КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ МОДУЛЯ БЕЗОПАСНОГО КОНТРОЛЯ И ОТКЛЮЧЕНИЯ (МБКО)

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и вычислительной технике, а именно, к измерению и контролю параметров блоков в системах электрической централизации (ЭЦ), в том числе, в управляющем вычислительном комплексе УВК РА систем микропроцессорной централизации стрелок и сигналов, предназначенных для малых, средних и крупных железнодорожных станций.
Известно устройство, которое содержит блок управления с ручной коммутацией подачи сигнала на отдельные цепи блока ЭЦ, индикаторы в виде последовательно включенных индикаторных цепей, измерительные приборы, обычно стрелочные, для измерения электрических параметров и времени секундомеры, а также программу испытаний в виде письменной последовательности действий оператора в процессе измерений (Дмитриенко И.Е. и др. Измерения и диагностирование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М./Транспорт, 1986, с.103-105).
Недостатком этого устройства является то, что при проверке затрачивается неоправданно большое время (около 120 минут на один блок), что сказывается на производительности труда оператора, имеют место значительные погрешности измерений, при этом не исключена субъективность оценки результатов измерений.
Известно также «Устройство автоматического контроля исправности блоков электрической централизации (ЭЦ)» (патент на изобретение РФ №2145734 G08B 23/00, G01R 19/25, приор. 01.09.1998, опубл., 20.02.2000.). Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно, к измерению и контролю параметров блоков электрической централизации (ЭЦ). Техническим результатом является повышение точности и достоверности измерения и контроля параметров блоков ЭЦ. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит ЭВМ, аналого-цифровой преобразователь, усилитель-согласователь, многоканальный коммутатор, интерфейс, регистр схемы измерения, аналоговый коммутатор, усилитель мощности, дешифратор, регистр схемы управления, цифроаналоговый преобразователь и блок электрической централизации.
Однако данное устройство обладает недостаточной производительностью процесса измерений, а также недостаточными функциональными возможностями, связанными с необходимостью производить автоматизированный функциональный контроль микропроцессорных блоков электрической централизации. Также отсутствует аппаратно-программный способ диагностирования отдельных модулей ЭЦ, в частности модуля МБКО, что приводит к увеличению времени устранения неисправностей в системе управления и может приводить к накапливанию неисправностей.
Известно также «Устройство для контроля параметров сигналов» (патент на полезную модель РФ №72079, G01R 31/28, приор. 20.08.2007, опубл.27.03.2008 г.), предназначенное для использования при пусконаладочных работах на объектах железнодорожной автоматики и при поиске неисправностей, возникших в процессе эксплуатации микропроцессорных систем электрической централизации. Устройство содержит управляющий микроконтроллер, блок питания, дополнительно введенные входное устройство, блок обработки сигналов, устройство выбора режима, панель индикации, устройство управления. Блок питания выполнен в виде элементов питания. Входы блока обработки сигналов связаны с выходами входного устройства, устройства выбора режима и устройства управления электропитанием, а его выход связан с входом панели индикации. Выход элементов электропитания связан с входом устройства управления электропитанием. За счет построения схемы устройства появляется возможность определять параметры сигналов направлений, выявлять замыкания сигналов между собой, на разъемах кабелей и непосредственно на контактах реле релейных стативов, а также измерять напряжения сигналов модулей выходных усилителей (МВУ) и модулей сбора информации (МСИ). Также появляется возможность осуществления достоверного контроля без нарушения работоспособности самого объекта контроля, а также ускорения процесса проверки путем использования метода неразрушающего контроля и возможности быстрого перепрограммирования устройства при изменении параметров исследуемых сигналов.
Однако данное устройство обладает недостаточными функциональными возможностями, связанными с необходимостью производить автоматизированный функциональный контроль микропроцессорных блоков ЭЦ., например, модуля МБКО.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой полезной модели является «Комплекс экспресс-диагностики многоканальных цифровых блоков» (патент на изобретение РФ №RU 2141686, G06F 11/26, G01R 31/28, приор. 01.07.1997, опубл. 20.11.1999). Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля работоспособности цифровых блоков и схем, поиска и локализации в них неисправностей как в процессе регулировки, так и в процессе эксплуатации. Техническим результатом является повышение эффективности диагностики отказа за счет информации об отказах по результатам полной проверки объекта. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит блок обработки данных, задатчик кода, мультиплексор, блок управления, формирователь сигнатур, формирователь сетки частот, синтезатор воздействий, задатчик тестов, задатчик образов.
Однако данный комплекс не позволяет использовать в системе ЭЦ, а также для диагностики МБКО, как устройства со специфическими функциями и сложной аналоговой и цифровой схемотехникой, и измерить все выходные параметры МБКО с требуемой точностью.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей комплексов экспресс-диагностики, а также повышение экономической эффективности и снижение эксплуатационных затрат за счет повышения эффективности диагностики и оценки состояния МБКО, а также в автоматизации процесса определения соответствия технических характеристик МБКО требуемым значениям при изготовлении и в период использования.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в повышении эффективности контроля работоспособности электронных модулей, в повышении достоверности контроля, ускорении процесса проверки за счет увеличения количества проверяемых модулей до восьми, а также в возможности локализации неисправностей в отказавшем модуле, что повышает ремонтопригодность модулей МБКО.
Поставленная задача решается за счет того, что в комплексе для диагностики модуля безопасного контроля и отключения (МБКО), содержащем блок обработки данных, объект контроля, мультиплексор, блок управления, дополнительно введен блок индикации, вход которого соединен с выходом блока обработки данных, построенного на базе однокристальной микро-ЭВМ, блок управления соединен с входом блока обработки информации, при этом блок управления выполнен в виде набора функциональных клавиш для управления тестированием, а объекты контроля модулей МБКО установлены на восьми рабочих местах и соединены через мультиплексор с блоком обработки сигналов.
Комплекс для диагностики модуля безопасного контроля и отключения (МБКО), построен на базе однокристальной микро-ЭВМ, имеющей встроенные устройства аналого-цифрового преобразования. Однокристальная микро-ЭВМ является основой блока обработки. В ее памяти заложены все алгоритмы тестирования модуля МБКО и алгоритмы, обеспечивающие работу блока индикации, мультиплексора и блока управления. Объекты контроля установлены в количестве восьми рабочих мест.
Таким образом, повышение эффективности и достоверности контроля работоспособности модуля МБКО, ускорение процесса диагностики достигается за счет использования в схеме устройства новых элементов и новых связей.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства.
В состав комплекса входят следующие блоки, элементы:
блок обработки - 1;
блок индикации - 2;
блок управления - 3;
модули МБКО - 4;
мультиплексор - 5.
Основой комплекса является блок обработки - 1. Он представляет собой цифровое вычислительное устройство, в память которого заложены алгоритмы тестирования модулей МБКО 4, а также алгоритмы работы с блоком индикации - 2 и блоком управления - 3.
Блок индикации - 2 представляет собой многофункциональный жидкокристаллический дисплей, на экране которого отображаются все сервисные меню и информация о тестируемых модулях МБКО - 4. Блок управления - 3 содержит набор функциональных клавиш, при помощи которых оператор может выбирать необходимую программу тестирования. Информацию о тестируемых МБКО 4 блок обработки 1 получает через мультиплексор - 5. Также через мультиплексор 5 от блока обработки 1 подаются необходимые для функционирования МБКО 4 сигналы. Сигналы подаются в соответствии с алгоритмом тестирования.
Установочные места проверяемых модулей МБКО-4 представлены в количестве восьми мест.
Конструктивно данное устройство реализовано в виде стенда для диагностики и контроля МБКО-4 и представляет собой аппаратно-программное тестирующее устройство. Данный комплекс способен единовременно проверять до восьми модулей МБКО-4 в ручном или автоматическом режимах. Время проверки восьми модулей в автоматическом режиме не превышает 1 мин. Проверка в ручном режиме представляет собой формирование по командам оператора необходимых для работы МБКО - 4 сигналов, и контроль его выходных параметров, представленных на многофункциональном индикаторе блока индикации - 2.
Основным элементом всего комплекса является управляющая однокристальная микро-ЭВМ блока обработки 1, которая непосредственно выполняет алгоритм тестирования МБКО - 4, функции управления и индикации. Алгоритм тестирования МБКО - 4, заложенный в память микро-ЭВМ блока обработки 1, построен на основе глубокого анализа принципиальных схем и опыта проверки, ремонта модулей этого типа. Это позволяет в автоматическом режиме локализовать неисправность МБКО - 4 с точностью до функционального узла.
Конкретно роль однокристальной микро-ЭВМ блока управления 1 в устройстве выполняет программируемый микроконтроллер PIC18F8627, который с помощью соответствующего программного обеспечения (ПО) обеспечивает возможность проведения теста работоспособности модуля МБКО 4.
Модуль МБКО 4 является одним из ключевых модулей управляющего вычислительного комплекса (УВК) железнодорожной автоматики. Он представляет собой отказоустойчивое и отказобезопасное устройство, позволяющее гарантировано, с высокой степенью надежности отключать напряжение питания с выходных управляющих ключей УВК. Это обеспечивает отсутствие в системе ложных срабатываний. Логика работы модуля МБКО 4 построена так, что он формирует выходное напряжение только на время равное периоду его синхронизации по трем каналам от процессоров системы. Сигналы синхронизации представляют собой импульсные последовательности с периодом 37 мс. или 48 мс, в зависимости от модификации.
Таким образом, модуль МБКО 4 является специализированным источником электропитания для выходных каскадов модулей выходных усилителей (МВУ). МБКО 4 поддерживает напряжение электропитания выходных каскадов МВУ на уровне от 17 до 30 В только при условии, если на его входы поступают с выходов МВУ соответствующие сигналы. Эти сигналы имеют вид импульсных последовательностей с периодом следования импульсов, не превышающим 48 мс. Импульсные последовательности вырабатываются МВУ по командам, поступающим от СБС.
Ввиду того, что модули МБКО 4 являются серийным изделием, их тестирование и контроль рабочих параметров при производстве представляется актуальной задачей.
Тестирование осуществляется следующим образом. Исследуемый сигнал модуля МБКО 4 в виде напряжения подается через мультиплексор 5 на встроенную в микро-ЭВМ схему аналогово-цифрового преобразования блока обработки 1, где происходит его представление в цифровом виде. Далее в цифровом виде обрабатывается процессором по соответствующей программе. В результате обработки по измерению амплитуды сигнала, относительного уровня пульсаций и периода пульсаций микропроцессор вырабатывает информацию о характере неисправности и возможном источнике неисправности. Эта информация в виде соответствующих цифровых кодов поступает на блок индикации 2, который обеспечивает ее удобное представление оператору. Тестирование МБКО 4 может выполняться в нескольких режимах: в автоматическом, в ручном и в циклическом режиме, где тестовая программа повторяется в течении 24 часов. Выбор режима измеряемого тестирования осуществляется программно-аппаратным способом. Для выполнения этой задачи задействованы функции прерывания микро-ЭВМ блока обработки 1.
Заявляемая полезная модель может быть использована для контроля функционирования электронных модулей. Достигается повышение эффективности контроля работоспособности.
Комплекс для диагностики модулей представляет собой аппаратно-программное устройство, предназначенное для проверки работоспособности модулей МБКО 4, являющихся одними из самых многочисленных в производимом оборудовании для ЭЦ.
Применение заявляемого комплекса дает возможность исключить ручную проверку модулей МБКО 4. Это позволит ускорить процесс их проверки и способствует переходу на качественно новый уровень функционального контроля производимого оборудования с использованием современных технологий.
Таким образом, положительный эффект от использования полезной модели заключается в обеспечении возможности создания на основе данного комплекса компактных автоматизированных рабочих мест по контролю, диагностике неисправности модулей, блоков ЭЦ, обеспечивающих высокую точность контроля и диагностики неисправности блоков.