REM digitale moderne sunt complexe, includ mii și zeci de mii de elemente, iar eșecul oricăruia dintre ele poate opri funcționarea REM în cel mai crucial moment. Metodele fizice de monitorizare a stării SRE digitale, descrise în paragrafele precedente, au o fiabilitate insuficientă, în ciuda întregii diversități și profunzimi. În conformitate cu fiabilitatea determinării stării de funcționare a REU digital (CC), pe lângă cele fizice, pot fi utilizate metode de testare eficiente de diagnosticare și control. Esența controlului de testare este un semnal de testare aplicat centrului de control și care provoacă o astfel de reacție la semnalul de intrare, ceea ce indică faptul că centrul de control este în stare de funcționare.

Testul de control al CC este definit formal ca o secvență de seturi de intrare și seturile de ieșire corespunzătoare acestora, care asigură controlul sănătății nodului digital. Testele de control sunt compilate astfel încât să permită detectarea defecțiunilor constante S = 0(1) în modul statistic.

Performanța este controlată după cum urmează. Seturile de control de testare sunt alimentate la intrarea CC. Seturile de ieșire preluate de la CC sunt comparate cu cele de referință. Dacă fiecare dintre seturile de testare de ieșire coincide cu seturile de referință, CC este considerat a fi operațional. Testele de control sunt compilate pe baza analizei schemelor de circuit ale centrului de control. Dacă semnalele seturilor de control și de referință nu se potrivesc, fluxul de testare suplimentar este întrerupt și o defecțiune (defecțiune) este diagnosticată la acest set. Diagnosticarea defecțiunilor începe de la ieșirea centrului de control, pe care este înregistrată discrepanța dintre seturile de control și de referință. Pe acel element logic al circuitului, care este asociat cu această ieșire, se măsoară semnalul de ieșire U și semnalele de intrare x1....xk, unde k este numărul de intrări ale elementelor CC. Conform valorilor măsurate ale semnalelor de intrare, în conformitate cu algoritmul de funcționare, (Uo este valoarea semnalului de ieșire, care ar trebui să fie: Uo = f(x1, x2, ..., xk). în caz de inegalitate U ≠ Uo, elementul în sine este considerat a fi eșuat sau conexiune galvanică de la ieșirea sa. Când U = Uo, se determină intrările esențiale ale elementului logic și apoi acele elemente logice care sunt asociate cu aceste intrări. element esențial se înțelege ca fiind un astfel de element de intrare la care o modificare a semnalului logic duce la o modificare a semnalului la ieșire.Măsurătorile descrise sunt efectuate pentru toate elementele asociate cu intrări semnificative Măsurătorile sunt efectuate până când este detectată o defecțiune sau la intrările nodurilor digitale corespunzătoare.

Dacă un declanșator acționează ca un element al circuitului de control, atunci pentru acesta Uo = f(x1,x2,…,xk,U"), unde U" este starea anterioară a declanșatorului. Prin urmare, Uo nu este definit pe fiecare set. Pentru un flip-flop RS cu intrări R, S pe setul Uo=l, pe setul U = 0, pe setul Uo poate fi 0 sau 1 în funcție de U". Dacă semnalul Uo poate fi setat din rezultatele măsurătorii , apoi defecțiunea este diagnosticată prin determinarea U , măsurarea parametrilor acestuia, compararea și compararea acestora cu parametrii Uo.

De exemplu, luați în considerare diagnosticarea unei defecțiuni într-un centru de control (Fig. 7.2). Eșecul se manifestă ca un zero logic la intrarea D1/13. Testul de control (primul set) are secvența:

Intrări: 1/1 1/15 1/23 1/32 2/2 2/8 2/18 2/33

Prize: 1/18 2/14

Eșecul se manifestă în primul set al testului de control.

Secvența diagnosticării conform diagramei schematice este prezentată în tabel. 7.1.

Pe lângă diagnosticarea centrului de control conform diagramei schematice, există o metodă de diagnosticare conform tabelelor. Conform acestei tehnici, pentru fiecare set de teste de control sunt compilate, complete și abreviate tabele de diagnostic. Tabelul complet de diagnosticare este proiectat pentru defecțiuni multiple; prescurtat la single. Tabelul de diagnostic abreviat include numai acele elemente ale CI care nu au fost testate în niciunul dintre seturile anterioare de teste de control. Tabelele sunt compilate în conformitate cu anumite reguli, care sunt mai convenabile de luat în considerare folosind un exemplu (vezi Tabelul 7.2). În rândul tabelului se imprimă: nu. CU; numărul canalului de setare a controlului de testare; numărul pin și numărul conectorului; Numărul pinului de ieșire al microcircuitului conectat la pinul conectorului și numărul microcircuitului însuși; Nu. afară. si in. contacte de microcircuit verificate în acest set.

Dacă în tabelul prescurtat unele dintre elementele din mijlocul liniei sunt incluse într-unul din tabelele prescurtate anterioare, atunci în linia luată în considerare aceste elemente nu diferă, în locul lor se pune o elipsă.

Diagnosticul defecțiunilor conform tabelului se realizează după cum urmează. Tabelul redus este selectat după numărul setului pe care a fost găsită nepotrivirea. Diagnosticul este pornit de la ieșirea centrului de control, pe care se înregistrează un rezultat incorect și se efectuează secvenţial pentru fiecare linie a tabelului de diagnosticare. Pentru fiecare element al rândului tabelului, sunt comparate valorile valorilor logice.

semnale la intrări și ieșiri cu valorile de control corespunzătoare din tabel. La elementul a cărui informație de ieșire nu se potrivește cu cea de control, este necesar să se oprească. Elementul defectat va fi fie acest element, fie unul dintre elementele ale căror intrări sunt conectate la ieșirea acestui element, fie un conductor imprimat care conectează ieșirea elementului la intrările altor elemente, o sursă de alimentare, o caz și alte noduri. Un exemplu de diagnosticare a CC conform tabelelor este dat în tabel. 5.2, 5.3.

Pentru a asigura posibilitatea realizării de teste de control pentru IM, este necesar ca acestea din urmă să aibă un nivel adecvat de testabilitate și să îndeplinească anumite cerințe în acest sens. Respectarea cerințelor de testare reduce complexitatea testelor și îmbunătățește performanța acestora.

Metodele generale de creștere a controlabilității centrului de control se reduc la următoarele recomandări: este necesar să se reducă, dacă este posibil, numărul de feedback-uri în circuitul centrului de control; În primul rând, acest lucru se aplică feedback-ului extern. Eliminarea feedback-ului poate fi implementată prin întrerupere constructivă cu ieșire la contactele conectorului;

este necesar să se reducă timpul de ciclu al circuitului de control, adică numărul de elemente de memorie din lanțul de propagare a semnalului de la intrare la ieșire, precum și eșalonarea, numărul de elemente de circuit din lanțul de propagare a semnalului; este necesar să se reducă numărul de microcircuite care acționează pe o ieșire a centrului de control; este necesar să se implementeze, la proiectarea CC, o secvență de instalare a seturilor de intrare, care traduce toate elementele circuitului într-un fel de stare stabilă; ieșirea fiecărui element de memorie ar trebui să fie transmisă la contacte externe; structurile de tipul „ramificație convergentă” trebuie sparte.

Soluțiile tehnice descrise pentru a asigura diagnosticarea centrului de control sunt luate în principal în proiectarea REM și a CI în sine. Sarcina în timpul punerii în funcțiune a echipamentelor pe IC este de a monitoriza nivelul deciziilor luate și implementarea acelor recomandări care oferă posibilitatea și eficiența diagnosticării în timpul întreținerii REU.

Tulburările în funcționarea dispozitivelor digitale (erori) pot apărea din cauza defecțiunilor, care duc la defecțiuni, și a defecțiunilor, care pot duce la interferențe.

Dispozitivele controlate sunt de două tipuri: a) dispozitive de stocare (memorie) și transmisie de date, în care informația este aceeași la intrare și la ieșire; b) unități de procesare a datelor (ALU), în care informațiile de intrare și de ieșire nu se potrivesc.

O eroare este înțeleasă ca recepția lui „1” în loc de „0” transmisă sau stocată în memorie și invers, precum și erorile de calcul.

Există sisteme de control: detectarea erorilor și corectarea erorilor, precum și prin multiplicitatea (numărul de erori din cuvântul cod) erorilor detectate sau corectate. Controlul este posibil prin introducerea redundanței în date. Dispozitivele de control cresc costul echipamentelor și reduc viteza centrului de control.

Distingeți erorile individuale și de grup. De exemplu, în RAM, erorile individuale sunt cel mai probabil, deoarece fiecare bit este stocat în propriul element de memorie. Pentru memoria de pe un hard disk, erorile de grup sunt cel mai probabil, deoarece defectul deteriorează o secțiune a mediului cu mai mulți biți. În liniile de comunicație, erorile de grup sunt, de asemenea, cel mai probabil, deoarece interferența scoate mai mulți biți.

Când se analizează metodele de tratare a erorilor, sunt introduse următoarele concepte:

a) combinație de coduri - un set de caractere ale alfabetului acceptat;

b) distanta de cod (intre doua combinatii de coduri) - numarul de cifre in care aceste combinatii difera una de alta;

c) multiplicitatea erorilor - numărul de erori dintr-un cuvânt dat (numărul de cifre incorecte);

d) greutatea combinației - numărul de unități dintr-o combinație de cod dată.

În teoria codării, distanțele minime de cod necesare pentru detectarea și corectarea erorilor la utilizarea codurilor sunt definite:

d MIN = r OBN + 1; d MIN = 2r FIX + 1; d MIN = 2r FIX + r DEF + 1,

unde d MIN este distanța minimă necesară a codului;

r ISPR este multiplicitatea erorii corectate;

r DE este multiplicitatea erorii detectate.

Pentru un cod binar, distanța codului este d MIN = 1, deci nu poate detecta erori. Pentru a detecta o singură eroare, distanța minimă a codului ar trebui să fie d MIN = 2, iar pentru a o corecta, d MIN = 3.

Detectarea și eliminarea erorilor de grup este mult mai dificilă decât a erorilor individuale.

prin urmare, pentru a le combate, sunt folosite metode care convertesc erorile de grup în unele unice, cum ar fi intercalarea și amestecarea.

Metode de control al dispozitivelor digitale: a) prin „voturi majoritare” în schemele majoritare; b) modulo 2 (paritate pară sau impară); c) utilizarea unei funcţii suplimentare; c) utilizarea codurilor de corectare a erorilor (Hamming, Reed-Solomon, lattice și altele) care detectează și corectează erorile.

Utilizarea pe scară largă a dispozitivelor electronice radio pentru procesarea semnalelor digitale determină un interes sporit pentru diagnosticarea stării lor tehnice. Unul dintre tipurile de diagnosticare a componentelor și blocurilor digitale este diagnosticarea de testare, a cărei utilizare în etapa de proiectare și fabricare a componentelor digitale vă permite să determinați funcționarea corectă a acestora și să efectuați o procedură de depanare.

Esența controlului de testare este un semnal de testare aplicat unui dispozitiv digital și care provoacă o astfel de reacție a centrului de control, care indică performanța acestuia.

Test - un set de semnale de testare.

Un program de testare este o succesiune ordonată de teste.

Există două abordări pentru crearea unui program de testare, în conformitate cu aceasta, se disting două tipuri de control:

1) funcțional - ca informație inițială pentru construirea unui program de testare se folosește algoritmul de funcționare a unui dispozitiv digital, adică. rezolvarea problemei de control. Nu permite identificarea unei părți semnificative a posibilelor defecțiuni în absența informațiilor despre cauzele și natura posibilelor defecțiuni, cu complexitate crescută a sistemului controlat sau cerințe scăzute pentru exhaustivitatea controlului.

2). Structural - în procesul de dezvoltare a unui program de testare, sunt utilizate date despre structura centrului de control și natura posibilelor defecțiuni. Oferă o verificare destul de completă a performanței centrului de control. Cu toate acestea, pentru dispozitivele digitale complexe, metodele de control structural sunt ineficiente din cauza numărului mare de elemente de circuit și a lipsei de modele de defecțiuni adecvate, care sunt tipice pentru centrele de control complexe.

Pentru a arăta mai clar problemele de testare, să stabilim timpul necesar pentru a testa un microcircuit tipic (MPK580).

Numărul necesar de combinații de testare posibile este definit în general ca C=2 nm, unde n este lungimea cuvântului de date în biți (n=8), m este numărul de comenzi din sistemul de comandă MP (m=76). Apoi C \u003d 2 8 * 76 \u003d 2 608 \u003d 10 183. Acesta este numărul total de combinații de teste. Lăsați fiecare test să dureze 1 µs. Atunci toate testele vor necesita timp de testare t=10 177 s. Un an de 365 de zile conține 3,15 * 10 7 s. Prin urmare, execuția tuturor testelor se va încheia în 0,3 * 10 170 de ani. Pentru comparație, vârsta pământului este de 4,7*109 ani.

În funcție de detaliul obiectului de control, la dezvoltarea unui program de testare, se disting metodele de control sistem și modular.

unu). Sistem - CC este considerat ca un întreg, pentru care se dezvoltă un program de testare.

2). Controlul modular - CC este considerat ca un set de unități funcționale (module) separate, pentru fiecare dintre care este compilat propriul program de testare. Apoi aceste programe sunt combinate într-un program pentru verificarea întregului sistem. Metodele funcționale și structurale pot fi utilizate atât în ​​abordări de sistem, cât și în abordări modulare pentru construirea de programe de testare.

La elaborarea diagnosticelor de testare, există o dificultate în determinarea reacțiilor de referință la testarea circuitelor existente, în determinarea numărului optim de puncte de control pentru eliminarea reacției de ieșire a unui circuit digital diagnosticat. Acest lucru se poate realiza fie prin crearea unui prototip al dispozitivului digital în curs de dezvoltare și diagnosticarea acestuia folosind metode hardware, fie prin simularea atât a dispozitivului digital, cât și a procesului de diagnosticare pe un computer. Cea mai rațională este cea de-a doua abordare, care presupune crearea de sisteme de diagnosticare automată care să permită diagnosticarea circuitelor digitale în stadiul de proiectare și capabile să rezolve următoarele sarcini:

1. Efectuați modelarea logică a circuitelor digitale folosind un calculator. Scopul modelării logice este de a îndeplini funcția circuitului proiectat fără implementarea fizică a acestuia. Pentru a verifica stările semnalelor din circuit, este necesar să se descrie cu precizie întârzierile de răspuns ale tuturor elementelor în condiții de sincronizare. Dacă, de exemplu, sunt verificate doar valorile funcției logice la ieșirea circuitului, atunci este suficient să se reprezinte circuitul la nivelul elementelor logice.

2. Simularea defecțiunilor. Sarcina de a găsi defecțiuni în circuitele digitale este de a determina dacă circuitul digital are comportamentul dorit. Pentru a rezolva această problemă, este necesar, în primul rând, să se stabilească un model de circuit digital ca obiect de control, apoi o metodă de detectare a defecțiunilor și, în final, un model de defecțiune. Din punct de vedere al comportamentului circuitelor digitale, acestea pot fi împărțite în combinaționale și secvenţiale. În ceea ce privește detectarea defecțiunilor, circuitele combinaționale sunt un model relativ simplu. Comportamental, circuitele secvențiale sunt caracterizate prin prezența buclelor de feedback interne, astfel încât găsirea defecțiunilor în ele este în general extrem de dificilă.

Modelarea procesului de diagnosticare a testelor. Strategia clasică de testare a circuitelor digitale se bazează pe formarea unor secvențe de testare care permit detectarea unor seturi date de defecte. În acest caz, pentru efectuarea procedurii de testare, de regulă, sunt stocate atât secvențele de testare în sine, cât și răspunsurile de ieșire de referință ale circuitelor la influența lor. În cursul procedurii de testare în sine, pe baza rezultatelor comparării reacțiilor reale de ieșire cu cele de referință, se ia o decizie cu privire la starea circuitului testat. Dacă reacțiile obținute ale circuitului corespund cu cea de referință, acesta este considerat a fi funcțional, în caz contrar circuitul conține o defecțiune și este într-o stare defectuoasă.

Pentru o serie de scheme produse în prezent, abordarea clasică necesită costuri semnificative de timp atât pentru formarea secvențelor de testare, cât și pentru procedura de testare. În plus, cantități mari de informații de testare și reacții de ieșire de referință necesită echipament sofisticat pentru efectuarea unui experiment de testare. În acest sens, costul și timpul necesar implementării abordării clasice cresc mai repede decât complexitatea circuitelor digitale pentru care este utilizată.

Prin urmare, sunt propuse noi soluții care fac posibilă simplificarea semnificativă atât a procedurii de construire a secvențelor de testare, cât și a realizării unui experiment de testare. În cazul general, implementarea metodelor propuse este reprezentată de diagrama din Fig.1.

TLV– generator de acțiuni de testare (generator M - secvențe);

CA– circuit digital;

Bloc de reacții de referință– bloc de stocare a reacțiilor de ieșire comprimate;

Interconexiunea logică a blocurilor funcționale se construiește astfel: de la generatorul de acțiuni de testare printr-un circuit digital, semnalele ajung la circuitul de compresie a informațiilor. Reacțiile de ieșire comprimate intră în circuitul de comparație, unde sunt comparate cu standardele stocate în blocul de reacții de referință. În plus, informațiile intră în dispozitiv pentru a scoate informații despre starea circuitului.

În testarea compactă, cele mai simple metode sunt utilizate pentru a implementa secvența de testare, ceea ce evită procedura complexă de sinteză. Acestea includ următorii algoritmi de sinteză:

1. Formarea tuturor seturilor posibile de testare de intrare, de ex. enumerarea completă a combinaţiilor binare. Ca rezultat al aplicării unui astfel de algoritm, sunt generate așa-numitele secvențe de contor.

2. Formarea de seturi de testare aleatoare cu probabilitățile necesare de apariție a simbolurilor unice și zero pentru fiecare intrare a DS.

3. Formarea unor secvențe pseudoaleatoare.

Proprietatea principală a acestor algoritmi este că, ca urmare a aplicării lor, sunt reproduse secvențe de lungime foarte mare. Prin urmare, la ieșirile DS testat, se formează reacții ale acestuia, care au aceeași lungime. În același timp, dacă pentru generatoarele de secvențe de test care formează secvențe contor, aleatoare și pseudoaleatoare nu există nicio problemă de memorare și stocare a acestora, atunci pentru reacțiile de ieșire ale fiecărui circuit are loc o astfel de problemă. Cea mai simplă soluție care poate reduce semnificativ cantitatea de informații stocate despre reacțiile de ieșire de referință este obținerea de estimări integrale cu o dimensiune mai mică. Pentru aceasta se folosesc algoritmi de compresie. Ca rezultat al aplicării lor, se formează estimări compacte ale informațiilor compresibile. Aceste estimări sunt adesea numite sume de control, cuvinte cheie, sindroame sau semnături ale polilor corespunzători ai circuitului digital, pentru care se folosește unul dintre algoritmii de compresie a informațiilor. Astfel, în cadrul testării compacte se obișnuiește să se înțeleagă astfel de testare, în care generarea de teste și analiza răspunsurilor sunt efectuate prin algoritmi compacti. Sistemele de testare compacte sunt utilizate pentru a prezenta informațiile într-o manieră concisă.

În legătură cu crearea de sisteme digitale complexe bazate pe circuite integrate, recent s-a acordat multă atenție dezvoltării de noi metode de testare încorporată, de ex. definirea procedurii de diagnosticare ca una dintre funcţiile sistemului digital. În prezent, necesitatea unor sisteme de testare rentabile este intensificată de o creștere a gradului de integrare a elementului de bază al tehnologiei informatice. În acest sens, există tendința de a reduce complexitatea hardware a instrumentelor de diagnosticare.

Cea mai studiată clasă de sisteme de testare compacte sunt sistemele în buclă deschisă, în care generatorul de test (GT), obiectul de testare (OT), analizorul de răspuns (AO) sunt conectate în serie (Fig. 2a). O reducere suplimentară a complexității hardware este realizată în clasa sistemelor închise, unde generatorul, obiectul, analizorul formează un circuit închis (Fig. 2b).

Caracteristicile sistemelor închise se datorează efectului „propagarii” defectelor de-a lungul conturului, ceea ce îmbunătățește abilitățile de detectare.

Orez. 2. Sisteme de testare deschise (a) și închise (b).

Închiderea sistemelor de testare compacte contribuie într-o măsură semnificativă la rezolvarea contradicției cauzate de întârzierea caracteristicilor vechilor instrumente de testare față de caracteristicile obiectului nou creat. Deoarece în procesul de funcționare a mijloacelor încorporate ale unor astfel de sisteme nu există acces la dispozitivele de stocare și compararea răspunsurilor reale cu cele de referință, este posibil să se efectueze verificări la o frecvență mare de operare a obiectului.

Cu dezvoltarea sistemelor de testare închise este asociată apariția unui sistem de testare inel. În sistemele inelare, funcțiile generatorului și analizorului sunt combinate în spațiu și timp, topologia structurii are forma unui inel, modelele de sistem sunt descrise în algebra inelului de polinoame și grafice inelare (ciclice), care a dat naștere termenului testarea inelului (denumit în continuare CT). În timpul procesului de verificare, un sistem sănătos trece prin stările sale de-a lungul unui traseu ciclic. Prin urmare, concluzia despre funcționalitatea obiectului se face pe baza unei comparații a stărilor inițiale și finale ale sistemului.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

DIAGNOSTICĂ TEHNICĂ A SISTEMELOR DIGITALE

Tutorial

Tașkent 2006

Conţinut

• Introducere
• 1. Operarea tehnică a sistemelor și dispozitivelor digitale
• 3 . Elementsistemele digitale și probleme de creștere a fiabilității acestora
• 3.1 Sistemele digitale, principalele criterii pentru fiabilitatea lor
• 3.3 Analiza strategiei de diagnosticare și restabilire a sănătății sistemelor digitale
• 4. Metode de monitorizare și diagnosticare a sistemelor digitale
• 4.1 Caracteristicile sistemelor digitale moderne ca obiect de control și diagnosticare
• 4.2 Analiza modelelor de defecțiuni ale dispozitivelor digitale
• 4.3 Tipuri și metode de control și diagnosticare
• 4.4 Control încorporat al sistemelor digitale
• 5. Mijloace tehnice de control și diagnosticare a dispozitivelor digitale
• 5.1 Sonde logice și indicatoare de curent
• 5.2 Analizoare logice
• 5.3 Analizor de semnături
• 5.4 Tehnica de măsurare a semnăturilor de referință și de construire a algoritmilor de depanare folosind analiza semnăturilor
• Concluzie
• Lista surselor utilizate
• Manualul oferă elementele de bază ale controlului și diagnosticării tehnice a sistemelor digitale, analiza și clasificarea metodelor și mijloacelor de control și diagnosticare. Se efectuează analiza sistemelor digitale ca obiect de diagnosticare, modele de defecțiuni ale dispozitivelor digitale. S-a făcut o evaluare a eficienței controlului încorporat al sistemelor digitale. Sunt luate în considerare aspectele de implementare tehnică a procedurilor de monitorizare și diagnosticare a dispozitivelor digitale pe baza analizei semnăturii.
• Manualul este destinat licențelor și masteranzilor care studiază problemele de întreținere și reparare a sistemelor digitale, precum și specialiștilor în diagnosticarea tehnică a dispozitivelor digitale.

Introducere

În ultimul deceniu, sistemele digitale s-au răspândit în rețelele de telecomunicații, care includ:

elemente de rețea (sisteme de transmisie SDH, centrale telefonice automate digitale (ATS), sisteme de transmisie de date, servere de acces, routere, echipamente terminale etc.);

sisteme de suport pentru operarea rețelei (gestionarea rețelei, controlul traficului etc.);

sisteme de suport pentru procesele de afaceri și sisteme de decontare automată (sisteme de facturare).

Punerea în funcțiune a sistemelor digitale pune sarcina principală de a asigura funcționarea lor de înaltă calitate. Pentru a construi sisteme digitale moderne, se utilizează o bază de elemente bazată pe utilizarea circuitelor integrate la scară mare (LSI), circuitelor integrate la scară foarte mare (VLSI) și seturi de microprocesoare (MPK), care pot îmbunătăți semnificativ eficiența sistemelor - crește productivitatea și fiabilitatea, extinde funcționalitatea sistemelor, reduce greutatea, dimensiunile și consumul de energie. În același timp, trecerea la utilizarea pe scară largă a LSI, VLSI și MPC în sistemele moderne de telecomunicații a creat, alături de avantaje incontestabile, o serie de probleme serioase în întreținerea acestora, legate în primul rând de procesele de monitorizare și diagnosticare. Acest lucru se datorează faptului că complexitatea și numărul de sisteme digitale în funcțiune crește mai rapid decât numărul personalului de întreținere calificat. Deoarece orice sistem digital are o fiabilitate limitată, atunci când apar defecțiuni în el, devine necesară detectarea, depanarea și restabilirea rapidă a indicatorilor de fiabilitate specificați. De o importanță deosebită este faptul că metodele tradiționale de diagnosticare tehnică necesită fie personal de service înalt calificat, fie suport complex de diagnosticare. Trebuie remarcat faptul că, pe măsură ce fiabilitatea generală a sistemelor digitale crește, numărul defecțiunilor și intervenția operatorului pentru depanare scade. Pe de altă parte, alături de creșterea fiabilității sistemelor digitale, există o tendință pentru o anumită pierdere a abilităților de depanare de către personalul de întreținere. Apare un paradox binecunoscut: cu cât sistemul digital este mai fiabil, cu atât defecțiunile sunt mai lente și mai puțin precise, deoarece personalul de service întâmpină dificultăți în acumularea de experiență în depanarea și localizarea defecțiunilor în sistemele digitale avansate. În general, până la 70-80% din timpul de recuperare a sistemelor eșuate este timpul diagnosticării tehnice, care constă în timpul căutării și localizării elementelor eșuate. Cu toate acestea, așa cum arată practica operațională, astăzi inginerii nu sunt întotdeauna pregătiți să rezolve sarcinile de funcționare tehnică a sistemelor digitale la nivelul necesar. Prin urmare, complexitatea tot mai mare a sistemelor digitale și importanța asigurării funcționării lor de înaltă calitate necesită organizarea funcționării sale tehnice pe baze științifice. În acest sens, inginerii implicați în operarea tehnică a sistemelor digitale trebuie să știe nu numai cum funcționează sistemele, ci și cum nu funcționează, cum se manifestă starea de inoperabilitate.

Factorul decisiv care asigură disponibilitatea ridicată a sistemelor digitale este disponibilitatea instrumentelor de diagnosticare care vă permit să căutați și să localizați rapid defecțiunile. Acest lucru necesită ca inginerii să fie bine instruiți în prevenirea și recunoașterea apariției condițiilor nesănătoase și a defecțiunilor, de ex. au fost familiarizați cu scopurile, obiectivele, principiile, metodele și mijloacele de diagnosticare tehnică. Au știut să le selecteze corect, să le aplice și să le folosească eficient în condiții operaționale. Acest manual pentru cursul „Diagnoza tehnică a sistemelor digitale” este conceput pentru a atrage atenția cuvenită asupra problemelor și sarcinilor de diagnosticare tehnică în pregătirea de licență și masterat în domeniul telecomunicațiilor.

control de diagnosticare a sistemului digital

1. Operarea tehnică a sistemelor și dispozitivelor digitale

1.1 Ciclul de viață al sistemului digital

Dispozitivele și sistemele digitale, ca și alte sisteme tehnice, sunt create pentru a răspunde nevoilor specifice ale oamenilor și ale societății. Un sistem obiectiv digital se caracterizează printr-o structură ierarhică, legătura cu mediul extern, interconectarea elementelor care alcătuiesc subsistemele, prezența organelor de control și executiv etc.

În același timp, toate schimbările din sistemul digital, începând din momentul creării acestuia (apariția nevoii de creare a acestuia) și terminând cu utilizarea completă, formează un ciclu de viață (LC), caracterizat printr-o serie de procese și incluzând diverse etape și etape. Tabelul 1.1 prezintă un ciclu de viață tipic al unui sistem digital.

Ciclul de viață al unui sistem digital este un set de cercetare, dezvoltare, fabricare, manipulare, operare și eliminare a sistemului de la începutul studiului posibilităților de creare a acestuia până la sfârșitul utilizării prevăzute.

Componentele ciclului de viață sunt:

etapa de cercetare și proiectare a sistemelor digitale, în care se realizează cercetarea și dezvoltarea conceptului, formarea unui nivel de calitate corespunzător realizărilor progresului științific și tehnologic, elaborarea documentației de proiectare și lucru, fabricarea și testarea a unui prototip, elaborarea documentației de proiectare de lucru;

etapa de fabricație a sistemelor digitale, inclusiv: pregătirea tehnologică a producției; stabilirea producției; pregătirea produselor pentru transport și depozitare;

etapa de circulație a produselor, care organizează păstrarea la maximum a calității produselor finite în timpul transportului și depozitării;

stadiul de funcționare la care se realizează, se menține și se restabilește calitatea sistemului, cuprinde: utilizarea prevăzută, în conformitate cu scopul; Întreținere; repararea și recuperarea după defecțiune.

Figura 1.1 prezintă o distribuție tipică a etapelor și etapelor ciclului de viață al unui sistem digital. Vom lua în considerare sarcinile care apar în etapa ciclului de viață asociate funcționării sistemelor digitale. Deci, funcționarea sistemului este etapa ciclului de viață în care calitatea acestuia este realizată (utilizare funcțională), întreținută (întreținere) și restaurată (întreținere și reparare).

Partea de operare, inclusiv transportul, depozitarea, întreținerea și repararea, se numește operațiune tehnică.

Tabelul 1.1

Etapele ciclului de viață al unui sistem digital

Cercetare exploratorie	Lucrări de cercetare științifică (R&D)	Dezvoltare de proiectare experimentală (R&D)	productie industriala	Exploatare
1. Enunțarea problemei științifice 2. Analiza publicaţiilor referitoare la problema studiată 3. Teoretic cercetarea si dezvoltarea stiintifica concepte (cercetare	1. Dezvoltare tehnic misiuni pentru cercetare 2. Formalizarea idee tehnică 3. Cercetare de piata 4. Tehnic economic justificare	1. Dezvoltarea tehnicii misiuni pentru OKR Dezvoltarea schiței 3. Realizarea machetelor 4. Dezvoltarea tehnicii 5. Creați un muncitor 6. Producție cu experiență probe, testarea lor 7. Ajustare proiecta documentație (CD) pe rezultat fabricaţie şi testarea celor cu experiență mostre 8. Pregătire tehnică, producție	1. Fabricarea și proces instalare 2. Corectare proiecta documentație rezultate fabricaţie şi teste instalare 3. Serial producție	1. Alergă înăuntru 2. Normal exploatare 3. Îmbătrânirea 4. Reparare sau eliminarea

Fig.1.1 Ciclul de viață al unui sistem digital

1.2 Sarcinile principale ale teoriei funcționării tehnice a sistemelor digitale

Clasificarea principalelor sarcini ale funcționării tehnice a sistemelor digitale este prezentată în Figura 1.2. Teoria funcționării tehnice a sistemelor are în vedere modele matematice ale proceselor de degradare în funcționarea sistemelor, îmbătrânirea și uzura componentelor, metodele de calcul și evaluarea funcționării fiabile a sistemelor, teoria diagnosticării și prezicerii defecțiunilor și defecțiunilor în sisteme, teoria a măsurilor preventive optime, teoria recuperării și metodele de creștere a resursei tehnice a sistemelor etc. Datorită faptului că aceste procese sunt preponderent stocastice, pentru a-și dezvolta modelul matematic, se folosesc metode analitice ale teoriei proceselor aleatorii și ale teoriei cozilor. În prezent, teoria statistică a luării deciziilor și teoria statistică a recunoașterii modelelor sunt utilizate cu succes în aceleași scopuri.

Utilizarea noilor direcții ale teoriei matematice a proceselor aleatorii în dezvoltarea de modele ale proceselor de funcționare tehnică a sistemelor ne permite să ne extindem semnificativ cunoștințele și să gestionăm cu succes procesele pentru a crește eficiența funcționării și a îmbunătăți performanța digitală destul de complexă. sisteme.

Fig. 1.2 Clasificarea sarcinilor de operare tehnică a sistemelor digitale

Prin urmare, în prima etapă a studiului, sunt rezolvate următoarele sarcini: managementul optim al proceselor operaționale, dezvoltarea modelelor optime de funcționare a sistemelor digitale, elaborarea planurilor optime de organizare a întreținerii, alegerea procedurilor preventive optime, elaborarea metodelor de eficientizare. diagnosticare tehnică și previziunea stării tehnice a sistemelor.

După cum se indică în, sarcina principală a teoriei funcționării este de a prezice științific stările sistemelor complexe sau ale dispozitivelor tehnice și de a elabora, folosind modele speciale și metode matematice de analiză și sinteză a acestor modele, recomandări pentru organizarea funcționării acestora. Trebuie remarcat faptul că la rezolvarea problemei principale de operare se folosește o abordare probabilistic-statistică pentru a prezice și controla stările sistemelor complexe și pentru a modela procesele operaționale. Prin urmare, teoria funcționării sistemelor digitale în această perioadă se formează rapid și se dezvoltă intens.

Funcționarea tehnică a sistemelor digitale se reduce la optimizarea activității sistemelor om-mașină și a procedurilor de manipulare a influențelor umane asupra funcționării sistemelor. Prin urmare, modurile de funcționare ale sistemelor digitale (Fig. 1.2) pot fi distinse în funcție de relația sistemului om-mașină: moduri pre-operaționale ale sistemelor, moduri de operare ale sistemelor, moduri de întreținere și moduri de reparare a sistemelor.

Modurile diferă în anumite etape și faze, tipul de proceduri pentru acțiunile de control ale personalului tehnic asupra funcționării sistemelor.

Modurile de funcționare depind în principal de calitatea elementelor de bază a sistemelor, de gradul de utilizare a tehnologiei microprocesorului ca parte a echipamentului, de complexul echipamentului de control și măsurare, de gradul de pregătire a personalului tehnic, precum și de alte circumstanțe legate de la furnizarea de elemente de rezervă ale sistemului. În plus, modurile de operare sunt determinate de cerințele de bază pentru sistemele digitale: fidelitatea transmiterii informațiilor, timpul de întârziere în livrarea informațiilor, fiabilitatea furnizării informațiilor.

Funcționarea sistemelor este procesul de utilizare preconizată a acestora menținând în același timp sistemele într-o stare tehnică bună, care constă dintr-un lanț de diverse activități secvenţiale și planificate: întreţinere, prevenire, control, reparare etc.

Întreținerea sistemelor (Fig. 1.2) se caracterizează prin trei etape principale: întreținerea preventivă, monitorizarea și evaluarea stării tehnice, organizarea întreținerii. Este foarte dificil de determinat gradul de influență al etapelor individuale de întreținere asupra fiabilității sistemelor, dar se știe că acestea au un impact semnificativ asupra calității și fiabilității sistemelor.

Monitorizarea și evaluarea stării tehnice a sistemelor se realizează prin monitorizarea calității funcționării nodurilor sistemului, a metodelor de diagnosticare tehnică a defecțiunilor și a defecțiunilor, precum și prin implementarea algoritmilor de predicție a defecțiunilor în sisteme.

1.3 Principii generale pentru construirea unui sistem de întreținere

Sarcina generală a sistemului tehnic de operare (STE) este de a asigura funcționarea neîntreruptă a sistemelor digitale, prin urmare, direcția principală în dezvoltarea STE este automatizarea celor mai importante procese tehnologice de funcționare. Sarcina funcțională a funcționării tehnice este dezvoltarea acțiunilor de control care compensează influența mediului extern și intern pentru a menține o anumită stare tehnică a sistemelor digitale. Această funcție generală este împărțită în două: funcționarea generală - managementul stării mediului extern și funcționarea tehnică - managementul stării mediului intern. Totodată, gestionarea stării mediului intern constă în gestionarea stării tehnice a acestuia.

O posibilă structură a unui STE automat este prezentată în Fig. 1.3.

Fig.1.3 Schema structurală a sistemului automatizat de exploatare tehnică: PNRM - subsistem pentru punerea în funcțiune și lucrări de reparații; STX - subsistemul de aprovizionare, transport și depozitare; SOISTE - Subsistemul de colectare și prelucrare a informațiilor STE; TTD - subsistem de diagnosticare tehnică de testare; EOSTE - subsistemul de suport ergonomic al STE; USTE - subsistemul de control al STE.

ASTE constă din două subsisteme: subsistemul de operare tehnică în pregătirea și utilizarea sistemelor digitale (TEPI) și subsistemul de funcționare tehnică atunci când se utilizează sisteme digitale în scopul lor (TEIN). Fiecare dintre aceste subsisteme conține un număr de elemente, dintre care principalele sunt prezentate în Figura 1.3.Mai detaliat, funcțiile subsistemelor sunt prezentate în Tabelul 1.2.

Tabelul 1.2

Subsistemul	Functii principale
	Organizarea punerii în funcțiune a sistemelor digitale nou introduse, precum și a sistemelor actuale, medii și revizuire
	Amplasarea și completarea pieselor de schimb, bazele de aprovizionare și fabricile producătorilor de piese de schimb, transportul și depozitarea pieselor de schimb
	Planificarea utilizării sistemelor digitale și menținerea documentației operaționale, colectarea și prelucrarea datelor operaționale, elaborarea recomandărilor pentru îmbunătățirea STE
	Determinarea stării tehnice, detectarea unui defect cu o adâncime dată, interacțiunea cu subsistemul de diagnosticare tehnică funcțională (FTD)
	Efectuarea unei părți a funcțiilor TTD care necesită participarea omului, asigurarea unei comunicații bidirecționale în sistemul „om-mașină”, participarea la reparațiile curente efectuate fără oprirea funcționării
	Determinarea ordinii sarcinilor TTD și EOSTE pentru condiții specifice, gestionarea procesului de recuperare, procesarea rezultatelor efectuării sarcinilor TTD și EOSTE, organizarea interacțiunii cu alte elemente ale sistemelor digitale

Prezența STE poate reduce semnificativ timpul de detectare a defecțiunilor în sistemele digitale și, pe baza informațiilor de control despre starea sistemelor, poate preveni apariția timpului de nefuncționare în funcționarea acestuia. În acest scop se organizează centre de operare tehnică a sistemelor digitale, care îndeplinesc funcţiile indicate în Fig. 1.4.

În sistemele digitale moderne este comună o metodă statistică de întreținere, care constă în faptul că lucrările de reparații și restaurare încep după ce calitatea funcționării a atins o valoare critică. Dacă, la monitorizarea stării elementelor sistemelor, există semne de scădere a calității funcționării, atunci acestea sunt deconectate de la rețea pentru a restabili capacitatea de lucru.

Controlul funcționării sistemelor digitale se realizează printr-un set de parametri care caracterizează performanța acestora.

Controlul funcționării sistemelor digitale se realizează în funcție de următoarele caracteristici; fidelitatea transmiterii mesajului; timpul de transmitere a mesajului; probabilitatea de livrare la timp a mesajelor; timpul mediu de livrare a mesajelor etc. Schema generală de control funcțional este prezentată în Fig. 1.5.

Fig.1.4 Funcții principale ale centrului tehnic de operare

Fig.1.5 Algoritmul sistemului de diagnosticare funcțională a unui sistem digital

2. Fundamentele de control și diagnosticare tehnică a sistemelor digitale

2.1 Concepte și definiții de bază

Una dintre cele mai eficiente modalități de îmbunătățire a caracteristicilor operaționale și tehnice ale sistemelor digitale care au ocupat o poziție dominantă în sistemele moderne de telecomunicații este utilizarea metodelor și mijloacelor de control și diagnosticare tehnică în timpul funcționării acestora.

Diagnosticarea tehnică este un domeniu de cunoștințe care permite separarea stărilor defectuoase și de funcționare ale sistemelor cu o fiabilitate dată, iar scopul său este de a localiza defecțiunile și de a restabili sistemul la o stare sănătoasă. Din punctul de vedere al unei abordări sistematice, este recomandabil să se ia în considerare mijloacele de control și diagnosticare tehnică ca parte integrantă a subsistemului de întreținere și reparare, adică sistemul de operare tehnică.

Luați în considerare conceptele și definițiile de bază utilizate pentru a descrie și caracteriza metodele de control și diagnosticare.

Tehnic serviciu- este un ansamblu de lucrări (operații) pentru menținerea sistemului în stare bună sau funcțională.

Reparație- un set de operațiuni pentru restabilirea sănătății și restabilirea resurselor sistemului sau ale componentelor acestuia.

mentenabilitatea- proprietatea sistemului, care constă în adaptabilitatea la prevenirea și detectarea cauzelor defecțiunilor acestuia și restabilirea stării de funcționare prin efectuarea de întreținere și reparații.

În funcție de complexitatea și amploarea lucrărilor, de natura defecțiunilor, sunt furnizate două tipuri de reparații ale sistemelor digitale:

întreținerea neprogramată a sistemului;

reparație medie neprogramată a sistemului.

Actual reparație- reparatii efectuate pentru asigurarea sau restabilirea functionalitatii sistemului si constand in inlocuirea sau refacerea pieselor individuale ale acestuia.

Mijloc reparație- reparații efectuate pentru a restabili funcționalitatea și refacerea parțială a resursei cu înlocuirea sau restaurarea componentelor dintr-o gamă limitată și controlul stării tehnice a componentelor, efectuate în măsura stabilită de documentația de reglementare și tehnică.

Unul dintre conceptele importante în diagnosticarea tehnică este

starea tehnică a obiectului.

Tehnic condiție- ansamblu de proprietăți ale unui obiect supus modificării în procesul de producție sau exploatare, caracterizate la un moment dat prin semnele stabilite prin documentația de reglementare și tehnică.

Control tehnic state- determinarea tipului de stare tehnică.

Vedere tehnic state- un set de condiții tehnice care satisfac (sau nu) cerințele care determină funcționalitatea, operabilitatea sau funcționarea corectă a obiectului.

Există următoarele tipuri de stare a obiectului:

stare bună sau proastă,

stare de lucru sau nefuncționare,

funcționare totală sau parțială.

Deservibil- stare tehnica in care obiectul indeplineste toate cerintele stabilite.

Defect- stare tehnică în care obiectul nu îndeplinește cel puțin una dintre cerințele de caracteristici normative stabilite.

lucrabil- stare tehnică în care obiectul este capabil să îndeplinească funcțiile specificate, păstrând valorile parametrilor specificați în limitele stabilite.

Infuncționabil - o condiție tehnică în care valoarea a cel puțin unui parametru specificat care caracterizează capacitatea unui obiect de a îndeplini funcții specificate nu îndeplinește cerințele stabilite.

Corect functionare- o stare tehnică în care obiectul îndeplinește toate acele funcții reglementate care sunt necesare la momentul actual, menținând în același timp valorile parametrilor specificați pentru implementarea lor în limitele stabilite.

Gresit functionare- o stare tehnică în care obiectul nu îndeplinește o parte din funcțiile reglementate cerute la momentul actual sau nu păstrează valorile parametrilor specificați pentru implementarea acestora în limitele stabilite.

Din definițiile stărilor tehnice ale obiectului rezultă că în starea de sănătate obiectul este întotdeauna operabil, în starea de sănătate funcționează corect în toate modurile, iar în starea de funcționare incorectă este inoperant și în afara Ordin. Un obiect care funcționează corect poate fi inoperabil și, prin urmare, defect. Un obiect sănătos poate fi, de asemenea, defect.

Luați în considerare câteva definiții legate de conceptul de testabilitate și diagnosticare tehnică.

Trasabilitate- o proprietate a unui obiect care caracterizează adecvarea acestuia pentru monitorizare prin mijloace specificate.

Indicator trasabilitatea- caracteristica cantitativă a testabilităţii.

Nivel trasabilitatea- caracteristica relativă a testabilității, pe baza unei comparații a setului de indicatori de testabilitate ai obiectului evaluat cu setul corespunzător de indicatori de bază.

Tehnic diagnosticarea- procesul de determinare a stării tehnice a unui obiect cu o anumită precizie.

Căutare defect- diagnostic, al cărui scop este de a determina localizarea și, dacă este cazul, cauza și tipul defectului.

Test diagnosticarea- una sau mai multe acțiuni de testare și succesiunea executării acestora, oferind diagnostice.

dama Test- un test de diagnosticare pentru a verifica funcționarea sau funcționarea unui obiect.

Test căutare defect- test de diagnostic pentru găsirea unui defect.

Sistem tehnic diagnosticarea- un ansamblu de mijloace și un obiect de diagnosticare și, după caz, executanți, pregătiți pentru diagnosticare sau efectuarea acestuia conform regulilor stabilite prin documentația relevantă.

Rezultatul diagnosticului este o concluzie asupra stării tehnice a obiectului indicând, dacă este necesar, locația, tipul și cauza defectului. Numărul de stări care trebuie să fie distinse ca urmare a diagnosticului este determinat de profunzimea depanării.

Adâncime căutare defecțiuni- gradul de detaliu în diagnosticarea tehnică, indicând la ce componentă a obiectului se determină localizarea defecțiunii.

2.2 Sarcini și clasificare a sistemelor tehnice de diagnosticare

Cerințele din ce în ce mai mari pentru fiabilitatea sistemelor digitale necesită crearea și implementarea unor metode moderne și mijloace tehnice de control și diagnosticare pentru diferitele etape ale ciclului de viață. După cum sa menționat mai devreme, trecerea la utilizarea pe scară largă a LSI, VLSI și MPC în sistemele digitale a creat, alături de avantaje incontestabile, o serie de probleme serioase în întreținerea lor operațională, legate în primul rând de procesele de monitorizare și diagnosticare. Se știe că costul depanării în etapa de producție este de la 30% la 50% din costul total al dispozitivelor de fabricație. În stadiul de funcționare, cel puțin 80% din timpul de recuperare al unui sistem digital cade pe căutarea unui element înlocuibil defect. În general, costurile asociate cu detectarea, depanarea și eliminarea unei defecțiuni cresc cu un factor de 10 odată cu trecerea unei defecțiuni prin fiecare etapă tehnologică și de la controlul intrării circuitelor integrate până la detectarea unei defecțiuni în stadiul de funcționare. sunt de 1000 de ori mai scumpe. O soluție de succes la o astfel de problemă este posibilă numai pe baza unei abordări integrate a problemelor de monitorizare a diagnosticului, deoarece sistemele de diagnosticare sunt utilizate în toate etapele de viață ale unui sistem digital. Acest lucru necesită o creștere suplimentară a intensității lucrărilor de întreținere, restaurare și reparații în etapele de producție și exploatare.

Sarcinile generale de monitorizare și diagnosticare a sistemelor digitale și a componentelor sale sunt de obicei considerate din punctul de vedere al principalelor etape de dezvoltare, producție și exploatare. Alături de abordările generale ale rezolvării acestor probleme, există și diferențe semnificative datorită caracteristicilor specifice inerente acestor etape. În etapa de dezvoltare a sistemelor digitale, sunt rezolvate două sarcini de control și diagnosticare:

1. Asigurarea testabilității sistemului digital în ansamblu și a componentelor acestuia.

2. Depanare, verificarea funcționalității și performanței componentelor și a sistemului digital în ansamblu.

La monitorizarea și diagnosticarea în condițiile de producție a unui sistem digital, sunt rezolvate următoarele sarcini:

1. Identificarea și respingerea componentelor și ansamblurilor defecte în fazele incipiente ale producției.

2. Colectarea și analiza informațiilor statistice despre defecte și tipuri de defecțiuni.

3. Reducerea intensității muncii și, în consecință, a costului controlului și diagnosticării.

Controlul și diagnosticarea unui sistem digital în condiții de funcționare au următoarele caracteristici:

1. În cele mai multe cazuri, este suficientă localizarea defecțiunilor la nivelul unei unități detașabile structural, de regulă, un element de înlocuire tipic (TEZ).

2. Există o probabilitate mare de apariție a nu mai mult de o defecțiune până la momentul reparației.

3. Majoritatea sistemelor digitale oferă unele capacități de monitorizare și diagnosticare.

4. Este posibilă depistarea precoce a condițiilor pre-defecțiuni în timpul inspecțiilor preventive.

Astfel, pentru obiectul supus diagnosticării tehnice trebuie stabilit tipul și scopul sistemului de diagnosticare. În consecință, sunt stabilite următoarele domenii principale de aplicare a sistemelor de diagnosticare:

a) în stadiul producerii obiectului: în proces de ajustare, în procesul de acceptare;

b) în stadiul de funcționare a instalației; în timpul întreținerii în timpul utilizării, în timpul întreținerii în timpul depozitării, în timpul întreținerii în timpul transportului;

c) la repararea produsului: inainte de reparatie, dupa reparatie.

Sistemele de diagnosticare sunt concepute pentru a rezolva una sau mai multe sarcini: verificarea funcționalității; controale de sănătate; verificări funcționale: căutarea defecțiunilor. Totodată, componentele sistemului de diagnosticare sunt: ​​obiectul diagnosticului tehnic, care este înțeles ca obiect sau componente ale acestuia, a cărui stare tehnică urmează să fie determinată, instrumente de diagnosticare tehnică, un set de instrumente de măsură, mijloace de comutare și interfață cu obiectul.

Diagnosticarea tehnică (TD) se realizează în sistemul de diagnosticare tehnică (STD), care este un ansamblu de mijloace și obiect de diagnosticare și, dacă este necesar, executanți, pregătiți pentru diagnosticare și efectuarea acestuia conform regulilor stabilite de documentație. .

Componentele sistemului sunt:

un obiect tehnic diagnosticarea(OTD), care este înțeles ca un sistem sau componente ale acestuia, a căror stare tehnică urmează să fie determinată și facilităţi tehnic diagnosticarea - un set de instrumente de măsură, mijloace de comutare și interfață cu OTD.

Sistem tehnic diagnosticarea funcționează în conformitate cu algoritmul TD, care este un set de instrucțiuni pentru diagnosticare.

Condițiile pentru efectuarea TD, inclusiv compoziția parametrilor de diagnosticare (DP), valorile lor maxime admise minime și maxime pre-defecțiune, frecvența diagnosticării unui produs și parametrii operaționali ai mijloacelor utilizate, determină modul de diagnosticare și control tehnic. .

Parametru de diagnostic (atribut) - un parametru utilizat în modul prescris pentru a determina starea tehnică a unui obiect.

Sistemele de diagnosticare tehnică (STD) pot fi diferite ca scop, structură, loc de instalare, compoziție, proiectare, soluții de circuit. Ele pot fi clasificate în funcție de o serie de caracteristici care le determină scopul, sarcinile, structura, compoziția mijloacelor tehnice:

în funcție de gradul de acoperire al CTD; prin natura interacțiunii dintre CTD și sistemul de diagnosticare și control tehnic (STDC); asupra mijloacelor de diagnosticare și control tehnic utilizate; conform gradului de automatizare a OTD.

În funcție de gradul de acoperire, sistemele de diagnosticare tehnică pot fi împărțite în locale și generale. Sistemele locale sunt înțelese ca sisteme de diagnosticare tehnică care rezolvă una sau mai multe dintre sarcinile de mai sus - determinarea operabilității sau găsirea locului defecțiunii. Generale - se numesc sisteme de diagnosticare tehnică care rezolvă toate sarcinile de diagnosticare.

În funcție de natura interacțiunii OTD cu mijloacele de diagnosticare tehnică (SRTD), sistemele de diagnosticare tehnică sunt împărțite în:

sisteme din funcţional diagnosticlipicios, în care soluționarea problemelor de diagnosticare se realizează în procesul de funcționare a DTD în conformitate cu scopul propus, și sisteme cu diagnosticare de testare, în care soluționarea problemelor de diagnosticare se realizează într-un mod special de funcționare al DTD de către aplicându-i semnale de testare.

În funcție de mijloacele de diagnosticare tehnică utilizate, sistemul TD poate fi împărțit în:

sisteme cu mijloace universale de TDK (de exemplu, un computer);

sisteme co de specialitate mijloace(stand, simulatoare, calculatoare specializate);

sisteme din extern mijloace, în care mijloacele și DTD sunt separate structural unul de celălalt;

sisteme co incorporat mijloace, în care OTD și STD reprezintă structural un singur produs.

În funcție de gradul de automatizare, sistemul de diagnosticare tehnică poate fi împărțit în:

automat, în care procesul de obținere a informațiilor despre starea tehnică a OTD se desfășoară fără participarea omului;

automatizateîn care primirea și prelucrarea informațiilor se realizează cu participarea parțială a unei persoane;

neautomatizat ( manual), în care primirea și prelucrarea informațiilor este efectuată de un operator uman.

Mijloacele de diagnosticare tehnică pot fi clasificate în mod similar: automate; automatizat; manual.

În ceea ce privește obiectul diagnosticului tehnic, sistemele de diagnosticare ar trebui: să prevină defecțiunile treptate; identifica eșecurile implicite; căutați noduri, blocuri, unități de asamblare defecte și localizați locul defecțiunii.

2.3 Indicatori de diagnosticare și testabilitate

După cum am menționat mai devreme, procesul de determinare a stării tehnice a unui obiect în timpul diagnosticării implică utilizarea indicatorilor de diagnosticare.

Indicatorii de diagnosticare reprezintă un set de caracteristici ale unui obiect folosit pentru a-i evalua starea tehnică. Indicatorii de diagnosticare sunt determinați în timpul proiectării, testării și funcționării sistemului de diagnosticare și sunt utilizați la compararea diferitelor opțiuni pentru acesta din urmă. În funcție de următorii indicatori de diagnostic, se stabilesc:

1. Probabilitatea unei erori de diagnostic de tip - probabilitatea apariției comune a două evenimente: obiectul diagnosticului se află într-o stare tehnică, iar ca urmare a diagnosticului este considerat a fi într-o stare tehnică (când indicatorul este probabilitatea de a determina corect starea tehnică a obiectului diagnosticului)

, (2.1)

unde este numărul de stări ale instrumentului de diagnosticare;

- probabilitatea a priori de a găsi obiectul diagnosticului în stat;

- probabilitatea a priori de a găsi instrumentul de diagnostic în stat;

- probabilitatea condiționată ca, în urma diagnosticării, obiectul de diagnosticare să fie recunoscut ca fiind într-o stare în condițiile în care se află într-o stare și instrumentul de diagnosticare este într-o stare;

- probabilitatea condiționată de obținere a rezultatului „obiectul de diagnosticare este în stare” cu condiția ca instrumentul de diagnosticare să fie în stare;

- probabilitatea condiționată de a găsi obiectul de diagnosticare în stare în condițiile în care rezultatul „obiectul de diagnosticare este în stare” este primit și instrumentul de diagnosticare este în stare.

2. Probabilitatea a posteriori a unei erori de diagnostic de tip - probabilitatea de a găsi obiectul diagnosticului în stare, cu condiția să se obțină rezultatul „obiectul diagnosticului este în stare tehnică” (când =), indicatorul este probabilitatea a posteriori de a determina corect starea tehnică).

, (2.2)

unde este numărul stărilor obiectului.

3. Probabilitatea diagnosticării corecte D este probabilitatea totală ca sistemul de diagnosticare să determine starea tehnică în care se află efectiv obiectul diagnosticului.

. (2.3)

4. Durata operațională medie a diagnosticului

- așteptarea matematică a duratei operaționale a unuia

diagnostic multiplu.

, (2.4)

unde este durata operațională medie a diagnosticării unui obiect care se află într-o stare;

- durata operațională a diagnosticării unui obiect care se află într-o stare, cu condiția ca instrumentul de diagnosticare să fie într-o stare.

Valoarea include durata operațiilor auxiliare de diagnosticare și durata diagnosticului efectiv.

5. Costul mediu al diagnosticării - așteptarea matematică a costului unui singur diagnostic.

, (2.5)

unde este costul mediu al diagnosticării unui obiect care se află într-o stare;

- costul diagnosticării unui obiect care se află într-o stare, cu condiția ca instrumentul de diagnosticare să fie în stare. Valoarea include costurile de amortizare ale diagnosticării, costurile de exploatare a sistemului de diagnosticare și costul de amortizare a obiectului de diagnosticare.

6. Complexitatea operațională medie a diagnosticării - așteptarea matematică a intensității muncii operaționale a unui singur diagnostic

, (2.6)

unde este complexitatea operațională medie a diagnosticării când obiectul este în stare;

- complexitatea operațională a diagnosticării unui obiect care se află într-o stare, cu condiția ca instrumentul de diagnosticare să fie într-o stare.

7. Profunzimea căutării unui defect L - o caracteristică a căutării unui defect, stabilită prin indicarea componentei obiectului diagnosticului sau a secțiunii acesteia cu o precizie la care se determină localizarea defectului.

Să luăm acum în considerare indicatorul de testabilitate. Trasabilitatea este asigurată în etapele de dezvoltare și fabricație și trebuie stabilită în specificațiile tehnice pentru dezvoltarea și modernizarea produsului.

În consecință, se stabilesc următorii indicatori de testabilitate și formule pentru calcularea acestora:

1. Coeficientul de completitudine al verificării funcționalității (operabilitate, funcționare corectă):

, (2.7)

unde este rata totală de defecțiune a componentelor testate ale sistemului la nivelul de divizare acceptat;

- rata totală de defectare a tuturor componentelor sistemului la nivelul de divizare acceptat.

Coeficient de adâncime de căutare:

, (2.8)

unde este numărul de componente distincte ale sistemului la nivelul acceptat de împărțire, cu o precizie până la care se determină localizarea defectului; - numărul total de componente ale sistemului la nivelul de divizare acceptat, cu o precizie la care se cere să se determine localizarea defectului.

Durata testului de diagnostic:

(2.9)

unde || - numărul de acțiuni de testare.

4. Timp mediu de pregătire a sistemului pentru diagnostic de către un anumit număr de specialiști:

, (2.10)

unde este timpul mediu de instalare pentru demontarea traductoarelor de măsurare și a altor dispozitive necesare pentru diagnosticare;

- timpul mediu al lucrărilor de demontare a mașinii la sistemele necesare pregătirii pentru diagnosticare.

5. laboriozitate medie a pregătirii pentru diagnostic:

, (2.11)

unde este laboriositatea medie a instalării și demontării traductoarelor și a altor dispozitive necesare pentru diagnosticare;

- intensitatea medie a muncii de instalare - lucrari de demontare la obiect pentru a asigura accesul la punctele de control si aducerea obiectului in starea initiala dupa diagnosticare.

6. Raport de redundanță a sistemului:

(2.12)

unde este volumul de componente introduse pentru diagnosticarea sistemului;

este masa sau volumul sistemului.

7. Coeficientul de unificare a dispozitivelor și sistemelor de interfață cu instrumente de diagnosticare:

(2.13)

unde este numărul de dispozitive cu interfață unificată.

- numărul total de dispozitive de interfață.

8. Coeficientul de unificare a parametrilor semnalelor sistemului:

(2.14)

unde este numărul de parametri unificați ai semnalelor de sistem utilizate în diagnosticare;

- numărul total de parametri de semnal utilizați în diagnosticare.

9. Coeficientul de intensitate a muncii de pregătire a sistemului pentru diagnostic:

(2.15)

unde este complexitatea operațională medie a diagnosticării sistemului;

- aportul mediu de muncă pentru pregătirea sistemului pentru diagnosticare.

10. Coeficientul de utilizare a instrumentelor speciale de diagnosticare:

(2.16)

unde este masa sau volumul total al instrumentelor de diagnosticare în serie și speciale;

- masa sau volumul instrumentelor speciale de diagnosticare.

11. Nivelul de testabilitate în evaluare:

diferenţial:

(2.17)

unde este valoarea indicatorului de testabilitate al sistemului evaluat; - valoarea indicatorului de bază de testabilitate.

Integrat

, (2.18)

Unde - numărul de indicatori de testabilitate, a căror totalitate evaluează nivelul de testabilitate;

- coeficientul de greutate al celui de-al-lea indicator de testabilitate.

3. Elemente ale sistemelor digitale și probleme de îmbunătățire a fiabilității acestora

3.1 Sistemele digitale, principalele criterii de fiabilitate a acestora

Sarcina principală a sistemelor digitale moderne este de a crește eficiența și calitatea transmiterii informațiilor. Soluția la această problemă se dezvoltă în două direcții: pe de o parte, metodele de transmitere și recepție a mesajelor discrete sunt îmbunătățite pentru a crește viteza și fiabilitatea informațiilor transmise, limitând în același timp costurile, pe de altă parte, sunt dezvoltate noi metode pentru construirea de sisteme digitale care să asigure o fiabilitate ridicată a muncii lor.

Această abordare necesită dezvoltarea unor sisteme digitale care implementează algoritmi de control complecși în condiții de influențe aleatorii cu necesitate de adaptare și au proprietatea de toleranță la erori.

Utilizarea LSI, VLSI și MPC în aceste scopuri face posibilă asigurarea unei eficiențe ridicate a canalelor de transmitere a informațiilor și capacitatea de a restabili rapid funcționarea normală a sistemelor digitale în caz de defecțiune. În viitor, sub sistemul digital modern vom înțelege un astfel de sistem, care este construit pe baza LSI, VLSI și MPC.

Schema bloc a sistemului digital este prezentată în Figura 3.1.Partea de transmisie a sistemului digital realizează o serie de transformări ale unui mesaj discret într-un semnal. Setul de operații asociate cu transformarea mesajelor transmise într-un semnal se numește metoda de transmisie, care poate fi descrisă de relația operator

(3.1)

unde este operatorul modului de transport;

- operator de codare;

- operator de modulație;

- un proces aleatoriu de apariție a defecțiunilor și defecțiunilor la emițător.

Apariția defecțiunilor și defecțiunilor la emițător duce la o încălcare a condiției > și la o creștere a numărului de erori în sistemul digital. Ca urmare, este necesar să proiectați emițătorul în așa fel încât creșterea numărului de erori din cauza încălcării condiției >

Semnalele transmise într-un mediu de propagare suferă atenuări și distorsiuni în acesta. Prin urmare, semnalele sosirea la punctul de recepție poate diferi semnificativ de cele transmise de emițător.

Fig 3.1 Schema structurală a unui sistem digital

Influența mediului asupra semnalelor propagate în acesta poate fi descrisă și prin relația operator

(3.2)

unde este operatorul mediu de distributie.

În canalul de comunicație, interferența se suprapune semnalului transmis, astfel încât în ​​timpul transmiterii semnalului un semnal distorsionat acționează la intrarea receptorului:

, (3.3)

unde este un proces aleatoriu corespunzător unuia dintre zgomote;

- numărul de surse de interferență independente.

Sarcina receptorului este să folosească semnalul corupt primit pentru a determina ce mesaj a fost transmis. Setul de operații ale receptorului poate fi descris prin relația operator:

(3.4)

Unde - operator metoda primire;

- operator de demodulare;

- operator de decodare;

- un proces aleatoriu de apariție a defecțiunilor și defecțiunilor la receptor.

Completitudinea corespondenței secvenței transmise depinde nu numai de capacitățile corective ale secvenței codificate, de nivelul semnalului și de interferență și de statisticile acestora, de proprietățile dispozitivelor de decodare, ci și de capacitatea sistemului digital de a corecta erorile cauzate. prin defecţiuni hardware şi defecţiuni ale emiţătorului şi receptorului şi . Abordarea luată în considerare face posibilă descrierea procesului de transfer de informații printr-un model matematic, ceea ce face posibilă identificarea influenței diferiților factori asupra eficienței sistemelor digitale și schițarea modalităților de îmbunătățire a fiabilității acestora.

Se știe că toate sistemele digitale sunt irecuperabile și recuperabile. Principalul criteriu pentru fiabilitatea unui sistem digital nerecuperabil este probabilitatea de funcționare fără defecțiuni:

(3.5)

este probabilitatea ca nicio defecțiune să nu se producă într-un interval de timp dat t; Unde -

l - rata de eșec;

- numărul de elemente din sistemul digital;

- rata de defectare a unui element al sistemului digital.

Principalul criteriu pentru fiabilitatea sistemelor digitale recuperabile este factorul de disponibilitate

, (3.6)

care caracterizează probabilitatea ca sistemul să fie în stare bună la un moment în timp ales în mod arbitrar; Unde - timp mediu până la eșec; Aceasta este valoarea medie a duratei de funcționare continuă a sistemului între două defecțiuni.

, (3.7)

unde N este numărul total de defecțiuni;

- timpul de rulare între () și defecțiune.

.

- timp de recuperare. Timpul mediu de nefuncționare a sistemului cauzat de găsirea și remedierea unei defecțiuni.

, (3.8)

unde este durata eșecului.

unde este intensitatea restaurării, caracterizează numărul de restaurări pe unitatea de timp.

3.2 Modalități de îmbunătățire a fiabilității sistemelor digitale

Sistemele digitale moderne sunt complexe tehnice complexe distribuite geografic, care îndeplinesc sarcini importante pentru transmiterea la timp și de înaltă calitate a informațiilor.

Întreținerea și furnizarea lucrărilor de reparații și restaurare necesare pentru sisteme digitale complexe este o problemă importantă.

Atunci când alegeți sisteme digitale, trebuie să vă asigurați că producătorii lor sunt gata să ofere suport tehnic nu numai pe durata garanției, ci și pe întreaga durată de viață, de exemplu. înainte de a ajunge la starea limită. Astfel, atunci când iau decizia de a achiziționa sisteme digitale, operatorii trebuie să țină cont de costurile pe termen lung ale întreținerii și reparației acestora.

De menționat că calitatea serviciilor oferite, precum și suma costurilor suportate de compania operatoră în activitățile sale, depinde în mare măsură de pregătirea și organizarea procesului de întreținere și reparare a sistemelor digitale. Prin urmare, sarcina de îmbunătățire a metodelor de întreținere și reparare a sistemelor digitale distribuite geografic devine din ce în ce mai importantă.

Se știe că cerințele standardelor internaționale în domeniul calității obligă operatorul telecom ca furnizor de servicii să includă în domeniul sistemelor calității – întreținerea și repararea sistemelor digitale.

După cum arată experiența internațională a țărilor dezvoltate, în care perioada de digitalizare în masă a rețelei de telecomunicații și introducerea de servicii fundamental noi a trecut deja, această sarcină este rezolvată eficient prin crearea unei infrastructuri dezvoltate pentru suport organizațional și tehnic, care include și un sistem de centre de service și centre de reparații.

Prin urmare, furnizorii de sisteme digitale ar trebui să organizeze centre de service pentru întreținerea în garanție și postgaranție a echipamentelor lor, a funcționării curente și a reparației acestuia.

De obicei, structura sistemului centrului de servicii include:

centrul principal de servicii, care coordonează activitatea tuturor celorlalte centre de servicii și are capacitatea de a efectua cele mai complexe tipuri de lucrări;

centre regionale de servicii;

serviciul tehnic al operatorului telecom.

Cu toate acestea, după cum arată practica, împreună cu calitatea înaltă a echipamentului furnizat și funcționalitatea sa largă, apar o serie de probleme:

dezvoltarea insuficientă (și în unele cazuri absența) rețelei de servicii pentru sistemele digitale alimentate;

există mai mulți furnizori de sisteme digitale decât centre de servicii;

costul ridicat al reparației sistemelor digitale.

În acest sens, furnizorii trebuie să fie supuși unor cerințe adecvate pentru organizarea întreținerii echipamentelor furnizate și momentul înlocuirii componentelor defecte ale sistemelor digitale.

Deoarece nivelul de confort al funcțiilor de întreținere ale sistemelor digitale variază de la un sistem la altul, lucrul cu sisteme diferite necesită un grad diferit de pregătire pentru personalul de întreținere. După cum arată practica, furnizorii de echipamente de telecomunicații își construiesc strategia pentru organizarea suportului de servicii în diferite moduri:

crearea centrului principal de servicii de suport tehnic;

crearea unei rețele dezvoltate de centre regionale de sprijin;

suport printr-o rețea de distribuitori și o reprezentanță;

sprijin din partea rețelei de dealeri.

În prezent, există o mare varietate de forme, metode și tipuri de întreținere. Serviciile către clienți sunt furnizate în patru forme diferite:

autoservire de către clienții înșiși;

service la fața locului a echipamentului;

service în centre care nu repară, ci înlocuiesc;

service in centre de reparatii.

Trebuie remarcat mai ales că în prezent nu există un concept unic de întreținere a serviciului.

1. Unele companii operatori sunt de părere că sarcina principală este accelerarea reparațiilor, ceea ce se realizează prin înlocuirea plăcilor și chiar a blocurilor, care trec apoi printr-un ciclu complet de control și restabilire a performanței lor în centrele de reparații echipate cu un set. a echipamentelor moderne de diagnosticare.

2. Alte companii operator preferă să treacă la reparații la nivel de element, pentru care folosesc cele mai noi instrumente de diagnosticare de complexitate funcțională ridicată pentru a localiza defecțiunile.

Prin urmare, o parte integrantă a sistemelor de întreținere și reparații ca sistem de gestionare a stării sistemelor digitale este un sistem de diagnosticare tehnică. În prezent, este general recunoscut că una dintre modalitățile importante de îmbunătățire a fiabilității operaționale și, în cele din urmă, a calității funcționării sistemelor digitale este crearea unui sistem eficient de diagnosticare tehnică.

Prin urmare, rezolvarea sarcinilor de întreținere și reparații presupune utilizarea unui sistem adecvat de diagnosticare tehnică a sistemelor digitale în stadiul de funcționare a acestora, care ar trebui să ofere o strategie de depanare în două etape în sistemele digitale cu o adâncime de căutare, respectiv, de până la un element de înlocuire tipic (TEZ), placă și microcircuit. Luând în considerare extinderea gamei de sisteme digitale, este necesară reducerea cerințelor pentru calificarea personalului de întreținere a sistemelor de diagnosticare tehnică, în special pentru centrele de service și reparații. Echipamentele de diagnosticare destinate acestor centre ar trebui să aibă, dacă este posibil, indicatorii de greutate și dimensiune minime și să se asigure că specificul fiecărui obiect de diagnosticare este luat în considerare.

În prezent, următoarele domenii principale de lucru sunt cunoscute pentru a îmbunătăți fiabilitatea funcționării sistemelor digitale:

1. În primul rând, fiabilitatea este sporită prin utilizarea componentelor extrem de fiabile. Această direcție este asociată cu costuri semnificative și oferă doar o soluție la problema fiabilității, dar nu a menținabilității. Orientarea unilaterală în crearea sistemelor pentru a obține o fiabilitate ridicată (datorită utilizării unei baze de elemente mai avansate și a ansamblurilor) în detrimentul menținabilității, în multe cazuri nu duce în cele din urmă la o creștere a factorului de disponibilitate în condiții reale de funcționare. Acest lucru se datorează faptului că chiar și specialiștii cu înaltă calificare care folosesc instrumente tradiționale de diagnosticare tehnică petrec până la 70-80% din timpul de reparație activ căutând și localând defecțiuni în sistemele digitale moderne complexe.

Documente similare

Calitatea controlului și diagnosticării depinde nu numai de caracteristicile tehnice ale echipamentului de control și diagnosticare, ci și de testabilitatea produsului testat. Semnale care apar în timpul funcționării echipamentului principal și de control.

rezumat, adăugat 24.12.2008


Conceptul și definițiile teoriei fiabilității și diagnosticului tehnic al sistemelor automate. Organizarea controlului automatizat în sistemele de producție. Caracteristicile și esența principalelor metode și mijloace de diagnosticare tehnică modernă.

lucrare de control, adaugat 23.08.2013


Principii teoretice de bază de funcționare a dispozitivelor pentru controlul operațional al fiabilității transmiterii informațiilor. Echipamente și metodologie pentru calcularea fiabilității recepționării informațiilor despre reducerea sistemelor de transmisie digitală sub valorile de prag pentru sistemele de semnalizare.

test, adaugat 30.10.2016


Tipuri și metode de redundanță ca metodă de îmbunătățire a fiabilității sistemelor tehnice. Calculul fiabilității sistemelor tehnice prin fiabilitatea elementelor acestora. Sisteme cu conectare în serie și paralelă a elementelor. Metode de transformare a structurilor complexe.

prezentare, adaugat 01.03.2014


Conceptul de modele de surse de semnal digital. Programe pentru simularea circuitelor dispozitivelor digitale. Setarea parametrilor de simulare. Determinarea performanței maxime. Modele de componente digitale, metode de bază pentru dezvoltarea lor.

lucrare de termen, adăugată 11.12.2014


Revizuirea schemelor moderne de construire a receptoarelor radio digitale (RPU). Reprezentarea semnalelor în formă digitală. Elemente ale receptoarelor radio digitale: filtre digitale, detectoare, dispozitive digitale de indicare și dispozitive de control și management.

lucrare de termen, adăugată 15.12.2009


Modalități de control al cuvintelor și adreselor informațiilor în dispozitivele de automatizare digitale. Scheme structurale și funcționale ale dispozitivelor de control. Asigurarea fiabilității dispozitivelor de automatizare și tehnologie informatică. Modul de control numeric hardware.

test, adaugat 06.08.2009


Fundamentele algebrei logicii. Întocmirea unei diagrame de timp a unui circuit logic combinațional. Dezvoltare de dispozitive digitale bazate pe triggere, contoare electronice. Selectarea circuitului electronic pentru conversia analog-digitală a semnalelor electrice.

lucrare de termen, adăugată 05.11.2015


Automatizare proiectare. Dezvoltarea de circuite pentru dispozitive digitale bazate pe circuite integrate de diferite grade de integrare. Cerințe, metode și instrumente pentru dezvoltarea plăcilor de circuite imprimate. Editor DipTrace ASP. Cerințe ale documentației normative și tehnice.

raport de practică, adăugat la 25.05.2014


Schema structurală a sistemelor de transmisie digitală și a echipamentelor de intrare-ieșire a semnalului. Metode de codificare a vorbirii. Caracteristicile metodelor de conversie analog-digital și digital-analogic. Metode de transmitere a semnalelor digitale de viteză redusă pe canale digitale.

Control și diagnosticare încorporate ale dispozitivelor digitale. Metode de îmbunătățire a testabilității dispozitivelor digitale

Calitatea controlului și diagnosticării depinde nu numai de caracteristicile tehnice ale echipamentului de control și diagnosticare, ci și, în primul rând, de testabilitatea (controlabilitatea) produsului testat în sine. Aceasta înseamnă că calitatea verificării este în mare măsură determinată de calitatea dezvoltării produsului. Cea mai simplă soluție pentru îmbunătățirea calității controlului este ieșirea unor puncte interne ale produsului către un conector extern. Cu toate acestea, numărul de pini liberi pe un conector este limitat, astfel încât această abordare este rareori disponibilă sau suficient de eficientă. O soluție mai acceptabilă este asociată cu plasarea unor elemente funcționale suplimentare pe placă, concepute pentru a primi sau acumula direct informații despre starea punctelor interne și apoi a le transfera pentru procesare la solicitarea unui dispozitiv de analiză (extern sau și încorporat). ).

Semnalele care apar în timpul funcționării echipamentului principal și de control, așezate împreună pe același modul imprimat sau cip IC, sunt comparate după anumite reguli. În urma unei astfel de comparații, se generează informații despre funcționarea corectă a nodului controlat. Ca echipament redundant, se poate folosi o copie completă a nodului testat (Fig. 1, a). În acest caz, se face cea mai simplă comparație a două seturi identice de coduri. Pentru a reduce cantitatea de echipamente de control suplimentare, se folosesc dispozitive de control mai simple, cu codare redundantă (Fig. 1, b), dar, în același timp, metodele de obținere a rapoartelor de control devin mai complicate.

Orez. unu. Scheme de control încorporate cu duplicarea redundantă a hardware-ului (a) și cu codificare redundantă a operațiunilor:

OS - dispozitiv principal; KU - dispozitiv de control;

SUA - dispozitiv de comparare; Marea Britanie - dispozitiv de codare:

UOKK - dispozitiv pentru procesarea codurilor de control;

UD - dispozitiv de decodare; Z - semnal de eroare.

Codarea redundantă se bazează pe introducerea de simboluri suplimentare în semnalul informațional de intrare, procesat și de ieșire, care, împreună cu cele principale, formează coduri care au proprietăți de detectare a erorilor sau de corectare a erorilor.

Ca exemplu de control încorporat cu codare redundantă, să luăm în considerare una dintre metodele de control al transmiterii de informații: către un grup de biți de informații, care sunt un cod simplu (adică, neredundant), unul redundant (control) se adaugă bit, care transportă informații despre uniformitatea și neobișnuirea informațiilor transmise. Valoarea bitului de paritate este egală) dacă numărul de unități din codul transmis este par și 1 dacă numărul de unități este impar (Fig. 2).

La transmiterea informațiilor, cuvântul este transmis cu cifra de verificare. Dacă dispozitivul de recepție detectează că valoarea bitului de verificare nu corespunde cu paritatea sumei unităților cuvântului, atunci aceasta este percepută ca un semn al unei erori în linia de transmisie a informațiilor.

Orez. 2. Transmiterea informațiilor cu cifră de verificare: dacă Z=0, atunci informația este transmisă fără eroare; dacă Z=1, atunci informația este transmisă incorect; n este numărul de canale principale; n+1 - cifră de verificare suplimentară.

Pentru paritatea impară, pierderea completă a informațiilor este controlată, deoarece cuvântul de cod format din zerouri este interzis.

Această metodă este utilizată în sistemele cu microprocesoare pentru a controla transferul de informații între registre, citirea informațiilor în RAM și schimburile între dispozitive. Trunchiurile de transmisie de date reprezintă 60 până la 80% din întregul hardware MPS. Prin urmare, utilizarea parității poate îmbunătăți semnificativ fiabilitatea operațiunilor de transfer de informații.

Orez. 3. Circuit de control al parității impar-par al unei magistrale de tip piramidă de 8 biți pe elemente logice XOR cu două intrări

Un alt exemplu ar fi codurile iterative. Acestea sunt folosite pentru a controla transferul de matrice de coduri între o memorie externă și un computer, între două computere și în alte cazuri. Un cod iterativ este format prin adăugarea de biți de paritate suplimentari la fiecare rând și fiecare coloană a matricei de cuvinte transferate (cod bidimensional). În plus, paritatea poate fi determinată și de elementele diagonale ale codului matrice de cuvinte (multidimensional). Detectabilitatea codului depinde de numărul de caractere de control suplimentare. Vă permite să detectați mai multe erori și este ușor de reabilitat.

Cele mai simple metode hardware de control încorporat includ metoda de duplicare a circuitelor și compararea semnalelor de ieșire ale acestor circuite (Fig. 3). Această metodă poate fi aplicată cu ușurință pentru a testa orice circuit. In plus, are avantajul ca poate detecta orice eroare functionala care apare in circuit. Dezavantajul metodei este, în primul rând, o creștere a costului de redundanță și, în al doilea rând, neexcluderea erorilor proprii ale echipamentului de control de rezervă.

Este posibil să se reducă oarecum costul dublării hardware a circuitelor digitale utilizând așa-numita logică cu două fire. În același timp, circuitele originale și de rezervă diferă prin faptul că implementează ieșiri inverse și în circuit toate semnalele sunt prezentate simultan în formă directă și inversată. Compararea semnalelor de ieșire cu duplicarea convențională se realizează pe baza egalității lor și cu logica cu două fire - pe baza inegalității lor.

Pentru a detecta erorile în circuitele combinaționale, în special pentru funcțiile aritmetice și logice care depind de două argumente, este adesea folosită metoda pseudoduplicarii. În acest caz, datele sunt procesate de două ori succesiv în timp, în aceeași ordine, dar în moduri diferite, și verificate pentru egalitate folosind un dispozitiv de stocare intermediar. În acest caz, în loc de redundanța circuitului necesară, timpul de procesare a informațiilor crește efectiv.

Figura 4 prezintă o diagramă de verificare a unei uniuni logice component-cu-component pe doi biți a doi operanzi folosind o ALU. În primul rând, comutatoarele S1 și S2 sunt comutate în poziția corectă conform schemei, iar de la ieșirea ALU rezultatul operației este înregistrat în registrul 3 al memoriei conectate la una dintre intrările circuitului de comparație.

În pasul următor, comutatoarele S1 și S2 sunt rotite în poziția stângă. Biții înalți și scăzuti ai numerelor de intrare la intrarea ALU sunt interschimbați, iar rezultatul operațiunii de la ieșirea ALU cu biții înalți și scăzuti de asemenea rearanjați merge direct la circuitul de comparație.

Orez. 4. Schema de verificare a performantei operatiilor aritmetice folosind metoda pseudoduplicarii

Să presupunem că eroarea „=1” (identică) apare la ieșirea 3 a ALU și operanzii 0110 și 0010 sunt adăugați pe biți la ALU modulo 2. Dacă comutatoarele S1 și S2 sunt pornite în poziția corectă , atunci numărul 0100 este scris în registrul 3. Dacă comutatoarele au trecut în poziția stângă, adică ieșirile ALU primesc numerele 1100 și respectiv 0100, iar ieșirea este 1100 (ținând cont de eroarea =1 la ieșirea ALU 3). Intrările circuitului de comparație primesc codurile 0100 - de la ieșirea registrului 3 și 0110 - de la ieșirea ALU, care generează un semnal de eroare.

Controlerul încorporat este deosebit de convenabil pentru organizarea controlului și diagnosticării produselor în condiții de funcționare, dar poate fi util și în condiții de producție, de exemplu, la fabricarea truselor de microprocesoare LSI. Pentru a face acest lucru, în schema LSI sunt introduse instrumente suplimentare care reconfigurează structura LSI în modul de testare și oferă, în același timp, o îmbunătățire a controlabilității și observabilității tuturor declanșatorilor incluși în aceasta (Fig. 5, a). În acest caz, testarea unui LSI complex se transformă într-o procedură relativ simplă pentru circuitele de recombinare incluse în LSI.

Pentru a implementa această abordare, sunt necesare astfel de mijloace de reconfigurare a structurii circuitului secvenţial, astfel încât semnalul de control să comute toate declanşatoarele din modul de operare în modul de testare, în care toate declanşările devin controlabile şi observabile (Fig. 5, b). Cea mai răspândită dintre aceste metode este metoda de scanare **** realizată prin combinarea unor elemente speciale de memorie suplimentare într-un singur registru de deplasare care stochează starea internă a circuitului. Scanarea elementelor adiționale de memorie poate fi controlată și prin adresarea acestora și selectarea directă a informațiilor despre starea circuitului din memoria suplimentară.

Toate acestea complică LSI, dar asigură fezabilitatea economică. De exemplu, pentru seria Intel 8086 MP, care are o suprafață a cipului de 3 mm2, introducerea instrumentelor de îmbunătățire a testabilității crește aria cipului cu aproximativ 20%, ceea ce reduce randamentul de la 10% la 12(20)%. Împreună cu scăderea numărului de cristale pe o napolitana, aceasta duce la o creștere cu 70% a costurilor de producție. Cu toate acestea, reducerea costului de testare, care reprezintă mai mult de 80% din intensitatea forței de muncă a LSI-urilor de producție, compensează pe deplin o astfel de creștere a costului LSI-urilor, iar PU-urile complexe sunt proiectate astfel încât să ofere posibilitatea de autotestare fără participarea hardware și software extern.

Pentru a implementa autotestarea circuitelor, două registre sunt plasate pe o placă de circuit imprimat sau pe un cip de microprocesor, programat pentru a îndeplini funcțiile unui generator de cod pseudo-aleatoriu și a unui generator de semnături. Un program special de testare este stocat în memoria ROM programabilă a procesorului, care ar trebui să asigure testarea consecventă a tuturor unităților funcționale ale microprocesorului. Generatorul de cod pseudo-aleatoriu generează o secvență de testare de intrare trimisă către blocurile controlate accesibile de software ale microprocesorului, iar generatorul de semnături elimină semnăturile de control corespunzătoare din ieșirea microprocesorului, care la rândul lor sunt comparate cu cele de referință stocate în ROM . Rezultatul comparației oferă microprocesorului informații despre starea acestuia.

Autodiagnosticarea LSI este o dezvoltare naturală a abordării structurale a proiectării dispozitivelor testabile. Combinația de instrumente de testare încorporate (un registru de schimbare de la capăt la capăt pentru stările de scanare, un generator de coduri de testare pseudo-aleatoare, un registru de analiză a semnăturii) vă permite să organizați autotestarea cristalelor, plachetelor semiconductoare, microcircuitelor și imprimatelor. ansambluri de circuite. Deoarece costul instrumentelor de autodiagnostic rămâne aproximativ același, iar costul testării prin metode standard crește exponențial, se poate presupune că, odată cu creșterea saturației VLSI (gradul de integrare), instrumentele de autodiagnostic vor deveni obligatorii. .

Orez. cinci. Control încorporat LIS MP. Reconfigurarea structurii LSI în modul de testare folosind declanșatoare suplimentare (a) și o memorie specială (b)

LITERATURĂ

1. B. Khabarov, G. Kulikov, A. Paramonov. Diagnosticare tehnică și reparare echipamente radio-electronice de uz casnic. - Minsk: Editura: Hot Line - Telecom, 2004. - 376 p.

2. Davidson G. Depanarea și repararea echipamentelor electronice fără circuite.ediția a II-a. M. Editura: DMK Press. 2005, - 544 p.

3. Ignatovici V.G., Mityukhin A.I. - Reglarea si repararea echipamentelor electronice. - Minsk: „Cea mai înaltă școală”, 2002 - 366 p.

4. N.I. Domaryonok, N.S. Sobciuk. „Bazele fizice ale diagnosticului și controlului nedistructiv al calității AIE”, - Mn., BSUIR, 2001.