Устройство ввода дискретных сигналов в резервированную систему управления для стендовых испытаний ракетно-космической техники

Авторы патента:

G05B9 - Блокировочные или предохранительные устройства (G05B 7/00 имеет преимущество; устройства безопасности в системах с программным управлением G05B 19/048, G05B 19/406; предохранительные вентили F16K 17/00; аварийные защитные устройства H02H)

Владельцы патента RU 2459224:

Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" (RU)

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами при наземных испытаниях изделий ракетно-космической техники (РКТ) и может быть использовано при стендовой отработке авиационной, транспортной техники, а также химических установок. Техническим результатом является повышение качества подготовки и надежности резервированных систем управления испытаниями изделий ракетно-космической техники, определяемых в существующей системе обеспечения качества работы стендовых систем количеством отказов за время «жизни» системы управления. Устройство ввода дискретных сигналов в резервированную систему управления для стендовых испытаний ракетно-космической техники содержит блок барьеров искрозащиты, через который дискретные сигналы реле давления и других датчиков контактного типа подключаются к первому информационному входу первого мультиплексора, ко второму информационному входу которого подключаются выходы регистра имитации входов, кодовое состояние которого задается через блок управления дублирующим программируемым логическим контроллером системы управления. 1 ил.

Особенностями стендовых наземных испытаний изделий РКТ является высокая стоимость их проведения и реализация обычно серии испытаний на одном или нескольких экземплярах изделий для отработки различных режимов и вариантов их использования при дальнейшей эксплуатации.

Высокая стоимость обусловлена сложностью испытательных стендов и дороговизной применяемых компонентов топлив, большим ущербом при аварийном исходе испытаний, стремлением разработчиков изделий из экономических соображений решить в процессе одного испытания максимальное количество задач и существенным усложнением алгоритмов управления бортовым оборудованием изделий РКТ при использовании современных вычислительных средств.

Указанные особенности стендовых испытаний изделий РКТ требуют тщательной проверки стендовых систем управления (СУ) перед каждым очередным испытанием, чтобы исключить возможные неисправности технических средств и ошибки в программном обеспечении системы управления. В том числе это относится и к средствам ввода в СУ дискретных сигналов реле давлений и других контактных датчиков и программному обеспечению, реализующему алгоритмы обработки этих сигналов.

Наиболее близким по назначению известным техническим решением является канал ввода в блоке ввода-вывода дискретной информации в автоматизированной системе управления заправкой ракетного криогенного разгонного блока по патенту Российской Федерации №2084011, МПК G05В 9/03, 1995 г., содержащий блок барьеров искрозащиты, входы которого соединены с дискретными датчиками объекта управления, а выход подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен с первым выходом регистра команд, вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами основного и дублирующего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления.

В системе управления с таким устройством реализуется два основных режима проверки средств приема и обработки дискретных сигналов. В первом - система управления не подключена к объекту управления (криогенному разгонному блоку), т.е. в промежутках между запусками ракет-носителей. В этом случае проверка осуществляется с помощью внешнего по отношению к основной конфигурации системы управления релейного имитатора технологии и смежных систем. Во втором режиме (при подключении системы управления к криогенному разгонному блоку) проводится проверка функционирования программного и алгоритмического обеспечения с помощью только программного имитатора в составе программируемых логических контроллеров.

Недостатками данного устройства являются необходимость дополнительной коммутации разъемных соединений, ручной режим работы оператора релейного имитатора технологии и смежных систем и отсутствие проверки электрических цепей устройства при подключенном криогенном разгонном блоке. Это приводит к возможности нарушения контактов в разъемных соединениях, дополнительному времени на подключение и обслуживание релейного имитатора, пропускам возможных неисправностей в схеме устройства и нештатной конфигурации программного обеспечения при использовании программного имитатора. Все это снижает полноту проверки и вероятность безотказной работы системы управления.

При стендовых испытаниях, например, ступеней ракет-носителей и их разгонных блоков необходимо ориентироваться на проведение всех проверок системы управления при подключенном объекте испытаний, так как обычно при этом проводится до 10 холодных и огневых испытаний по различным программам и алгоритмам управления в связи с экспериментальным характером этих испытаний в отличие от запусков ракет-носителей на космодроме, которые осуществляются по одним и тем же отработанным алгоритмам управления. Это, а также гораздо больший темп проведения испытаний на стендах и, следовательно, сжатые сроки их подготовки требует повышения уровня автоматизации проверок стендовых систем управления при подготовке очередного испытания.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества подготовки и надежности резервированных систем управления испытаниями изделий ракетно-космической техники, определяемых в существующей системе обеспечения качества работы стендовых систем количеством отказов за время «жизни» системы управления.

Это достигается тем, что в известное устройство ввода дискретных каналов в резервированную систему управления для стендовых испытаний ракетно-космической техники, содержащее блок барьеров искрозащиты, входы которого соединены с дискретными датчиками объекта управления, а выход подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен с первым выходом регистра команд, вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами основного и дублирующего программируемых логических контроллеров системы управления, согласно изобретению введены регистр имитации входов и второй мультиплексор, выход которого подключен к входам основного и дублирующего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления, а управляющий вход соединен со вторым выходом блока управления, при этом первый и второй информационные входы подключены к выходу первого мультиплексора и второму выходу регистра команд - соответственно, причем регистр имитации входов выходом подключен ко второму информационному входу первого мультиплексора, информационным входом - к третьему выходу блока управления, а управляющим входом - к третьему выходу регистра команд.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство ввода дискретных сигналов с датчиков объекта управления содержит блок барьеров искрозащиты 1 цепей датчиков, соединенный с первым информационным входом первого мультиплексора 2, второй информационный вход которого соединен с выходом регистра имитации входов 3. Выход первого мультиплексора 2 подключен к первому информационному входу второго мультиплексора 4, выход которого подключен одновременно к входам основного и дублирующего программирующих логических контроллеров резервированной системы управления (на чертеже условно не показаны), выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления 5, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом регистра команд 6, управляющим входом второго мультиплексора 4 и информационным входом регистра имитации входов 3. Первый выход регистра команд 6 подключен к управляющему входу первого мультиплексора 3, второй выход - к второму информационному входу второго мультиплексора 4, а третий выход - к управляющему входу регистра имитации входов 3.

В начальном состоянии при включении питания на выходе устройства (соответственно на входах программируемых логических контроллеров резервированной системы управления) может появляться информация либо с дискретных датчиков, либо с выхода регистра имитации входов 3, что определяется установившимся при включении питания логическим значением сигнала на первом выходе регистра команд 6, поступающим на управляющий вход мультиплексора 2.

Два рабочих режима работы устройства (основной и имитационный) задаются основным программируемым логическим контроллером резервированной системы управления.

Основной режим - работа при испытаниях. В этом режиме дискретные сигналы объекта управления через блок барьеров искрозащиты 1 поступают на первый информационный вход первого мультиплексора 2 и затем при нулевом логическом сигнале на его управляющем входе, установленном на первом выходе регистра команд 6, поступают на первый информационный вход второго мультиплексора 4. Информация с выхода последнего по нулевому логическому сигналу на его управляющим входе, который вырабатывается блоком управления 5 по запросам либо основного, либо дублирующего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления, поступает одновременно на входы последних.

Имитационный режим устанавливается по команде основного программируемого логического контроллера, которая дешифрируется блоком управления 5, который устанавливает в регистре команд 6 код этого режима. В соответствии с этим кодом на управляющий вход первого мультиплексора 2 поступает единичный логический сигнал, определяющий считывание на его выход состояния регистра имитации входов 3, выход которого подключен ко второму информационному входу первого мультиплексора 2. Сигнал считывания состояния регистра имитации входов 3 задается с третьего выхода регистра команд 6. Информация о коде состояния последнего регистра поступает от дублирующего программируемого логического контроллера через второй вход блока управления 5 и его третий выход. Последовательность поступления кодов в регистр имитации входов 3 определяется алгоритмом управления конкретным испытанием изделия РКТ и моделью функционирования этого изделия, запрограммированного в дублирующем программируемом логическом контроллере и реализуемого в процессе проверки резервированной системы управления при подготовке очередного испытания изделия РКТ.

В обоих режимах основной программируемый логический контроллер имеет возможность прочитать состояние регистра команд, для чего по единичному логическому сигналу на управляющем входе второго мультиплексора 4, устанавливаемому по команде основного программируемого логического контроллера через блок управления 5, в систему управления поступает информация о состоянии регистра команд 6, которая транслируется через второй информационный вход второго мультиплексора 4 на выход последнего.

В процессе испытаний информация о значении дискретных датчиков, как это описано выше, поступает одновременно в основной и дублирующий программируемые логические контроллеры резервированной системы управления. В случае отказа основного контроллера в системе управления осуществляется переход на работу от дублирующего контроллера, что обеспечивается соответствующим исполнением устройств вывода информации.

Следует отметить, что схема данного устройства позволяет его использовать также в троированной системе управления. В этом случае для каждого из трех основных каналов управления предусматривается свое устройство, в котором в качестве дублирующего программируемого логического контроллера выступает специальный четвертый программируемый логический контроллер, выполняющий функции имитации входов в систему при подготовке испытаний изделия РКТ и регистрации сигналов дискретных датчиков в процессе их проведения.

Описанная логическая схема устройства может быть реализована на программируемой микросхеме фирмы ALTERA типа ЕРМ3128ТС144.

Повышение качества подготовки испытаний изделий РКТ при использовании данного изобретения обеспечивается высоким уровнем автоматизации проверок системы управления, что дает возможность реализовать за плановые сроки подготовки испытаний максимальное количество тестов.

Повышение надежности испытаний обеспечивается большей глубиной проверок систем управления и таким образом обнаружением и устранением неисправностей в цепях передачи сигналов дискретных датчиков и ошибок в программах реализации алгоритмов управления запуском изделия ракетно-космической техники, а также безотказной работой разъемных соединений за счет исключения их коммутаций при предпусковых проверках систем управления.

Устройство ввода дискретных сигналов в резервированную систему управления для стендовых испытаний ракетно-космической техники, содержащее блок барьеров искрозащиты, входы которого соединены с дискретными датчиками объекта управления, а выход подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен с первым выходом регистра команд, вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами основного и дублирующего программируемых логических контроллеров системы управления, отличающееся тем, что в него введены регистр имитации входов и второй мультиплексор, выход которого подключен к входам основного и дублирующего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления, а управляющий вход соединен со вторым выходом блока управления, при этом его первый и второй информационные входы подключены к выходу первого мультиплексора и второму выходу регистра команд соответственно, причем регистр имитации входов выходом подключен к второму информационному входу первого мультиплексора, информационным входом - к третьему выходу блока управления, а управляющим входом - к третьему выходу регистра команд.

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Релейный регулятор // 2441265

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в резервированных системах управления различными инерционными объектами, например поворотными платформами, промышленными роботами, летательными аппаратами.

Способ и устройство для электропитания с резервированием нескольких серводвигателей или приводных электродвигателей при помощи общего силового электронного блока // 2437135

Бурильное устройство и способ управления работой этого устройства // 2406821

Изобретение относится к бурильному устройству, содержащему несколько исполнительных блоков. .

Система аварийного останова // 2406102

Устройство для определения частоты вращения вращающейся детали машины с избыточными датчиками и схемами оценки // 2350968

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля частоты вращения рабочего колеса турбины. .

Тренажер для обучения сдаиванию молока из сосков // 2290787

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в учебно-тренировочных устройствах при формировании профессиональных навыков выдаивания молока из вымени коров.

Способ управления охранной сигнализацией // 2284560

Изобретение относится к области охранных систем, оповещения и защиты объектов от несанкционированного доступа. .

Многозонный развертывающий преобразователь // 2282245

Изобретение относится к области импульсных преобразователей информации и может использоваться при автоматизации технологических процессов для управления группой параллельно работающих асинхронных электроприводов.

Устройство с электромагнитным приводом для блокировки элементов управляющих устройств с внешним приводом // 2257633

Изобретение относится к области электротехники и касается выполнения устройств управления, в частности средств для предотвращения перемещения элементов управляющих устройств с внешним приводом.

Устройство переключения каналов троированной системы управления // 2467372

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами, в частности наземными испытаниями изделий ракетно-космической техники

Устройство ввода дискретных сигналов в резервированную систему управления для стендовых испытаний ракетно-космической техники // 2487383

Способ включения и выключения электроустановки и устройство (варианты) для его реализации // 2494432

Изобретение относится к области разработки человеко-машинного интерфейса и может быть использовано при создании автоматизированного рабочего места оператора объекта бронетанковой военной техники, а также автоматизированных рабочих мест других подвижных и стационарных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что при включении питания электроустановки, связанной с опасностью, например, электропривода горизонтального наведения башни танка, при включенном положении органа управления электроустановки, включение электроустановки блокируют, пока орган управления не будет последовательно переведен из выключенного во включенное положение. Техническим результатом является создание способа и устройства для включения и выключения электроустановки, позволяющим повысить безопасность эксплуатации электроустановки, связанной с опасностью. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Схема и топология высоконадежной системы силовой электроники // 2533317

Изобретение относится к силовой электронике. Технический результат заключается в упрощении схемы резервирования системы силовой электроники при сохранении ее надежности. Для этого предложена система силовой электроники, содержащая набор одинаковых полупроводниковых переключающих устройств, соединенных последовательно для обеспечения высоконадежного переключения, причем каждое полупроводниковое коммутационное устройство выполнено с возможностью приведения в действие посредством соответствующего блока драйвера ключа, содержащего встроенный в него логический блок, и набор одинаковых блоков контроллеров, при этом каждый логический блок выполнен с возможностью обеспечения соответствующего управляющего сигнала полупроводникового коммутационного устройства при получении выходных сигналов от блоков контроллеров, причем каждый выходной сигнал соответствует одному блоку драйвера ключа и соответствующему логическому блоку и связан с соответствующим встроенным логическим блоком и блоком драйвера ключа, так что управление соответствующим полупроводниковым переключающим устройством выполняется в результате логической обработки сигналов указанного набора блоков контроллеров независимо от возникновения отказа в любом одном или более блоков контроллеров при условии, что по меньшей мере минимальное количество блоков контроллеров остается в рабочем состоянии. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Блок питания и способ питания приводимого в действие электричеством устройства // 2540803

Изобретение относится к блоку питания и способу подачи в приводимое в действие электричеством устройство электрического питания и/или электрического сигнала. Техническим результатом является обеспечение возможности определения конкретного типа приводимого в действие электричеством устройства на основе определенной внешней емкости. Блок (10) питания содержит измерительное устройство (34) для измерения параметра, причем параметр подходит для определения наличия внешней емкости, электрически включенной между одним элементом (22) и другим элементом (24) из соединительных элементов (22, 24, 26, 28) блока (10) питания, на основании упомянутого параметра, причем блок (10) питания выполнен с возможностью определения конкретного типа приводимого в действие электричеством устройства (12) на основе определенной внешней емкости, а параметры являются током, зависящим от времени, и напряжением, зависящим от времени. 4 н. и 10. з.п. ф-лы, 3 ил.

Блокирующее устройство и способ блокировки // 2565587

Изобретение относится к дегазации полимерного порошка. Описана блокировка для применения в способе дегазации полимерного порошка в сосуде для дегазации. Измеряют температуры паровой фазы, полученной при разделении жидкости и пара, которую применяют в качестве продувочного газа в сосуде для дегазации. Затем сравнивают указанную температуру с пороговой величиной. В случае, если измеренная температура выше пороговой величины, прекращают или снижают степень применения пара в качестве продувочного газа. Также описана блокировка, включающая измерение уровня жидкости, температуры и давления паровой фазы. Описан способ дегазации полимерного порошка. Технический результат - создание улучшенной системы для отслеживания качества возвратного продувочного газа, применяемого в дегазаторах, надежной, быстрой и простой в применении. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 пр.

Блокировка и способ дегазации // 2567431

Изобретение относится к дегазации полимерного порошка. Описана блокировка для применения в способе дегазации полимерного порошка в сосуде для дегазации. Блокировка включает измерение температуры полимерного порошка внутри или на выходе из сосуда для дегазации. Сравнение указанной измеренной величины с пороговым значением, чтобы выяснить, превышает ли измеренная величина пороговое значение или не превышает. Если измеренная температура ниже указанного порогового значения, осуществление одного или более действий, направленных на снижение концентрации углеводородов в полимерном порошке, выходящем из сосуда для дегазации, и/или прекращение выгрузки полимерного порошка из сосуда. Также описан способ дегазации полимерного порошка в сосуде для дегазации. Технический результат - обеспечение системой блокировки определения повышения содержания углеводородов, выходящих из сосуда дегазации, действующей быстро и простой в применении. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 пр.

Устройство управления резервированной с помощью мажоритарных элементов системой // 2568392

Изобретение относится к современным пилотажно-навигационным комплексам (ПНК) летательных аппаратов (ЛА) и их бортовой аппаратуре и предназначается в основном для формирования сигналов управления резервированными с помощью мажоритарных элементов системами радиоавтоматики и системами автоматического управления ЛА. Техническим результатом является повышение надежности работы системы. Устройство управления резервированной с помощью мажоритарных элементов системой содержит рабочий элемент (РЭ), два элемента сравнения (ЭС), три вычитающих устройства (ВУ), три компаратора (К), три электронных ключа (ЭК), а также содержит три канала обнаружения отказавшего элемента (ООЭ), каждый содержащий последовательно соединенные линию задержки (ЛЗ), ВУ, дифференцирующее звено (ДЗ) и триггер (Тр), причем вход каждой ЛЗ подсоединен ко вторым входам соответствующих ВУ, при этом вход первой ЛЗ подключен к выходу РЭ, вход второй ЛЗ - к выходу первого ЭС, вход третьей ЛЗ - к выходу второго ЭС, а выходы Тр подсоединены соответственно к четвертому, пятому и шестому входам БУ. 4 ил.

Контрольно-вычислительная система, способ управления контрольно-вычислительной системой, а также применение контрольно-вычислительной системы // 2585262

Группа изобретений относится к вычислительной технике и может быть использована для управления процессорами с использованием резервирования. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости. Система содержит пары процессоров с, по меньшей мере, двумя процессорами и/или ядрами процессоров, выполненными редундантными, блоки сравнения для проверки состояния синхронизации процессоров и для обнаружения ошибки синхронизации, по меньшей мере, один периферийный блок, по меньшей мере, одну переключающую матрицу, которая выполнена с возможностью разрешения или блокирования доступа к процессорам пар процессоров или доступа процессоров пар процессоров к указанному периферийному блоку, блок обработки ошибок, который выполнен с возможностью приема сигналов двух блоков сравнения и управления указанной переключающей матрицей для полного или выборочного воспрепятствования доступа процессора, или ядра, или пары процессоров к, по меньшей мере, одной памяти и/или указанным периферийным блокам, при этом пары процессоров в безошибочном режиме работы могут выполнять разные программы для предоставления функций, а при возникновении ошибки пара процессоров, не содержащая ошибку, принимает на себя, по меньшей мере, некоторые функции пары процессоров, содержащей ошибку. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 24 ил.

Способ переключения в компоновке силовых переключателей и компоновка из множества силовых переключателей // 2595600

Группа изобретений относится к переключающим устройствам. Технический результат - создание средств переключения, обеспечивающих то, что отдельные ветви оборудования распределения энергии надежно подключаются или отключаются. Для этого предложен способ переключения в компоновке силовых переключателей, в которых переключающие блоки управляются устройствами обработки данных, включающий в себя следующие этапы: управление переключающим блоком первого силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных первого силового переключателя, определение, возникло ли изменение состояния переключения, и если нет, то отправка сигнала посредством устройства обработки данных первого силового переключателя на устройство обработки данных второго силового переключателя, управление переключающим блоком второго силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных второго силового переключателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.