НКБ моделирующих и управляющих систем

Южный Федеральный Университет

Автоматизированная испытательная система технологического и предстартового контроля

Космические аппараты и системы предстартовой подготовки оперируют тысячами сигнальных и аналоговых параметров контроля и управляющих воздействий. Контроль современного космического аппарата обязательно предполагает использование цифровых каналов связи с бортовыми вычислительными комплексами.

Справиться с задачами контроля могут только автоматизированные испытательные системы (АИС), предоставляя человеку возможность принимать решения по результатам контроля на разных стадиях работы.

Автоматизированная испытательная система технологического и предстартового контроля

Особенности разработки

Требования к АИС изменяются по мере продвижения объекта контроля от сборочного цеха до стартовой площадки. Если на начальной стадии работы с объектом контроля необходимо задействовать максимальное количество каналов телесигнализации, телеметрии и телеуправления, то по мере комплектования объекта контроля аппаратурой и вычислительной техникой количество контролируемых и управляемых каналов сокращается, так как функции контроля и управления перераспределяются между бортовыми и наземными системами.

В то же время на стартовой площадке возрастает удаленность объекта контроля от пункта управления (до нескольких километров) и повышаются требования к функциональной и аппаратной надежности. На старте предполагается использование оптоволокна. После старта на АИС совместно с образцом изделия возлагаются функции моделирования нештатных ситуаций, возникающих во время эксплуатации космического аппарата на орбите.

Автоматизированная испытательная система технологического и предстартового контроля

Многолетний опыт практической работы по эволюционному развитию контрольно-испытательных систем позволяет сформировать следующие принципы построения и дальнейшего развития АИС:

  • стандартизация аппаратных и программных интерфейсов;
  • модульность на функциональном, конструктивном и программном уровнях;
  • многозадачность и межзадачный обмен информацией;
  • открытость системы;
  • резервирование отдельных функционально законченных частей с возможностью дистанционного управления резервом;
  • оперативное конфигурирование на аппаратном и программном уровнях;
  • распределенные системы управления и электропитания.

С точки зрения архитектуры АИС включает три уровня:

  • аппаратура сопряжения с объектом контроля;
  • каналы передачи данных;
  • аппаратура обработки данных.
Архитектура АИСАрхитектура АИС

В качестве аппаратуры обработки данных, устанавливаемой на пункте управления, используются промышленные вычислительные комплексы, объединенные в локальную сеть. Аппаратура сопряжения с объектом контроля представлена множеством разнообразных функционально и конструктивно законченных модулей сопряжения, оснащенных микроконтроллерным управлением.

Назначение

Каналы передачи данных кроме основного назначения одновременно решают задачи телеметрии, телеуправления, телесигнализации и связи в той части, какую нецелесообразно или невозможно возложить на соответствующие модули сопряжения. Поэтому, кроме линий связи и аппаратуры передачи данных, в каналы передачи данных включены процессорные блоки с соответствующей производительностью, контроллеры локальной сети и блоки коммутации для организации резервирования.

Каналы передачи данных АИС используются как с совмещением различных подсистем контроля, если это позволяют их производительность и требования к резервированию, так и с локализацией подсистем контроля в отдельных каналах передачи данных. Открытость архитектуры подразумевает возможность использования ресурсов процессорных блоков каналов передачи данных программным обеспечением Пользователя, привычную операционную систему, загрузку и конфигурирование отдельных исполнительных файлов через каналы связи АИС.

Структура системы. Способы ее модернизации

Автономность каналов передачи данных и модулей сопряжения определена требованиями развития новых структур АИС в минимально возможные сроки и с минимальными финансовыми затратами.

Для решения задач контроля при небольшом удалении от объекта контроля (сборочный цех) возможно подключение модулей сопряжения непосредственно к контроллерам канала связи, установленными около вычислительных комплексов пункта управления.

Изменение отдельных параметров и расширение функциональных возможностей производится изменением номенклатуры и количества аппаратных и/или программных модулей, разработкой или модернизацией их. Таким образом, модернизация АИС может выполняться непосредственно у Пользователя.

В настоящее время автоматизированная испытательная система состоит из следующих подсистем:

  • телеуправления;
  • телесигнализации;
  • телеизмерения;
  • связи с бытовыми вычислительными системами;
  • контроля и управления электропитанием.

Подсистема телеуправления (стойка ПУ, модули МВВДС-С, МВВДСУ, МУРК, МКПН10) вырабатывает до 4000 командных сигналов.

Подсистема телесигнализации (блоки ВКБМ, КПМ, МСПОИ, модули УПОИ-М, МДС) контролирует состояние около 3000 датчиков сигнальной информации. Предназначена для выявления изменений в состоянии датчиков, их группирования по функциональным признакам и последующей обработки информации об этих датчиках. Производит измерение временных интервалов между моментами изменения состояний отдельных датчиков, привязку к реальному времени, формирование кадров информации и выдачу их в вычислительный комплекс. Обеспечивает привязку к базе данных Потребителя, перезагрузку программ обработки информации, резервирование на уровне отдельных функциональных частей, дистанционное управление резервом.

Подсистема телеизмерения включает ряд измерителей (модули МАЦП-С, МКК) и коммутаторы (модули МУКЦЗО) на 1000 входов. Предназначена для автоматического измерения величин различных аналоговых сигналов, преобразования результатов измерения в цифровую форму и передачи полученной информации на шину обмена с контролером ввода-вывода.

Подсистема телеизмерения обеспечивает измерение в широком динамическом диапазоне напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока и активного сопротивления.

С характеристиками:

диапазоны измерения напряжения постоянного тока
4, 40, 200 В
основная приведенная погрешность, не более
0,2 %
диапазоны измерения действующего значения напряжения
переменного тока
4, 40, 220 В
основная приведенная погрешность, не более
0,5 %
диапазоны измерения сопротивления
постоянному току
20, 100 Ом, 1, 10, 100 кОм, 1, 10 МОм
основная приведенная погрешность, не более
0,25 %

Подсистема телеизмерения поддерживает следующие режимы измерения:

  • разовые измерения с усреднением результата в заданном временном интервале и оценкой времени переходных процессов;
  • непрерывные измерения и измерения с указанием количества замеров;
  • измерения с запуском по изменению входного сигнала;
  • измерения с автоматическим поиском диапазона.

Подсистема передачи данных и связи с бортовыми вычислительными системами (стойка ПК, контроллер КВВ-С, модули МРСИ, МСЦК, МР, МУР) использует интерфейсы типа RS-485, RS-422, «Токовая петля» и аналогичные им.
Подсистема контроля и управления электропитанием (модуль МКП2) содержит четыре канала и позволяет контролировать состояние силовой сети, обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузок по току и напряжению.

Осуществляет в каждой цепи силового электропитания:

  • измерение и индикацию значения напряжения и тока;
  • программирование уставок;
  • допусковый контроль величины напряжения.

Характеризуется следующими параметрами:

погрешность измерения тока
в диапазоне от (0 – 50) А – ±1 А
погрешность измерения напряжения
в диапазоне (24 – 34) В – ±0,1 В
диапазон установки значений нижней и верхней границы допускового контроля
(24 – 34) В
диапазон уставок защиты по напряжению/току
(24 – 36) В / (5 – 55) А

Предлагаемая автоматизированная испытательная система, отдельные ее подсистемы могут быть использованы для контроля сложных объектов других отраслей промышленности (самолетов, противовоздушных комплексов и т.п.) как базовые с возможным включением в ее состав дополнительных модулей сопряжения.

Контактная информация

Телефон: +7 (8634) 328-011

Факс: +7 (8634) 310-629

E-mail: mius@nkbmius.ru