КОМПЛЕКС КОНТРОЛЯ БОРТОВЫХ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
COMPLEX OF BOARD CABLE NETWORKS MONITORING

Изобретение относится к области технологического оборудования для контроля бортовых кабельных сетей (БКС) и кабельно-жгутовой продукции (КЖП) изделий ракетно-космической техники (РКТ) и может быть использовано для контроля параметров кабельных сетей линейной топологии и произвольной длины.
В настоящее время к контрольно-измерительному оборудованию для сборочных производств кабельно-жгутовой продукции предъявляются следующие основные требования:
- универсальность, которая заключается в возможности определения на одном стенде всех основных диагностируемых параметров кабельных сетей объекта;
- повышенная точность измерения диагностируемых параметров;
- повышенная производительность, то есть возможность оперативного диагностирования одновременно множества кабельных сетей;
- автоматическое задание параметров диагностики и обработка результатов диагностики.
Из патентной литературы известен довольно широкий спектр оборудования для контроля КЖП, а именно: для контроля сопротивления изоляции (RU №2170440 от 07.04.2007, G01R 31/08; RU №2200329 от 10.03.2003, G01R 27/16); контроля целостности электрических цепей (RU №2263324 от 09.06.2003, G01R 31/02; RU №2279101 от 30.01.2004, G01R 31/02); контроля разобщенности цепей (RU №2071607 от 19.04.1993. G01R 31/00); контроля сопротивления цепей (RU №2110075 от 13.03.1995, G01R 31/08; RU №2263925 от 08.11.2001, G01R 31/02).
В результате анализа данных технических решений необходимо отметить, что они направлены на выполнение частных задач контроля КЖП и не в состоянии осуществлять комплексную проверку кабельных цепей.
Известны стенды типа АСК МКИ (АО «Ижевский мотозавод «Аксион-Холдинг»), предназначенные в основном для определения электропараметров печатных плат и релейно-коммутационных изделий. Данные стенды имеют значительные габаритно-весовые характеристики и низкую точность измерения.
Известны установки контроля электрического монтажа серии «ЛИАНА» (ОАО «НПО «Радиан»). Данные установки являются многофункциональными, однако для контроля БКС требуют дополнительной адаптации - программной и аппаратной.
Кроме указанных выше, известному стендовому оборудованию присущ общий существенный недостаток, а именно невозможность прецизионного и производительного измерения параметров контролируемых цепей с работой в пределах параметров:
- сопротивление цепи 0,001-100 Ом;
- допустимый ток пробоя - 0,1 А.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному решению является стенд для проверки БКС СПК-07, эксплуатируемый в кабельном производстве с 1987 г. (черт. 922.65.170.00.00.000 ТО) - наиболее близкий аналог.
Стенд может функционировать в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах и обеспечивает контроль правильности электрического монтажа цепей, электрическую прочность изоляции, соответствие значения электрического сопротивления изоляции метрологической норме. Кроме того, стенд обеспечивает обнаружение: обрыва цепи; замыкания между цепями; замыкания цепей на корпус; нарушений электрической прочности изоляции и понижение ее сопротивления; неправильного подключения сетей при их монтаже. Проверка и контроль цепей осуществляется по заданной программе.
Стенд содержит модуль управления, блок ввода заданной программы испытаний, связанный с модулем управления и блоком оперативной памяти, коммутаторы, связанные с модулем управления и блоком оперативной памяти и имеющие возможность соединения с контролируемыми БКС, а также модуль вывода информации, включающий блок индикации и цифровое печатающее устройство и связанный с модулем управления и коммутаторами.
Однако данный стенд бракует цепи, сопротивление которых превышает 10 Ом, и не может быть доработан до величины отбраковки, задаваемой новыми техническими требованиями, указанными выше. К недостаткам наиболее близкого аналога относятся также низкие функциональные возможности, качество результатов контроля БКС, высокая трудоемкость и длительность цикла контроля.
Задачей настоящего изобретения является разработка комплекса контроля БКС, обеспечивающего оперативную и достоверную проверку качества БКС.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в комплексе контроля бортовых кабельных сетей, содержащем модуль управления, стыковочный модуль, модуль ввода заданных программ контроля, блок питания, новым является то, что модуль управления содержит вычислительный блок, связанный с модулем ввода, а также цифровой измеритель, тестер и приборный коммутатор-распределитель, связанные с вычислительным блоком, причем приборный коммутатор-распределитель имеет возможность связи с тестером и/или с цифровым измерителем, стыковочный модуль оснащен адресными коммутаторами, имеющими возможность соединения через кабельные адаптеры с контролируемыми кабелями и через реле посредством шин - с приборным коммутатором-распределителем по всем требуемым параметрам.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлена функциональная схема комплекса.
Комплекс контроля БКС включает модуль управления 1, содержащий цифровой мультисистемный вычислительный блок 2, связанный управляющей шиной (например, шиной EEEI-488 (GPIB) с цифровым управляемым источником питания адресного и приборного коммутаторов 3, высоковольтным тестером 4, приборным коммутатором-распределителем 5 и с цифровым измерителем 6.
Приборный коммутатор-распределитель 5 связан со стыковочным модулем 7, который содержит n-блоков 8 адресного коммутатора (каждый на 100 адресов). Входы 9 данных блоков образуют адресное поле стыковочного модуля (до 2000 входов подключения). Соединение каждого такого входа 9 с испытуемым кабелем осуществляется через кабельные адаптеры 10 блока кабельных адаптеров. Испытуемые кабели показаны позицией 11.
Комплекс функционирует в автоматическом режиме. Управление работой комплекса осуществляется оператором с модуля ввода 12, связанного с вычислительным блоком 2.
Каждый адресный коммутатор 8 связан со своими контактными реле К1, К2, К3.
Приборный коммутатор 5 содержит контактные реле P1, P2, P3, P4, P5.
Контакты реле К1 и К2 в замкнутом состоянии обеспечивают подключение модулей 8 к общей измерительной шине (на графических материалах показана как «Общая»).
Контакты реле P1, P2, P3, P4, P5 в замкнутом состоянии обеспечивают соединение находящихся в работе коммутаторов 8 с тестером 4 и измерителем 5. Соединение осуществляется через шины «+Р», «+1», «-Р», «-1».
Адресный и приборный коммутаторы включены в систему через гальванически развязанный интерфейс цифрового ввода-вывода.
Контроль БКС с использованием данного комплекса может быть осуществлен по следующим параметрам:
- наличие (отсутствие) контролируемой цепи;
- отсутствие (наличие) замыкания контролируемой цепи на другие цепи;
- отсутствие (наличие) замыкания контролируемой цепи на корпус;
- сопротивление изоляции контролируемой цепи выше (ниже) нормы;
- отсутствие (наличие) пробоя в контролируемой цепи;
- правильность коммутации между цепями (правильность подключения при электромонтаже на соединителях).
Комплексом могут быть проведены следующие виды испытаний кабельных изделий:
- контроль обтекания цепей (контроль наличия цепей и измерение их характеристик);
- контроль разобщенности цепей (контроль наличия замыканий цепей на другие цепи и на корпус соединителей);
- измерение сопротивления изоляции по постоянному току;
- измерение диэлектрической прочности изоляции по переменному или постоянному току;
- калибровка технологических цепей адресного и приборного коммутаторов (технологический режим).
Испытания могут быть проведены как в отношении всех указанных выше параметров, так и в отдельности для каждого из них.
Работа комплекса при контроле кабеля осуществляется следующим образом.
1. С модуля 12 оператором в соответствии с инструкциями вводятся:
- электрическая схема кабеля с описанием номинальных значений параметров контролируемых цепей;
- схема стыковки разъемов кабеля к соединителям стыковочного модуля с указанием типов кабелей-адаптеров;
- виды и профили испытаний для настройки контрольно-измерительных приборов.
2. Подстыковываются контролируемые кабели 11 к соединителям стыковочного модуля через адаптеры 9 в соответствии с введенной оператором электрической схемой.
3. С модуля 12 выполняется запуск программы проведения испытаний.
Программа управления процессом испытаний кабелей реализует временную циклограмму выдачи команд в каждом из видов испытаний, что приводит контактные группы реле адресного (К) и приборного (P) коммутаторов в состояния, соответствующие назначенным видам и профилям испытаний.
Ниже описывается логика и последовательность работы агрегатов комплекса при проверке кабелей по каждому из видов испытаний.
1. Исходное состояние (приведено на графических материалах):
- Адресный коммутатор:
a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение всех доступных модулей к общей измерительной шине.
b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных модулей к общей измерительной шине.
- Приборный коммутатор:
a. Контакты реле групп P1, P2 и P3 разомкнуты (измерительные приборы отключены, объединенная шина измерения «-» отключена от обшей шины.
b. Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
c. Контакты реле P5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной «-».
2. Контроль обтекания цепей (контроль наличия цепей и измерение их характеристик).
- Адресный коммутатор:
a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение адресов всех доступных блоков 8 к общей измерительной шине.
b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных блоков 8 к общей измерительной шине за исключением тех, которые отключаются от общей шины и подключаются с помощью контактов реле группы К3 к шинам «+» или «-», в соответствии со схемой кабеля и программой испытаний участка контрольной цепи.
c. При двухпроводном измерении (см. ниже) модули коммутаторов групп К1 и К2 работают независимо друг от друга. Количество независимых точек подключения контрольного кабеля - до 2000 тысяч. При четырехпроводном способе измерений модули коммутаторов группы К2 синхронизируются с модулями коммутаторов группы К1 (синхронно коммутируются одноименные адреса). Количество независимых точек подключения контрольного кабеля - до 1000 тысяч. Организация четырехпроводного способа измерений предполагает подключение контрольного кабеля к соединителям стыковочного модуля через четырехпроводные кабели-адаптеры.
- Приборный коммутатор:
a. Контакты реле групп P2 замкнуты (измеритель 6 подключен к измерительным шинам). Контакты реле групп P1 и P3 разомкнуты.
Возможны два способа измерения параметров цепей: двухпроводный и четырехпроводный.
b. Двухпроводный способ:
Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
c. Четырехпроводный способ:
Контакты реле группы P4 разомкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса разъединены), что в сочетании с четырехпроводной схемой коммутации адресов адресного коммутатора и применением четырехпроводных кабелей-адаптеров позволяет измерять напряжение и протекающий ток непосредственно на участке контролируемой цепи, исключая все погрешности, вносимые технологическими коммутационными цепями.
d. Контакты реле Р5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной «-».
3. Контроль разобщенности цепей (контроль наличия замыканий цепей на другие цепи и на корпус соединителей).
- Адресный коммутатор:
a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение адресов всех доступных блоков 8 к общей измерительной шине,
b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных блоков к общей измерительной шине за исключением тех, которые отключаются от общей шины и подключаются с помощью контактов реле группы К3 к шине «+» в соответствии со схемой кабеля и программой испытаний всей контрольной цепи (все контакты контрольной цепи локализуются на объединенной шине «+»). Контроль разобщенности цепей проводится только при двухпроводном способе измерения (при объединенных токовых и потенциальных шинах измерительного прибора независимо от типов применяемых кабелей-адаптеров).
c. При наличии замыкания проводится поиск замкнутых цепей путем их последовательного отключения от общей шины контактами реле группы К2 и подключения их к объединенной измерительной шине «+» с помощью контактов реле группы К3.
d. Для ускорения процесса поиска замкнутых цепей методом декадного деления используются контакты реле группы К1, отключающие от общей шины 100 адресов модуля одновременно.
- Приборный коммутатор:
a. Контакты реле групп P2 замкнуты (измерительный прибор подключен к измерительным шинам).
b. Контакты реле групп P3 замкнуты (общая шина подключается к объединенной измерительной шине «-»).
c. Контакты реле групп P1 разомкнуты.
d. В этом режиме используется только двухпроводный способ измерения. Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
4. Контакты реле P5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной (-).
а. После проведения коммутации проводится измерение наличия замыкания контрольной цепи, локализованной на объединенной шине «+» с общей шиной, на которой локализованы контакты всех остальных цепей контрольного кабеля.
5. Измерение сопротивления изоляции по постоянному току.
- Адресный коммутатор:
a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение всех доступных блоков 8 к общей измерительной шине.
b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных блоков 8 к общей измерительной шине за исключением тех, которые отключаются от общей шины и подключаются с помощью контактов реле группы К3 к шине «+» в соответствии со схемой кабеля и программой испытаний всей контрольной цепи (все контакты контрольной цепи локализуются на объединенной шине «+»).
Контроль сопротивления изоляции проводится только при двухпроводной схеме коммутации (при объединенных токовых и потенциальных шинах независимо от типов применяемых кабелей-адаптеров).
- Приборный коммутатор:
a. Контакты реле групп Р2 разомкнуты (измеритель 6 отключен от измерительных шин).
b. Контакты реле групп Р3 разомкнуты (общая шина отключается от объединенной измерительной шины «-»).
c. Контакты реле групп P1 замкнуты (заземленный «-» высоковольтного тестера 4 подключается к общей шине, «+» высокого испытательного напряжения подключается к объединенной измерительной шине «+», на которой локализованы все контакты контрольной цепи.
d. В этом режиме используется только двухпроводная схема коммутации измерительных шин, т.е. контакты реле группы Р4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
e. Контакты реле P5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной (-).
f. После проведения коммутации проводится включение высокого напряжения постоянного тока по команде программы и контролируется сопротивление изоляции контрольной цепи, локализованной на объединенной измерительной шине «+» по отношению ко всем остальным цепям кабеля, локализованных на общей шине.
6. Измерение диэлектрической прочности изоляции по переменному или постоянному току.
- Коммутация контактов реле адресного и приборного коммутаторов аналогична режиму измерения сопротивления изоляции.
- После проведения коммутации проводится включение высокого напряжения переменного тока по программе и контролируется диэлектрическая прочность контрольной цепи, локализованной на объединенной измерительной шине «+» по отношению ко всем остальным цепям кабеля, локализованным на общей шине.
7. Калибровка технологических цепей адресного и приборного коммутаторов (технологический режим).
Проводится с целью измерения и паспортизации сопротивления технологических цепей каждого адреса для последующего ввода поправки в случае использования двухпроводного способа измерения.
- Адресный коммутатор:
Контакты реле группы К1 замкнуты, а с помощью контактов реле групп К2 и К3 осуществляется последовательное подключение каждого адреса к объединенным измерительным шинам «+» и «-».
- Приборный коммутатор:
a. Контакты реле групп P2 замкнуты (измеритель 6 подключен к измерительным шинам). Контакты реле групп P1 и P3 разомкнуты.
b. Измерение ведется двухпроводным способом:
Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
c. Контакты реле P5 коммутируются синхронно с контактами реле К3 адресного, но находясь в противофазе (когда контакт реле группы К3 подключает выбранный адрес к объединенной шине «+», контакт реле P5 подключает измерительный калибровочный щуп к объединенной шине «-» и наоборот, когда контакт реле группы К3 подключает выбранный адрес к объединенной шине «-», контакт реле P5 подключает измерительный калибровочный щуп к объединенной шине «+».
d. Разъем калибровочного щупа последовательно подключается ко всем разъемам адресного поля стыковочного модуля.
e. Приведенная выше схема калибровки позволяет для каждого адреса измерять сопротивление технологических коммутируемых цепей (оно равно измеренному прибором сопротивлению за вычетом эталонного паспортизуемого сопротивления калибровочного щупа), запоминать его в базе данных и вводить в качестве поправки при проведении измерений сопротивления цепей двухпроводным способом.
После завершения цикла испытаний выбранной по программе цепи комплекс переводится в исходное состояние, программой испытаний назначается новая контрольная цепь, и цикл испытаний повторяется до полного исчерпания предусмотренных программой испытания контрольных цепей.
Конструкция комплекса высокотехнологична в производственном, монтажном и эксплуатационном аспектах. Унификация и стандартизация стендового оборудования до 50%. Использование комплекса обеспечит повышение эффективности сборочных процессов за счет повышения точности измерений (10%), повышение ресурса эксплуатации оборудования (2 раза).