МКИО;
47.3
- третий блок МКИО;
47.4
- четвертый блок МКИО;
47.5
- пятый блок МКИО;
48.1
- блок РО;
49.1
- первый блок АЦП;
49.2
- второй блок АЦП;
49.3
- третий блок АЦП.
На фиг.4 обозначены:
8.1
- первое устройство питания ОУ;
8.2
- второе устройство питания ОУ;
8.3
- третье устройство питания ОУ;
8.4
- четвертое устройство питания ОУ;
9.1
- первый бок идентификации ОУ;
9.2
- второй блок идентификации ОУ;
9.3
- третий блок идентификации ОУ;
9.4
- четвертый блок идентификации ОУ;
10.1
- первый канал ввода-вывода;
10.2
- второй канал ввода-вывода;
10.3
- третий канал ввода-вывода;
10.4
- четвертый канал ввода-вывода;
50
-ЭВМ;
51
- блоки сопряжения;
52
- блок блокировки;
53
- коммутатор;
54
- модуль контроля аналоговых параметров;
55
- усилители PC;
56
- устройство управления питанием ОУ;
57
- фильтр ИКП;
58
- преобразователь напряжения 220/22.
На фиг.5 обозначены:
2
20.3
- первый блок СМПИ;
20.4
- второй блок СМПИ;
24.4
-ЦП;
26.3
- первое ОЗУ;
27.3
- второе ОЗУ;
28.3
- первое ППЗУ;
31.3
- программируемый таймер;
32.3
- контроллер ПДП;
33.3
- контроллер прерываний;
36.3
- адаптер ЛС;
37.3
- второе ППЗУ;
40.5
- первый контроллер ВРИС;
40.6
- входной контроллер ВРИС;
44.3
- первый контроллер МКИО;
44.4
- второй контроллер МКИО;
45.2
- первый контроллер РО;
45.3
- второй контроллер РО;
46.2
- контроллер АЦП;
48.2
- блок РО;
49.4
- блок АЦП;
49.5
- блок АЦП;
49.6
- блок АЦП;
51
- блоки сопряжения;
59
- синхронизатор;
60
- контроллер каналов ARINC;
61
- блок PC;
62
- блок канала ARINC;
63.1
- первый канал сопряжения;
63.2
- второй канал сопряжения;
63.3
- третий канал сопряжения;
63.4
- четвертый канал сопряжения.
На фиг.1 ВРИС 5 через первый 23.1 (второй 23.2) коммутаторы ВРИС сопрягает между собой первую 21.1 (вторую 21.2) ЭВМ ЦВКЗ, первую 22.1 (вторую 22.2) ЭВМ АПКС с ИИ и ОС4 и АПКС с ОУ и ИУ 7.1-7.n, в ЦВКЗ первый коммутатор 18 через первый вход сопрягается с выходом накопителя 1, через второй и третий входы - с выходами сенсорного манипулятора 13 и клавиатуры 14, через четвертый и пятый входы - с вторыми выходами первой 21.1 и второй 21.2 ЭВМ, через первый, второй и третий выходы - с первым, вторым и третьим входами первой 21.1 ЭВМ, а через четвертый,
пятый и шестой выходы - с первым, вторым и третьим входами второй 21.2 ЭВМ, второй коммутатор 19 через первый и третий входы сопрягается соответственно с третьим и первым выходами первой 21.1 ЭВМ, через второй и четвертый входы - с первым и третьим выходами второй 21.2 ЭВМ, через первый, второй и третий вход-выход сопрягается с входом-выходом НГМД 15, первой 21.1 и второй 21.2 ЭВМ и выходом связан с входом монитора 16, выход ключей блокировки 12 связан с входом клавиатуры 14, в АПКС с ИИ и ОС первая 17.1 и вторая 17.2 группы блоков сопряжения через внешние связи взаимодействуют с источниками информации и обеспечивающими системами, а внутренними двунаправленными связями сопрягаются соответственно с первой 22.1 и второй 22.2 ЭВМ, каждая из которых имеет выход на соответствующий первый 20.1 и второй 20.2 блоки СМПИ, первая 6.1 и вторая 6.2 СМПИ сопрягают выход первого 20.1 и второго 20.2 блоков СМПИ с входами АПКС с ОУ и ИУ 7.1-7.n, имеющих внешние связи с ОУ 1-4п, ИУ 1-п и сетями внешнего питания 1 и 2.
На фиг.2 в первой 21.1 (второй 21.2) ЭВМ схема сравнения 25 имеет двунаправленные связи с ОЦП 24.1 и КЦП 24.2 и через первую 40.1 ЛС сопрягает их с первым 26.1 и вторым 27.1 ОЗУ, первым 28.1 ППЗУ, контроллером монитора 29, выход которого поступает на третий (четвертый) вход блока 19 (фиг.1), программируемым таймером 31.1, контроллером ПДП 32.1, контроллером прерываний 33.1 и контроллером клавиатуры 34, вход которого связан с третьим (шестым) выходом блока 18 (фиг.1), а через адаптер ЛС 36.1 и вторую ЛС 43.1 обеспечивает взаимодействие ОЦП 24.1 и КЦП 24.2 с контроллером управления резервом 35, первый выход которого связан с четвертым (пятым) входом блока 18 (фиг.1), а второй - с первым (вторым) входом блока 19 (фиг.1), вторым ППЗУ 37.1, контроллером НГМД 38, связанным второй (третьей) двусторонней связью с блоком 19 (фиг.1), контроллером сенсорного манипулятора 39, через вход сопрягающегося с вторым (пятым) выходом блока 18 (фиг.1), контроллером накопителя 41, вход которого поступает на первый (четвертый) выход блока 18 (фиг.1) и первым 40.1 и вторым 40.2 контроллерами ВРИС, имеющими двунаправленную связь с ВРИС 5 (фиг.1), контролер монитора 29 имеет двунаправленную связь с видеопамятью 30.
На фиг.3 в первой 22.1 (второй 22.2) ЭВМ ЦП 24.3 через первую 42.2 ЛС сопрягается с первым 26.2 и вторым 27.2 ОЗУ, первым 28.2 ППЗУ, программируемым таймером 31.2, контролером ПДП 32.2, контроллером прерываний 33.2, а через адаптер ЛС 36.2 и вторую 43.2 ЛС - с первым 44.1 и вторым 44.2 контроллерами МКИО, вторым 37.2 ППЗУ, контроллером РО 45.1, контроллером АЦП 46.1 и первым 40.3 и вторым 40.4 контроллерами ВРИС, имеющими двунаправленные связи с блоками 23.1 и 23.2 (фиг.1), первый 44.1 контролер МКИО имеет выход на блок 20.1 (20.2) и двунаправленные связи с первым 47.1, вторым 47.2 и третьим 47.3 блоками
МКИО, второй 44.2 контроллер МКИО имеет двунаправленные связи с четвертым 47.4 и пятым 47.5 блоками МКИО, контроллер РО 45.1 двунаправленной связью сопрягается с блоком РО 48.1, а контроллер АЦП 46.1 первым, вторым и третьим входами связан с выходом соответственно первого 49.1, второго 49.2 и третьего 49.3 блоков АЦП, из первой 17.1 (второй 17.2) группы блоков сопряжения первый -пятый 47.1 -47.5 блоки МКИО внешними двунаправленными связями сопрягаются с источниками информации, а блок РО 48.1 и первый 49.1, второй 49.2 и третий 49.3 блоки АЦП объединяясь с соответствующими блоками второй группы блоков сопряжения, сопрягаются с обеспечивающими системами.
На фиг.4 ЭВМ 50 двунаправленными связями сопрягается с первым 23.1 и вторым 23.2 блоками (фиг.1) и группой блоков сопряжения 51, которая в свою очередь, первым и вторым входом сопрягается с выходом блоков 6.1 и 6.2 (фиг.1) и четырьмя группами входов, входов-выходов - соответственно с выходом блоков идентификации 9.1-9.4 (9. (4n-3) - 9.4n) и модулей контроля аналоговых параметров 54 каналов ввода-вывода 10.1-10.4 (10. (4n-3) - 10,-4n) и входами-выходами блоков блокировки 52 каналов ввода-вывода 10.1-10.4 (10. (4n-3) - 10.4n) и устройств управления питанием ОУ 56 устройств питания ОУ 8.1-8.4 (8. (4n-3) - 8.4n), в каждом канале ввода-вывода 10.1-10.4n блок блокировки 52 первым выходом связан с входом блока идентификации 9. (4n-3) -9.4n, вторым выходом - с входом модуля контроля аналоговых параметров 54, а входом-выходом - с первым входом-выходом коммутатора 53, вторые входы-выходы которого поступают на блоки 11.1-11.n, а третьи - на ОУ 1-ОУ 4п, первый вход усилителей РС55 связан с выходом коммутатора 53, второй вход - с выходом преобразователя 220/27 58 устройства питания ОУ 8.1-8.4 (8. (4n-3) - 8.4n), а выход -поступает в канал связи с ОУ1-ОУ4n, в устройстве питания ОУ 8.1 (8.2-8.4n) устройство управления питанием ОУ 56 имеет двунаправленную связь с преобразователем напряжения 220/27 58, вход которого связан с выходом фильтра ИКП 57, на вход которого поступает первая и вторая сети первичного питания.
На фиг.5 в ЭВМ 50 ЦП 24.4 через первую 42.3 ЛС взаимодействует с первым 26.3 и вторым 27.3 ОЗУ, первым 28.3 ППЗУ, программируемым таймером 31.3, контроллером ПДП 32.3, контроллером прерываний 33.3, а через адаптер ЛС 36.3 и вторую 43.3 ЛС с первым 45.2 и вторым 45.3 контроллерами РО, первым 44.3 и вторым 44.4 контроллерами МКИО, контроллером каналов ARINC 60, имеющим двунаправленную связь с синхронизатором 59, вторым 37.3 ППЗУ, контроллером АЦП 46.2 и первым 40.5 и вторым 40.6 контроллерами ВРИС, имеющими двунаправленную связь соответственно с блоками 23.1 и 23.2 (фиг.1), первый 45.2 контролер РО, первый 44.3 контроллер МКИО и контроллер каналов ARINC 60 первыми -четвертыми входами-выходами и входами (первый 45.2 контроллер РО) сопрягаются соответственно с входом-выходом блока PC 61, блока МКИО
47.6, блока канала ARINC 62 и выходом блока идентификации ОУ 9.1(9.2-9.4n), вторые входы-выходы блока PC 58, блока МКИО 42.6, блока каналов ARINC 62 образующих первый 63.1, второй 63.2, третий 63.3 и четвертый 61.4 каналы сопряжения организуют связь каналов сопряжения 63.1, 63.2, 63.3, 63.4 соответственно с блоками 8.1-8.4n и 10.1-10.4n (фиг.4), первый, второй и третий входы контролера АЦП 46.2 связаны соответственно с выходом первого 49.4, второго 49.5 и третьего 46.6 блоков АЦП, а второй 45.3 контролер РО двунаправленной связью сопрягается с блоком РО 48.2, вход первого 49.4, второго 49.5, третьего 49.6 блоков АЦП и вход-выход блока РО 43.2 организуют канал связи с ИУ1 (ИУ2-ИУn), первый и второй входы второго 44.4 контроллера МКИО связаны соответственно с выходом первого 20.3 и второго 20.4 блоков СМПИ, входы которых сопрягаются с выходами блоков 6.1 и 6.2 (фиг.1).
Предлагаемая универсальная корабельная система управления работает следующим образом.
На систему подается первичное питание и по соответствующей команде оператор пульта управления 2 с помощью органов управления данного пульта осуществляет включение системы. Включение (выключение) системы, как и все действия оператора, защищены от несанкционированных проявлений ключами блокировки 12.
При подаче питания первая 21.1 и вторая 21.2 ЭВМ ЦВКЗ первая 22.1 и вторая 22.2 ЭВМ АПКС с ИИ и ОС4 и ЭВМ50 каждого АПКС с ОУ и ИУ 7.1-7.n по соответствующим программам осуществляют самопроверку и проверку сопрягаемой с ними аппаратуры.
Ведущими в системе являются первая 21.1 или вторая 21.2 ЭВМ ЦВКЗ, которые на состязательных условиях определяют какая из них будет основной, а какая резервной. Для данных ЭВМ возможен и принудительный вариант задания режима работы. Основная 21.1 (21.2) ЭВМ опрашивает результаты тестирования остальных узлов системы и формирует рабочую конфигурацию.
Система предусматривает следующие виды использования, задаваемые с клавиатуры 14 ПУ2:
- практическое использование (ПИ);
- комплексные проверки (КИ);
- автономные проверки (АП).
Эти виды использования охватывают все ситуации, которые могут возникнуть в период эксплуатации системы. Основным видом использования является ПИ. При его реализации система взаимодействует с реальными корабельными системами, объектами управления и исполнительными устройствами. КП позволяют осуществлять взаимодействие системы как с реальными источниками и потребителями, так и с их имитаторами. Данный вид использования необходим при проведении парных стыковочных испытаний с
той или иной корабельной системой, объектом управления или исполнительным устройством. Необходим данный вариант использования системы и при поиске неисправностей на стыке между системами.
АП позволяют автономно определять готовность системы к работе, осуществлять поиск неисправностей внутри системы и повседневное ее обслуживание. АП проводятся только с имитаторами внешних систем.
Каждый вид использования системы подразумевает ее функционирование в следующих режимах:
- «Ввод»;
- «Практический»;
- «Регламентный».
Режим «Аварийный выброс» выполняется только при ПИ. Задание режима работы осуществляется с клавиатуры 14 ПУ2 оператором.
В режиме «Ввод»:
- задается тип ОУ, предназначенных для работы;
- определяется состав и состояние ОУ в ИУ;
- в зависимости от типа ОУ считываются с накопителя 1 задания;
- решаются задачи эффективности использования ОУ;
- контролируются нормальные условия использования ОУ;. В режиме «Регламентный»:
- снимается блокировка цепей связи с задействованных в режиме ОУ;
- осуществляется контроль исходных аналоговых параметров ОУ;
- выполняется временная диаграмма проверки и подготовки ОУ;
- по ходу подготовки на борт ОУ выдается цифровая циклическая информация и задания, выдаются разовые команды, ведется контроль их исполнения и постоянно идет контроль аналоговых параметров ОУ;
- осуществляется проверка ИУ;
- циклически идет опрос источников информации. Режим заканчивается принятием от ОУ, назначенных к работе, сигнала «Изделие исправно».
В режиме «Практический»:
- выполняются все операции режима «Регламентный»;
- проводится подготовка ИУ к использованию ОУ;
- проводится использование ОУ;
- блокируются цепи связи с ОУ.
Режим «Аварийный выброс» проводится только при возникновении нештатных ситуаций с ОУ.
При функционировании системы отдельные ее узлы выполняют следующие функции:
- накопитель 1 - осуществляет хранение и передачу в ЦВКЗ заданий для ОУ;
- ПУ2 - блокирует несанкционированные действия оператора (ключи блокировки 12), обеспечивает диалог оператора с системой, ввод исходной информации (сенсорный манипулятор 13, клавиатура 14), хранение задокументированной информации результатов работы системы (НГМД) и отображает информацию по ходу выполнения режима;
- ЦВКЗ - является ядром системы и через первый коммутатор 18 обеспечивает взаимодействие накопителя 1, сенсорного манипулятора 13 и клавиатуры 14 с первой 21.1 (второй 21.2) ЭВМ, через второй коммутатор 19 осуществляет связь первой 21.1 (второй 21.2) ЭВМ с НГМД 15 и монитором 16, формирует рабочую конфигурацию системы по исходной информации от накопителя 1, клавиатуры 14 и АПКС с ИИ и ОС4, формирует задание для ОУ, распределяет информацию между АПКС с ОУ и ИУ 7.1-7.П, принимает информацию от АПКС с ОУ и ИУ 7.1-7.n о ходе выполнения режима и т.д., обобщая упомянутое - организует работу системы;
- АПКС с ИИ и ОС4 - через первую 17.1 (вторую 17.2) группу блоков сопряжения организует считывание информации от внешних источников и взаимодействие с обеспечивающими системами первой 22.1 (второй 22.2) ЭВМ, выдачу циклической информации через первый 20.1 (второй 20.2) блок СМПИ в первую 6.1 (вторую 6.2) СМПИ и взаимодействует с ЦВКЗ;
- ВРИС5 - через первый 23.1 (второй 23.2) коммутатор ВРИС и радиальные каналы связи организует взаимодействие ЦВКЗ, АПКС с ИИ и ОС4 и АПКС с ОУ и ИУ 7.1-7.n между собой;
- АПКС с ОУ и ИУ 7.1 (7.2-7.n) - формирует временную диаграмму проверки и подготовки четырех ОУ и одного ИУ, организует и контролирует обмен информацией с ними, сообщает ЦВКЗ результаты взаимодействия с ОУ и ИУ;
- первая 6.1 (вторая 6.2) СМПИ обеспечивает передачу циклической информации от АПКС с ИИ и ОС4 в АПКС с ОУ и ИУ 7.1-7n.
В структуре всех ЭВМ системы можно выделить общую часть, обеспечивающую выполнение вычислительных процессов и процессов управления. Она состоит из ЦП 24.1 (24.2-24.4), первого 26.1 (26.2, 26.3) и второго 27.1 (27.2, 27.3) ОЗУ, первого 28.1 (28.2, 28.3) и второго 37.1 (37.2, 37.3) ППЗУ, программируемого таймера 31.1 (31.2, 31.3), контроллера ПДП 32.1 (32.2, 32.3), контроллера прерываний 33.1 (33.2, 33.3), адаптера ЛС 36.1 (36.2, 36.3) и первой 42.1 (42.2, 42.3) и второй 43.1 (43.2, 43.3) ЛС. К общей части относятся и первый 40.1 (40.3, 40.5) и второй 40.2 (40.4, 40.6) контроллеры ВРИС, обеспечивающие взаимодействия по ВРИС.
Отличительной частью каждой ЭВМ являются:
-для первой 21.1 (второй 21.2) ЭВМ:
схема сравнения 25 - организует контроль ОЦП 24.1;
контроллер монитора 29 - обеспечивает взаимодействие ЭВМ с монитором 16;
видеопамять 30 - обеспечивает отображение информации на мониторе 16;
контроллер управления резервом 35 - осуществляет переключение резерва в ЦВКЗ;
контроллер клавиатуры 34, контроллер НГМД38, контроллер сенсорного манипулятора 39 и контроллер накопителя 41 - обеспечивают взаимодействие ЭВМ соответственно с клавиатурой 14, НГМД 15, сенсорным манипулятором 13 и накопителем 1;
- для первой 22.1 (второй 22.2) ЭВМ:
первый 44.1 контроллер МКИО выдает информацию в первую 6.1 (вторую 6.2) СМПИ и совместно со вторым 44.2 контроллером МКИО -через первый-пятый 47.1-47.5 блоки МКИО - организуют прием данных от корабельных источников информации;
контролер РО 45.1 и контроллер АЦП 46.1 - соответственно через блок РО 48.1 и первый-третий 49.1-49.3 блоки АЦП осуществляют взаимодействие с обеспечивающей системой;
- для ЭВМ 50:
первый 45.2 контроллер РО, первый 44.3 контроллер МКИО и контроллер каналов ARINC 60 совместно с синхронизатором 59 -через блок PC 61, блок идентификации ОУ 9.1, блок МКИО 47.6 и блок канала ARINC 62 и соответствующие каналы ввода-вывода, устройство питания АОУ и блок идентификации ОУ, обеспечивают подготовку и проверку от одного до четырех ОУ или их имитаторов 55;
контроллер АЦП 46.2 и второй 45.3 контроллер РО - через первый-третий 49.4-49.6 блоки АЦП и блок РО 48.2 организуют подготовку ИУ1 (ИУ2-ИУn) к работе;
второй 44.4 контроллер МКИО - через первый 20.3 (второй 20.4) блок СМПИ осуществляет прием циклической информации от первой 6.1 (второй 6.2) СМПИ.
В каждом устройстве питания ОУ:
фильтр ИКП 57 защищает первичную сеть от импульсных коммутационных перенапряжений;
устройство управления питания ОУ 56, преобразователь 220/27 58, через усилители PC 55 канал ввода-вывода обеспечивают подачу питания на ОУ в процессе его подготовки.
В каждом канале ввода-вывода:
модуль контроля аналоговых параметров 54 анализирует состояние аналоговых сигналов, поступающих с ОУ и преобразует их в дискретные;
блок блокировки 52 согласно временной диаграмме взаимодействия с ОУ осуществляет подключение/отключение цепей связи с ОУ;
коммутатор 53 переключает цепи связи на ОУ или его имитатор.
Представленные материалы на полезную модель позволяют сделать заключение, что с учетом существующих технологий, наличия современной
элементной базы задача изготовления и использования универсальной корабельной системы управления имеет практическое решение и характеризует предлагаемую полезную модель как промышленно применимую.
Источники информации
1. Патент РФ №2163392, кл. GO6F 15/16, 2000 г.
2. Патент РФ №2174704, кл. GO6F 15/16, 2000 г.
3. Патент РФ на ПМ №27871, кл. GO6F 15/16, 2002 г.
4. Патент РФ на ПМ №41382, кл. GO6F 15/16, 2004 г.