Построение проверяющих и диагностических тестов

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

К системам железнодорожной автоматики, телемеханики и связи (ЖАТС) предъявляют высокие требования по надежности работы. В то же время системы ЖАТС обладают особенностями, которые затрудняют решение задачи обеспечения их высокой надежности, для решения которой требуется проведение большого числа мероприятий. Среди них важнейшее значение имеют те, которые связаны с поиском и устранением повреждений.

Техническая диагностика определяет состояние, в котором находится технический объект. Объект, у которого определяется состояние, называется объектом диагноза, диагноз представляет собой процесс исследования объекта диагноза. Итогом этого процесса является получение результата диагноза, а именно заключения о состоянии объекта диагноза.

Процесс обновления и развития средств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) на основе микропроцессорных устройств контроля и управления, автоматизации внешнего и встроенного технического диагностирования с организацией мониторинга обеспечивает развитие информационных технологий в управлении хозяйством СЦБ и техническом обслуживании средств ЖАТ. Будущим специалистам, нынешним студентам, в их профессиональной деятельности придется иметь дело с автоматическими системами диагностирования, которые находят широкое применение на сети железных дорог.

Базовые знания по технической диагностике в будущем облегчат работу инженера в таких областях как автоматизированные системы технического диагностирования и мониторинга и микропроцессорной автоматизации. Выполнение данной курсовой работы научит студентов построению проверяющих и диагностических тестов для непрерывных и дискретных систем, реализованных на релейно-контактных схемах и на основе логических элементов.

1. Построение проверяющего и диагностических тестов для непрерывной системы

1. 1 Построение проверяющего теста для непрерывной системы

Функциональная схема объекта диагноза в соответствии с рисунком 1.1 содержит семь элементов — Э1 — Э7, имеет четыре внешних входных воздействия — X1 — X4 и формирует четыре выходных реакции — Y4 — Y7. Каждый элемент формирует свою выходную реакцию Y, причем выходные реакции элементов Э4, Э5, Э6, Э7 совпадают с выходными реакциями схемы.

Рисунок 1.1 — Функциональная схема объекта диагноза

Примем, что хi=1 и уi=1, если i-е входное воздействие или выходная реакция j-го элемента являются допустимыми; в противном случае хi=0 и уi = 0. Состояние системы, содержащей n элементов, обозначают n-разрядным двоичным числом, в котором i-й разряд равен 1 (0), если i-й элемент исправен (неисправен) /1/. В общем случае система из n элементов имеет 2n состояний, из которых одно исправное и 2n-1 неисправных. Ограничимся рассмотрением только одиночных неисправностей, поэтому система имеет девять состояний

s0 = 1 111 111, s1 =111 111, s2 = 1 011 111, s3 = 1 101 111, s4 = 1 110 111, s5 = 1 111 011, s6 = 1 111 101, s7 = 1 111 110.

При работе с логической моделью предполагается, что на входы объекта поступает единственное входное воздействие, определяемое допустимыми значениями всех входных сигналов.

Поэтому возможные элементарные проверки отличаются только наборами контрольных точек, в которых осуществляется измерение. В этом случае задача построения алгоритма диагноза сводится к выбору совокупности контрольных точек, достаточной для решения определенной задачи диагноза. Каждая проверка имеет 2k исходов, где k -- число контролируемых элементов. Общее число проверок 2n, где n-число элементов системы. На практике большое число проверок не может быть осуществлено, так как нет доступа к выходам некоторых элементов; невозможно подключиться сразу к выходам нескольких элементов и т. п.

В рассматриваемом случае будем считать, что возможны только те проверки, которые заключаются в измерении реакции на выходе одного из элементов системы, причем для измерения доступны выходы всех элементов. Обозначим элементарную проверку как рi -- это контроль реакции на выходе i-го элемента (i=1,2,…, 8).

В таблице 1.1.1 приведена таблица функций неисправностей (ТФН), составленная для заданной функциональной схемы.

Таблица 1.1.1 — Таблица функций неисправностей

Проверка

Результат Rji проверки для системы, находящейся в состоянии Si

S0

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

р1

1

0

1

1

1

1

1

1

р2

1

1

0

1

1

1

1

1

р3

1

1

1

0

1

1

1

1

р4

1

0

1

1

0

1

1

1

р5

1

1

0

1

1

0

1

1

р6

1

1

0

0

1

0

0

1

р7

1

1

1

0

1

1

1

0

Когда система исправна (состояние S0), на выходах всех элементов имеют место допустимые значения сигналов. Отказ какого-либо элемента вызывает появление недопустимого значения сигнала на его выходе и на выходах всех связанных с ним элементов.

Данная ТФН содержит всю необходимую информацию для построения проверяющего и диагностического тестов. Каждая графа ТФН задает некоторую функцию, определяемую на множестве проверок. Функция равна единице, если проверка дает допустимый результат. Обозначим F — функция исправного объекта; fi — функция i-го состояния неисправного объекта или функция i-й неисправности. Имеем:

Примем следующие обозначения:

F — функция исправного объекта; ?i — функция i — го состояния неисправного объекта или функция i — й неисправности.

При построении теста Тп для каждой неисправности вычисляют проверяющую функцию:

цi = F fi (1.1. 1)

Функция цi = 1 только на тех проверках, на которых результаты проверок различны для исправной схемы и для схемы с i-й не исправностью. Иначе говоря, она объединяет те проверки, на которых i-я неисправность обнаруживается.

Проверяющий тест

Тп = ц1·ц2·…·цn, (1.1. 2)

где n-число неисправностей.

Вычисляем проверяющие функции цi:

Записываем проверочный тест Тп и производим его минимизацию:

Тп = ц1* ц2 * ц3 * ц4 * ц5 * ц6 * ц7* ц8

Выражение может быть упрощено на основе закона поглощения:

a·(a v b v c) = a (1.1. 3)

(a v b)·(a v b v c)=a v b (1.1. 4)

В результате получаем 1 проверочный тест:

Из уравнения следует, что для полной проверки системы необходимо и достаточно одновременно подать на внешние входы элементов 4, 6 и 7 допустимые воздействия и измерить реакцию на выходе. Если система исправна, то на выходе элемента будет допустимый сигнал, если же неисправна, то на выходе элемента будет недопустимый сигнал.

В общем случае для проверки исправности или работоспособности объекта достаточно проконтролировать все его внешние выходы. Однако логическая модель и ТФН позволяют найти такую минимальную совокупность проверок, в которую не войдут внешние выходы объекта, являющиеся также входами блоков модели.

1.2 Построение диагностических тестов для непрерывной системы

При решении задачи поиска неисправного элемента строят диагностический тест Тд. Для каждой пары неисправностей (с номерами i и j) вычисляют различающую функцию:

цi, j = fi fj (1.2. 1)

Различающая функция, полученная по выражению (1.2. 1) равна единице только на тех проверках, на которых результаты проверок различны для схемы с i-й неисправностью и для схемы с j-й неисправностью. Иначе говоря, она объединяет те проверки, на которых i-я и j-я неисправности различаются друг от друга. Обозначим неисправность через Ni. В ТФН каждая графа с индексом i = (1, 2,…, n) соответствует определенной неисправности Ni.

Возможны два варианта диагностического теста. Первый вариант используют в том случае, когда заведомо известно, что система неисправна, и поэтому ставится одна задача — обнаружение неисправного элемента. В этом случае тест Тд вычисляют как логическое произведение различающих функций:

Тд = ц1,2·ц1,3·… ·ц7,8 (1.2. 2)

ТД = ц1,2 * ц1,3 * ц1,4 * ц1,5 * ц1,6 * ц1,7 * ц1,8 * ц2,3 * ц2,4 * ц2,5 *

ц2,6 * ц2,7 * ц2,8 * ц3,4 * ц3,5 * ц3,6 * ц3,7 * ц3,8 * ц4,5 * ц4,6 * ц4,7 *

ц4,8 * ц5,6 * ц5,7 * ц5,8 * ц6,7 * ц6,8 * ц7,8

Упростим и получим

Полученное выражение содержит минимальный тест Тд1:

Отсюда следует, что для обнаружения неисправного элемента необходимо и достаточно подать на внешние входы допустимые воздействия и измерить реакции на выходах шести элементов — Э1, Э2, Э5, Э6, Э7. Результаты теста дешифрируются словарем неисправностей, который представляет собой таблицу, являющуюся частью ТФН. В эту таблицу входят строки, соответствующие проверкам, содержащимся в Тд и графы, соответствующие классам эквивалентных неисправностей. Для Тд словарь неисправностей представлен в таблице 1.2.1.

Таблица 1.2.1 — Словарь неисправностей для диагностического теста Тд

Проверка

Результат R проверки для системы, находящейся в состоянии:

S0

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

р1

1

0

1

1

1

1

1

1

р2

1

1

0

1

1

1

1

1

р5

1

1

0

1

1

0

1

1

р6

1

1

0

0

1

0

0

1

р7

1

1

1

0

1

1

1

0

Словарь неисправностей позволяет обнаруживать неисправный элемент при помощи формальной процедуры. Для этого на входы системы подают допустимые воздействия и выполняют измерения в контрольных точках, соответствующих проверкам, входящим в словарь неисправностей. Результаты измерения сравнивают с данными, приведенными в словаре неисправностей. По совпадению судят о номере неисправного элемента.

Второй вариант диагностического теста используют тогда, когда задача поиска неисправностей и задача проверки системы совмещаются в едином процессе диагноза. Такой подход часто используют на практике. В этом случае

Тд'= Тп·ц1,2·ц1,3·…·ц7,8 (1.2. 3)

Для рассматриваемого примера Тд* определяем так

ТД'= Тп* ТД (1.2. 4)

Полученное выражение содержит один минимальный тест.

Таблица 1.2.2 — Словарь неисправностей для диагностического теста Тд'

Проверка

Результат R проверки для системы, находящейся в состоянии:

S0

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

р1

1

0

1

1

1

1

1

1

р2

1

1

0

1

1

1

1

1

р4

1

0

1

1

0

1

1

1

р5

1

1

0

1

1

0

1

1

р6

1

1

0

0

1

0

0

1

р7

1

1

1

0

1

1

1

0

Полученный диагностический тест также как и диагностический тест по первому варианту позволяет обнаружить все неисправности.

2. Построение проверяющего и диагностического тестов для релейно контактной системы использованием ТФН и методы цепей и сечений

2.1 Построение проверяющего и диагностического тестов для релейно контактной системы использованием ТФН

Релейно-контактные схемы, широко используемые в устройствах ЖАТС, состоят из контактов и обмоток реле и соединительных проводов. Контакты имеют два вида неисправностей: короткое замыкание — цепь остается замкнутой независимо от состояния реле; разрыв контакта — цепь остается разомкнутой независимо от состояния реле.

Обмотки реле также имеют два вида неисправностей (к ним относятся и неисправности механических элементов реле). При обрыве обмотки реле не включается, когда оно должно включаться. Причинами могут быть обрыв обмотки, межвитковые замыкания в ней, механические повреждения подвижных частей. При этом нормально замкнутые (размыкающие) контакты остаются замкнутыми, а нормально разомкнутые (замыкающие) контакты -- разомкнутыми. При ложном включении обмотки реле включается, когда оно не должно включаться. Причиной этого может быть соединение обмотки с источником питания, залипание или заклинивание якоря, сваривание замыкающих контактов. При этом размыкающие контакты размыкаются, а замыкающие контакты замыкаются.

Неисправность «обрыв обмотки» эквивалентна кратной неисправности, в которую входят короткие замыкания всех размыкающих контактов и разрыв всех замыкающих контактов. Соответственно неисправность «ложное включение обмотки» эквивалентна кратной неисправности, включающей в себя короткие замыкания всех замыкающих контактов и разрыв всех размыкающих контактов.

Данное обстоятельство позволяет выявлять неисправности обмоток теми же способами, что и неисправности контактов, а в большинстве схем вообще рассматривать только неисправности контактов.

Обозначим реле прописными латинскими буквами (А, В, С, …), а их контакты -- соответствующими строчными буквами (а, b, с, …). Каждый контакт может находиться в трех состояниях: исправном а, короткозамкнутом а1 и разорванном а0. В схеме, содержащей n контактов, число возможных состояний М = 3n. Одно из этих состояний соответствует исправной схеме, а 3n -- 1 состояний -- различным неисправным ее модификациям.

Кроме рассмотренных неисправностей, в релейно-контактных схемах возможны три вида неисправностей соединительных проводов: обрыв, ложное соединение проводов, перепутывание соединений (неправильный монтаж). Обрывы соединительных проводов эквивалентны соответствующим неисправностям типов разрыв контакта и обрыв обмотки.

Два других вида неисправностей не имеют аналогичных эквивалентных неисправностей. В то же время они существенно изменяют структуру схемы и, что самое главное, имеют большое число разновидностей. По этой причине неисправности соединительных проводов контролируются только тривиальными тестами. Поэтому на практике часто используют такой принцип проверки релейно-контактных схем. Сначала проверяют исправность монтажа схемы, а затем в схему включают реле и проверяют контакты и обмотки реле.

Для построения релейной схемы задана функция:

F = {1,2,3,5}a, b, c

Минимизируем заданную ФАЛ с помощью карты Карно и построим релейно-контактную схему для функции F={001,010,011,101}.

Минимизируем функцию с помощью карты Карно

диагностический тест релейный схема

Рисунок 2.1.1 Карта Карно

В результате получаем минимизированную функцию

Комбинационная релейно-контактная схема приведена в соответствии с рисунком 2.1. 1, соответствующая полученной ФАЛ. Она содержит три входных реле — А, B, C- и четыре контакта — а, b1, b2, c

Рисунок 2.1.2 Комбинационная релейно-контактная схема

Определим функции неисправностей для множества неисправностей контактов схемы:

Для заданной релейно-контактной схемы ТФН представлена в таблице 2.1. 2

Таблица 2.1.2 — Таблица функции неисправностей

Входной набор

F

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

abc

При внесенной неисправности

a1

a10

b 11

b10

c1

c0

b21

b20

0

000

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

001

1

1

1

1

1

1

0

1

0

2

010

1

1

0

1

0

1

1

1

1

3

011

1

1

0

1

0

1

1

1

1

4

100

0

0

0

0

0

1

0

0

0

5

101

1

1

1

1

1

1

0

1

0

6

110

0

1

0

0

0

0

0

0

0

7

111

0

1

0

0

0

0

0

1

0

На основании построенной ТФН находим проверяющие функции:

Проверяющий тест равен:

Это выражение содержит 4 минимальных теста:

;

Построение диагностического теста:

Для построения диагностических тестов для каждой пары неисправностей ТФН находим различающую функцию

Диагностический тест для рассматриваемой схемы имеет вид:

Это выражение содержит два минимальных теста:

Построим словарь неисправностей для

Таблица 2.1.3 — Словарь неисправностей для диагностического теста Тд1

Входной набор

F

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

abc

При внесенной неисправности

a1

a10

b 11

b10

c1

c0

b21

b20

2

010

1

1

0

1

0

1

1

1

1

4

100

0

0

0

0

0

1

0

0

0

5

101

1

1

1

1

1

1

0

1

0

6

110

0

1

0

0

0

0

0

0

0

Диагностический тест второго рода определяется в том случае, если заранее известно, что тестируемая схема неисправна. Найдем диагностический тест второго рода

Это выражение содержит один минимальный тест:

Построим словарь неисправностей для

Таблица 2.1.4 — Словарь неисправностей для диагностического теста

Входной набор

F

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

abc

При внесенной неисправности

a1

a10

b 11

b10

c1

c0

b21

b20

0

000

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

001

1

1

1

1

1

1

0

1

0

2

010

1

1

0

1

0

1

1

1

1

4

100

0

0

0

0

0

1

0

0

0

6

110

0

1

0

0

0

0

0

0

0

7

111

0

1

0

0

0

0

0

1

0

В таблице 2.1.3 мы выделили классы эквивалентных неисправностей. Поиск неисправности осуществляют таким образом. На входы схемы последовательно подаются входные наборы, входящие в диагностический тест.

Для каждого случая фиксируются значения выхода схемы (например, по состоянию реле F). Полученные результаты сравнивают с данными, приведенными в таблице 2.1.1. Если значения совпадают, то схема исправна. В противном случае полученные значения состояния реле F указывают на класс эквивалентных неисправностей, внутри которого находится неисправность, имеющаяся в схеме. Точное указание неисправности внутри класса эквивалентных неисправностей возможно только при измерениях во внутренних точках схемы.

2.2 Метод цепей и сечений

Для хранения ТФН из-за ее большого размера требуется большой объем памяти, что снижает размерность решаемых задач. В связи с этим для различных объектов диагноза разработаны специальные модели и методы, которые не имеют универсального характера, но с учетом особенностей объекта позволяют более просто решать задачи построения тестов. Для релейно-контактных схем при построении проверяющих тестов применяется метод цепей и сечений.

Под цепью понимает набор состояний контактов, которые обеспечивают наличие цепи проводимости между полюсами схемы.

Под сечением понимает набор состояний контактов, которые обеспечивают разрыв всех цепей схемы.

Перечисление всех цепей и сечений однозначно задает схему. Под цепью, урезанной на каком то контакте, понимают набор состояний контактов, соответствующей данной цепи, из которого исключен этот контакт. Аналогично определяется сечение, урезанное на каком-то определенном контакте.

В алгоритм вычисления проверяющей функции какого-то контакта для неисправности типа «разрыв» выписываются все цепи, содержащие этот контакт, и все сечения, содержащие этот контакт, определяются все сечения, урезанные на этом контакте. Каждую выписанную цепь рассматривают в сочетании с каждым урезанным сечением. Для них определяют входные наборы, на которых они одновременно существуют. Проверяющую функцию находят как объединение всех полученных наборов.

Алгоритм вычисления проверяющей функции для короткого замыкания аналогичен алгоритму вычисления проверяющей функции для неисправности типа «разрыв», только термин «цепь» необходимо заменить на термин «сечение».

Рассматривая схему (в соответствии с рисунком 2.1. 2) видим, что она имеет три цепи, а также содержит три сечения,.

Все остальные сечения содержат противоречия, например, и поэтому их из рассмотрения исключаем.

Определим проверяющую функцию для контакта:

1). Контакт входит в цепи и сечения. Сечения, урезанные на контакте, равны.

1. 1). Цепь существует при подаче входных переменных a1=0, b1=1, а сечение — при b2=0, т. е. цепь и сечение одновременно существовать не могут.

1. 2). Цепь существует при подаче входных переменных a1=0, b1=1, а сечение — при =1, т. е. цепь и сечение одновременно существуют на наборе.

1. 3). Цепь существует при подаче входных переменных a1=0, =1, а сечение — при b2=0, т. е. цепь и сечение одновременно существуют на наборе.

1. 4). Цепь существует при подаче входных переменных a1=0, c1=1, а сечение — при =1, т. е. цепь и сечение одновременно существуют на наборе.

2). Контакт входит в цепи и сечения.

Цепь, урезанная на контакте, равна.

Цепь, урезанная на контакте, равна.

2. 1). Сечение существует при подаче входных переменных a1=1, b2=0, а цепь, урезанная на контакте, существует при b1=1, т. е. и одновременно существовать не могут.

2. 2). Сечение существует при подаче входных переменных a1=1, b2=0, а цепь, урезанная на контакте, существует при c1=1, т. е. и одновременно существуют на наборе.

2. 3). Сечение существует при подаче входных переменных a1=1, c2=1, а цепь, урезанная на контакте, существует при b1=1, т. е. и одновременно существуют на наборе.

2. 4). Сечение существует при подаче входных переменных a1=1, c2=1, а цепь, урезанная на контакте, существует при c1=1, т. е. и одновременно существуют на наборе

Таким образом, проверяющая функция имеет вид:

3). Определим проверяющую функцию для контакта.

Контакт входит в цепь и сечения. Сечение, урезанное на контакте, равно.

3. 1). Цепь существует при подаче входных переменных =1, =0, а сечение — при =0 и, т. е. цепь и сечение одновременно существовать не могут.

Таким образом, проверяющая функция не существует

4). Определим проверяющую функцию для контакта.

Контакт входит в цепь и сечения. Цепь, урезанная на контакте, равна.

4. 1). Сечение существует при подаче входных переменных b1=0, b2=0, с1 =0, а цепь, урезанная на контакте, существует при b1=1, т. е. и одновременно существовать не могут.

Следовательно, проверяющая функция не существует.

5). Определим проверяющую функцию для контакта:

Контакт входит в цепь и сечения. Сечения, урезанные на контакте, равны.

5. 1). Цепь существует при подаче входных переменных =1, =0, а сечение — при =1, т. е. цепь и сечение одновременно существуют на наборе.

5. 2). Цепь существует при подаче входных переменных =1, =0, а сечение — при =0 и, т. е. цепь и сечение одновременно существовать не могут.

6). Определим проверяющую функцию для контакта:

Контакт входит в цепь и сечения. цепь, урезанная на контакте, равны.

6. 1). Сечение существует при подаче входных переменных a1=1, b2=0, а цепь, урезанная на контакте, существует при c2=0, т. е. и существуют на наборе.

6. 2). Сечение существует при подаче входных переменных с1=0, b1=0, b2=0 а цепь, урезанная на контакте, существует при c2=0, т. е. и существуют на наборе.

7). Определим проверяющую функцию для контакта:

Контакт с1 входит в цепь G2= и сечение H3=. Сечение, урезанное на контакте с1,

Цепь G2 существует на наборе a1=0, c1=1, а сечение — на наборе b1=0, b2=0.

8). Определим проверяющую функцию для контакта:

Контакт с1 входит в цепь G2= и сечение H3=. Цепь, урезанная на контакте с1,

Сечение существует при подаче входных переменных с1=0, b1=0, b2=0 а цепь, урезанная на контакте, существует при a1=0, т. е. и существуют на наборе.

9). Определим проверяющую функцию для контакта:

Контакт с2 входит в цепь G3= и сечения. Сечения, урезанные на контакте с2,

9. 1). цепь G3= существует на наборе с2=0, b2=1, а сечение урезанное на контакте с2 — при подаче входных переменных a1=1, т. е G3и существуют на наборе

10). Определим проверяющую функцию для контакта:

Контакт с2 входит в цепь G3= и сечения. Цепь, урезанная на контакте с2,

10. 1) Сечение существует при подаче входных переменных a1=1,c2=1,а — при подаче входных переменных b2=1, т. е. и одновременно существуют на наборе abc

После определения проверяющих функций для всех контактов схемы, определяем проверяющий тест, который находится как логическое произведение проверяющих функций.

(2.2. 1)

Подставляем полученные значения проверяющих функций в выражение 2.2.1 и производим его минимизацию:

Таким образом, проверяющий тест для представленной на рисунке 2.1.2 релейно-контактной схемы будет представлять множество входных наборов:

3. Построение проверяющего и диагностического тестов для комбинационных схем на логических элементах

Логический элемент ЛЭ представляет собой устройство (рисунок 3. 1), имеющее n входов и один выход, на котором реализуется некоторая функция алгебры логики (ФАЛ) F (х). Неисправность во внутренней структуре ЛЭ приводит к тому, что на его выходе вместо функции F (х) реализуется функция неисправности f (x). Тест проверки ЛЭ должен определить, какую из функций [F (x) или f (x)] реализует элемент. Число и вид функций неисправности зависят от внутренней структуры ЛЭ. Анализ неисправностей и построение теста ЛЭ выполняют при помощи ТФН.

Рисунок 3.1 — Логический элемент

Существуют константные неисправности. Такие неисправности можно инвертировать как фиксацию в константу (нуль или единица) сигнала на входе или выходе ЛЭ. Например, обрыв входа элемента ИЛИ-НЕ соответствует фиксации на нем нулевого сигнала, обрыв перехода Э-К транзистора -- фиксации на выходе элемента единичного сигнала и т. д. В общем случае, элемент с n входами может иметь 2n+2 константные неисправности, так как каждые вход и выход могут быть зафиксированы как в нуль, так и в единицу. На схемах константные неисправности обозначают в виде кружков, расположенных около соответствующих входов и выходов (пример приведен на рисунке 3. 2). Верхние кружки соответствуют неисправностям «константа 1» (К 1), а нижние — неисправностям «константа 0» (К 0). Как правило, ЛЭ имеет только один вид неисправности на входе.

Рисунок 3.2 — Обозначение константных неисправностей

Для ЛЭ можно выделить классы эквивалентных неисправностей, которые показаны на рисунке 3.3 в виде графов, нанесенных на изображение элементов.

Эквивалентные неисправности соединены прямыми линиями. Рассмотрим, например, элемент ИЛИ.

В класс эквивалентных неисправностей входят неисправности 1, 3 и 5, соответствующие неисправностям вида К 1 входов и выхода элемента. Очевидно, что если на каком-либо входе зафиксировать сигнал единицу, то такой же сигнал фиксируется на выходе.

При этом по выходу элемента невозможно определить, где имеет место неисправность — на каком входе или выходе. Для этих неисправностей равны функции неисправности (f1=f3=f5) и проверяющие функции.

При построении Тп и Тд от класса эквивалентных неисправностей рассматривается только один ее представитель.

Рисунок 3.3 — Классы эквивалентных неисправностей для логических элементов

Среди константных неисправностей выделяются импликантные неисправности. Неисправность Ni, находится в отношении импликации к неисправности Nj, (обозначается: Ni Nj), если на тех входных наборах, на которых равна единице проверяющая функция неисправности Ni цi, равна также единице и проверяющая функция неисправности Nj цj (цi цj). Отношение импликации указывается на изображениях элементов в виде стрелок, направляющих от Ni к Nj.

Комбинационная схема содержит логические элементы и связи (соединения) между ними. В ней возможны следующие дефекты: неисправности ЛЭ: обрывы соединений, замыкания между соединениями (в том числе с шинами питания), перепутывание связей (неправильный монтаж).

Для диагностирования задана следующая функция:

Логическая схема, исполняющая данную функцию будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 3.4 Логическая схема функции F

Необходимо нанести неисправности компонент схемы. Под компонентами понимают входы и выходы элементов, и входы схемы.

Если выход элемента или вход схемы соединен с входом только одного элемента, то это соединение рассматривают как одну компоненту. Если в схеме имеется точка разветвления, то в качестве компонент выступают как точки разветвления, так и все ветви разветвления. Для каждой компоненты указывают две константные неисправности К->1 и К->0.

Для каждого логического элемента наносятся графы эквивалентных неисправностей и указывают отношения импликации между неисправностями, в результате чего устанавливают отношения между неисправностями для всей схемы.

Нумеруются неисправности, причем среди эквивалентных неисправностей нумеруют только одну, ближе всех расположенную к выходу (для нее наиболее просто вычислить проверяющую функцию); все неисправности, к которым направлены дуги, не нумеруют; если хотя бы к одной из эквивалентных неисправностей направлена дуга, то ни одну из них не нумеруют. В результате данной операции сокращают список неисправностей, которые необходимо рассматривать при построении теста. В данной схеме пронумеровано 15 неисправностей, в то время как исходное множество содержит 26 неисправностей.

Рисунок 3.5 Логическая схема функции F с обозначением неисправностей

Функция i-ой неисправности рассчитывается следующим образом: например для первой неисправности на выходе элемента И-НЕ фиксируется 1, этот элемент реализует функцию, следовательно для получения функции f1 в формулу надо подставить 1 вместо.

Составляем ТФН

Таблица 3.1 — Таблица ТФН для функции F

Входной набор

F

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

abc

0

000

0

0

1

0

1

0

1

0

1

001

1

0

1

1

1

1

1

1

2

010

1

1

1

1

1

1

1

0

3

011

1

1

1

1

1

1

1

0

4

100

0

0

0

0

0

0

0

0

5

101

1

0

0

1

1

1

1

1

6

110

0

0

0

0

0

1

0

0

7

111

0

0

0

1

0

1

0

0

Составим проверяющие функции по таблице:

ц1 =1v5

ц2=0v5

ц3=7

ц4=0

ц5= 6v7

ц6= 0

ц7=2v3

На основании проверяющих функций проверяющий тест будет иметь следующий вид:

(3. 1)

В результате получаем 4 минимальных теста:

При расчете диагностического теста, не учитывают отношения импликации между неисправностями. На схему наносят только графы эквивалентных неисправностей, которые нумеруют в соответствии с указанным для них правилом. В результате число неисправностей, включаемых в ТФН, увеличивается. В нашем случае в ТФН дополнительно включаются обе неисправности выхода элемента ИЛИ (точки 16 и 17). По диагностическому тесту строят словарь неисправностей.

Рисунок 3.6 Логическая схема функции F для составления диагностического теста

Составим ТФН.

Таблица 3.2 — Таблица ТФН

Входной набор

F

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

abc

0

000

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

001

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

2

010

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

3

011

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

4

100

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

5

101

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

6

110

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

7

111

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

Определим различающие функции:

1) ц1,2=0v1

ц1,3=1v5v7

ц1,4=0v1v5

ц1,5=1v5v6v7

ц1,6=0v1v5

ц1,7=1v2v3v5

ц1,8=0v1v4v5v6v7

ц1,9=2v3

ц1,10=1v2v3v5

2)ц2,3=0v5v7

ц2,4= 5

ц2,5=0v5v6v7v

ц2,6=5

ц2,7=0v2v3v5

ц2,8=4v5v6v7

ц2,9=0v1v2v3

ц2,10=0v2v3v5

3)ц3,4=0v7

ц3,5=6

ц3,6=0v7

ц3,7=2v3

ц3. 8=0v4v6

ц3,9=1v2v3v5v7

ц3,10=2v3

4)ц4,5=0v6v7

ц4,7=0v2v3

ц4,8=4v6v7

ц4,9=0v1v2v3v5

ц4,10= 0v2v3

5)ц5,6=0v6v7

ц5,7=2v3v6v7

ц5,8=0v4

ц5,9=1v2v3v5v6v7

ц5,10=2v3v6v7

6)ц6,7=0v2v3

ц6,8=4v6v7

ц6,9= 0v1v2v3v5

ц6,10=0v2v3

7)ц7,8=0v2v3v4v6v7

ц7,9=1v5

8)ц8,9=0v1v2v3v4v5v6v7

ц8,10=0v2v3v4v6v7

ц9,10=1v5

Составим диагностический тест, используя формулы алгебры-логики:

Тд = ц1,2 ц1,3.. цn-1,n (3. 2)

Тд=(0v1)(1v5v7)(0v1v5)(1v5v6v7)(0v1v5)(1v2v3v5)*

(0v1v4v5v6v7)(2v3)(1v2v3v5)(0v5v7)5(0v5v6v7)5*

(0v2v3v5)(4v5v6v7)(0v1v2v3)(0v2v3v5)(0v7)6(0v7)(2v3)(0v4v6)(1v2v3v5v7)

(2v3)(0v6v7)(0v2v3)(4v6v7)(0v1v2v3v5)(0v2v3)(0v6v7)(2v3v6v7)(0v4)

(1v2v3v5v6v7)(2v3v6v7)(0v2v3)(4v6v7)(0v1v2v3v5)(0v2v3)

(0v2v3v4v6v7)(1v5)(0v1v2v3v4v5v6v7)(0v2v3v4v6v7)(1v5)=

=(0v1)(2v3)5(0v1v2v3)(0v7)6(0v2v3)(0v4)

Один из минимальных тестов

0·2·5·6

Для упрощения выражения я применил формулы поглощения, и преобразовал выражение к наименьшему числу слагаемых с наименьшим числом множителей.

Аналогичную ситуацию мы проделаем с Тд"

Тд" = Тпц1,2ц1,3.. ц16,17 = ТпТд (3. 3)

Таблица 3.3 — Словарь неисправностей для Тд

Входной набор

F

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

abc

0

000

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

2

010

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

5

101

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

6

110

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

Таблица 3.4 — Словарь неисправностей для Тд"

Входной набор

F

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

abc

0

000

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

1

001

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

2

010

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

5

101

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

6

110

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

7

111

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

Заключение

На железных дорогах РФ техническая диагностика имеет большое значение. Залогом надежной и бесперебойной работы является постоянный контроль состояния объектов с целью выявления или предупреждения неисправностей. Знание методов построения диагностического и проверяющего тестов для различных систем дает возможность диагностировать работу любого устройства ЖАТС.

Студентам электротехнического факультета как будущим инженерам необходимо разбираться в вопросах диагностики и мониторинга, особенно учитывая то, что уже в ближайшем будущем необходимо создавать системы способные не только измерять параметры объекта, но и предсказывать предотказное состояние.

В общем случае можно сказать, что диагностирование — это одно из ключевых понятий в системах железнодорожной автоматики и телемеханики, дающая в действительности множество полезных в практике результатов и позволяющая находить неисправные элементы подачей каких-либо наборов или слежкой за изменением состояния каких-либо элементов.

В результате выполнения курсовой работы были построены проверяющие и диагностические тесты для непрерывной системы. Выполнено построение теста для комбинационной релейно-контактной схемы и тесты методом цепей и сечений. Построены тесты для комбинационных схем на логических элементах. По полученным тестам были построены таблицы функций неисправностей и словари неисправностей.

Список использованных источников

1. Коваленко В. Н. Построение проверяющих и диагностических тестов. Методическое пособие и задания к курсовой работе по дисциплине «Основы технической диагностики устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи» — Екатеринбург: УрГУПС, 2005. -43с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой