где x_l[nT] – рассогласование для канала l в n-ом цикле регулирования;

    T – время цикла;

    K₁ – коэффициент пропорциональности;

    K₂ – коэффициент интегрирования;

    m(t) – управляющее воздействие.

    При реализации функций управления и  регулирования МП-контроллер связывается  с технологической установкой через  аналогово-цифровые преобразователи и исполнительные механизмы.

    2.7. Математическая модель системы жизнеобеспечения

    Для постановки и решения задач контроля и управления  разработана математическая модель системы жизнеобеспечения.

    Предположим, что в технологической сети имеется  ряд объектов жизнеобеспечения Обj, которые имеют в своем составе датчики (Дj), исполнительные механизмы (ИМj), контроллеры (Kj).

    Находим общее количество датчиков i-того типа (Дi), исполнительных механизмов и контроллеров по типам:

    

    

    

    

    

    Где Моб – модель объекта

    Д - датчик

    ИМ  – исполнительный механизм

    К – контроллер

    m – количество объектов контроля  в ТС 

    На  каждый i-тый объект системы жизнеобеспечения со стороны микропроцессорных контроллеров (см. рис. 7) поступает множество наборов МКНi, через которые осуществляются операции управления, регулирования и контроля.

    Поставлена задача оптимизации оборудования в системе управления, как определение минимума количества МП-контроллеров в технологической сети.

       – набор устройств, обеспечивающий  задачу контроля работоспособности объекта j, состоящий из датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров.

    

    Где КН - контролирующий набор устройств, состоящий из наборов всех контролируемых объектов.

    Целесообразно поставить задачу минимизации количества микроконтроллеров.

    Очевидно, что самое простое решение  будет, если во всей технологической сети (ТС) для решения данной задачи будет использоваться всего один МП-контроллер (N=1), но при этом очевидно, что полное время контроля в системе Тк (время контроллера) будет максимальным.

    Второе  крайнее решение задачи состоит  в том, чтобы на каждом объекте  использовался свой МП-контроллер, т.е. N=m.

    Целесообразно поставить задачу оптимизации как  минимизацию количества сетевого управляющего и контролирующего оборудования.

    Если  к одному МП-контроллеру может  быть подключено q контролируемых объектов, то полное количество микроконтроллеров,  в некоторой  локальной сети будет

    

    В  качестве ограничений при этом могут  быть приняты:

    -допустимое  минимальное время контроля одного объекта,

    -максимально допустимое время контроля Тк для всей системы.

    В третьей главе исследуются методы и модели контроля работоспособности и технического диагностирования

    При постановке задачи уточняются основные определения и постановка задач контроля работоспособности (КР) и технического диагностирования (ТД).

    Техническим состоянием (ТС) называется совокупность подверженных изменениям в процессе производства или эксплуатации свойств  объектов, характеризуемая в определенный момент времени признаками (требованиями, параметрами), установленными технической документацией на этот объект.

    Различным неисправностям в общем случае соответствуют  различные технические состояния.

    Виды  технического состояния:

    - исправность (альтернатива - неисправность) - ТС объекта, при котором он  удовлетворяет всем требованиям,  установленным технической документацией;

    - работоспособность - ТС объекта,  при котором он удовлетворяет  требованиям, определяющим возможность применения его по назначению;

    Тестом  называется совокупность входных воздействий  и выходных  реакций, соответствующих этим входным воздействиям.

      Упорядоченная последовательность  тестов называется тестовой программой.

    Процедура тестового контроля технологической  сети с целью установления работоспособности контролируемого устройства состоит из следующих этапов (рис. 8). 

    

    Рис. 8. Основные этапы процедуры тестового контроля. 

    Возможны  два подхода к проектированию тестовой программы, в соответствии с этим возможны два вида контроля (рис. 8).

    Если  основой для построения тестовой программы является алгоритм функционирования технологической сети и самих устройств, то это будет функциональный контроль. Если в основе тестовой программы лежат сведения о структуре сети и возможных неисправностях, то речь идет о структурном контроле, или тестовом контроле.

    Структурный контроль обеспечивает более полную проверку работоспособности цифровых устройств, чем функциональный, но в ряде случаев методы структурного контроля малоэффективны из-за большого числа элементов схем и отсутствия адекватных моделей неисправностей.

    На  основании проведенного анализа  с учетом требований к технологической сети выбраны основные принципы реализации технического диагноза  и построения тестовых программ:

    - вид технического диагноза - контроль  работоспособности;

    - методы тестирования - программные,  что характерно для комплексной  отладки аппаратуры и программного  обеспечения в процессе пуско-наладочных  работ и на этапе эксплуатации;

    - принцип построения тестов - функциональный, системно-модульный;

    - способ получения эталонных выходных  реакций - на ЭВМ на программной модели сети;

    - способ анализа результатов контроля  – автоматический на  программной модели сети или с диагностическим словарем.

    Представляется  целесообразным создание соответствующего программного диагностического комплекса, реализованного в ноутбуке для оперативного использования при проведении пуско-наладочных работ и поиске неисправностей в процессе эксплуатации распределенных технологических сетей.

    Таблица 1.

    Таблица истинности элемента DC.

    

    В таблице приняты следующие обозначения:

    D-информационный вход элемента (первого триггера);

    C- вход синхронизации;

    Q- выход первого триггера;

    T- выход второго триггера (выход элемента DC);

    Мю-сохраняется  прежнее состояние;

    Х- безразличное состояние. 

    При решении задач анализа и синтеза  дискретных устройств, а также диагноза технического состояния применяются  структурные математические модели, отражающие не только функции, реализуемые  устройством, но и его внутреннюю структуру.

    В качестве примера дискретного автомата будем рассматривать двухтактный синхронизируемый D-триггер, называемый в дальнейшем элементом DС (табл. 1)..

    Предлагается метод сокращения длины тестовых экспериментов над логическими схемами, не использующий таблиц неисправностей и описания структуры рассматриваемого объекта. При этом сокращенные тесты сохраняют корректность и полноту исходных тестов. Метод применим к различным дискретным схемам. 

    

    Рис.9. Примеры тестов для склеивания (С, D)

    

    Рис. 10. Монотонный путь P и матрица склейки 

    

    Рис. 11. Результат склейки тестов С и D

 

    

          

    Рис. 12. Алгоритм склейки двух тестов. 

    На  рис. 12 представлен алгоритм склейки двух тестов.

    На  основании проведенного анализа  с учетом требований к технологической сети выбраны основные принципы реализации технического диагноза  и построения тестовых программ:

    - вид технического диагноза - контроль  работоспособности;

    - методы тестирования - программные,  что характерно для комплексной  отладки аппаратуры и программного  обеспечения в процессе пуско-наладочных  работ и на этапе эксплуатации;

    - принцип построения тестов - функциональный, системно-модульный;

    - способ получения эталонных выходных  реакций - на ЭВМ на программной модели сети;

    - способ анализа результатов контроля  – автоматический на  программной модели сети или с диагностическим словарем.

    В четвертой главе рассматриваются принципы построения программного обеспечения для  контроля  работоспособности АСУП с распределенной структурой.

    Для решения этой задачи рассмотрены  варианты возможных решений построения систем тестирования.

    Выбрана следующая последовательность этапов создания программного обеспечения:

• разработка типовой структуры аппаратных средств передачи данных в технологической сети;
• создание структурных и программных моделей узлов системы тестирования и диагноза;
• разработка тестовой программы для реализации функциональных тестов;
• формирование входных и выходных тестовых наборов;
• получение выходных реакций контролируемых узлов;
• сравнение выходных тестовых наборов и выходных реакций контролируемых узлов;
• поиск места ошибки и определение места неисправности.

    Рассмотрим  типовую структуру аппаратных средств  передачи данных в технологической  сети (рис. 13) и принцип работы принятого метода тестирования.

    Рассматривается математическая модель процесса контроля работоспособности в технологической сети.

    Предполагается, что контролируемые структуры включают в себя сетевое оборудование, производственные установки и объекты системы жизнеобеспечения, которые  объединены единой технологической сетью.

    От  МП-контроллера поочередно для каждого  объекта контроля в сеть выдается «входное тестовое   сообщение», которое в объект поступает из сети как «принятое тестовое  сообщение» 1-го уровня. Далее декодируется адрес конкретного объекта тестирования, куда и попадает тестовый набор. 

    

    Рис. 13. Типовая структура аппаратных средств передачи данных