8.2. Використання надлишковості для самоконтролю автоматизованої системи контролю
Для реалізації самоконтролю необхідно, щоб АСК мала якісь види надлишковості: апаратурну, програмну, інформаційну, часову та ін. Розглянемо джерела існування і шляхи використання для самоконтролю цих видів надлишковості. Будемо ділити надлишковість АСК на дві категорії. До першої віднесемо ту надлишковість, яка природним чином властива АСК як інформаційно-вимірювальній системі, до другої – навмисно введену конструктором з метою поліпшення її експлуатаційних характеристик 4.
До першої категорії належить, перш за все, інформаційна надлишковість, яка є наслідком існування кореляційних зв’язків між результатами вимірювання, отриманих, наприклад, у різних точках одного й того ж діапазону вимірювального перетворювача АСК, у різних діапазонах одного й того ж перетворювача, у різних каналах перетворення інформації АСК і т.д. Наявність істотних кореляційних зв’язків між результатами вимірювань дозволяє скоротити обсяг перевірок при самоконтролі АСК за рахунок вибору для перевірок таких точок, діапазонів і каналів АСК, які мають гірші показники точності або надійності порівняно з іншими корельованими, та вилучення з процесу самоконтролю решти.
Наприклад, ставиться завдання провести самоконтроль каналу, в який входить аналого-цифровий перетворювач (АЦП) з функцією перетворення:
,
де
–
вхідна та вихідна величини АЦП;
,
– коефіцієнт передачі АЦП та його
відхилення;
– систематична похибка АЦП.
Відносна похибка АЦП визначиться таким співвідношенням:
Зрозуміло, що в
цьому випадку найгірший показник
точності матиме нижня точка діапазону
перетворювача, бо чим менше значення
,
тим більша похибка. Саме в цій точці і
потрібно проводити перевірку перетворювача.
В інших точках результат буде не гірший,
тому перевірку в решті точок, з огляду
на обмежені ресурси самоконтролю, можна
не проводити.
До першої категорії належить також часова надлишковість АСК, зумовлена більш повільним протіканням процесів в об’єкті контролю порівняно з процесами, що протікають в АСК. Цей вид надлишковості дозволяє проводити самоконтроль найвідповідальніших функціональних пристроїв АСК у процесі контролю об’єкта. Наприклад, проводити самоконтроль правильності зчитування інформації (самоконтроль парності кодів), самоконтроль тривалості окремих операцій, що виконує АСК, та ін.
Характерними для АСК є також апаратурна та функціональна надлишковості, які також належать до першої категорії. Про їх використання мова йтиме пізніше.
Друга категорія об’єднує в собі апаратурну, програмну та інші види надлишковості, які умисно вводяться конструктором з метою реалізації самоконтролю працездатності АСК, автоматичного пошуку місць відмов, автоматизованого обслуговування АСК та інших допоміжних режимів її роботи. У розд.6 була розглянута типова структурно-інформаційна схема АСК (див. рис. 6.1), яка являє собою сукупність стимулюючих і перетворювальних каналів, наділених певною автономією свого функціонування та розміщених радіально стосовно основної ланки системи – пристрою управління і оброблення інформації.
Вказана властивість дозволяє послідовно формувати в АСК окремі контури контролю її параметрів шляхом внесення апаратурної надлишковості у вигляді додаткових зв’язків між стимулюючими і перетворювальними каналами АСК (безпосередньо або через додаткові перетворювачі), а також з одночасним внесенням програмної надлишковості у вигляді додаткових комірок пам’яті АСК для запису програм контролю цих параметрів. Наприклад, при з’єднанні каналу стимулу С1 з m-м перетворювальним каналом (див. рис. 6.1) та запису в запам’ятовувальний пристрій відповідної програми, формується доволі складний контур контролю якогось і-го параметра самоконтролю АСК: ЗП – ПУОІ – ГС1 – КНС – ППm – КНК – АЦП – ПУОI – ЗП – ПУОI – ПІР. Кожен з пристроїв АСК, які сформували цей контур, виконує свої елементарні операції перетворення інформації. Кінцевий результат перетворень, що є результатом самоконтролю і-го параметра, реєструється пристроєм ПІР.
Існує немало способів створення надлишкових зв’язків між стимулюючими і перетворювальними каналами АСК при її самоконтролі. До них належать:
застосування надлишкових каналів комутаторів АСК, які не використовуються при контролі об’єкта;
створення спрощених імітаторів об’єктів контролю, які підключаються до АСК замість об’єктів;
використання стандартної і нестандартної апаратури (генераторів, вимірювальних перетворювачів, нормалізаторів), які підключаються до функціональних пристроїв стимулюючих і перетворювальних каналів АСК та ін.
В основі перелічених способів лежить використання якоїсь додаткової апаратури для формування контурів контролю параметрів АСК. У найпростішому випадку ця апаратура являє собою набір перемичок, що з’єднують виходи стимулюючих каналів із входами перетворювальних, у більш складних випадках – набір вимірювальних приладів.
Уведення додаткової апаратури у вихідну структуру каналів контролю АСК і відповідних програм її роботи дозволяє одержати ряд автоматичних (автоматизованих) режимів роботи АСК:
- самоконтроль функціонування АСК;
- самоконтроль працездатності, в тому числі – самоконтроль метрологічних характеристик АСК;
- режим регулювання параметрів АСК при її технічному обслуговуванні;
- пошук місць відмов АСК і т.д.
Застосування вказаних режимів роботи скорочує терміни налагодження та випробувань АСК в процесі її виготовлення, а також тривалість проведення профілактичних та відновлювальних робіт у процесі її експлуатації.
Приклади формування таких надлишкових зв’язків зображені на рис. 8.3, 8.4.
В обох випадках надлишкові зв’язки утворені за допомогою зовнішніх стандартних вимірювальних приладів, які працюють за командами, що подаються пристроєм управління і оброблення інформації зі складу АСК.
Рис. 8.3. Схема самоконтролю перетворювального каналу АСК
Рис. 8.4. Схема самоконтролю стимулюючого каналу АСК