Диагностика радиоэлектронного оборудования (РЭО) и систем автоматизации (СА) осуществляется с помощью специальных технических средств, которые позволяют оценивать и контролировать их состояние.
Что такое технические средства диагностирования (ТСД)?
ТСД — это комплекс аппаратных и программных инструментов, предназначенных для анализа состояния технических систем, называемых объектами диагностирования (ОД). Их основная задача — выявление неисправностей, прогнозирование отказов и обеспечение надежной работы оборудования.
Классификация технических средств диагностирования
ТСД можно классифицировать по нескольким ключевым признакам, что помогает подобрать оптимальное средство для конкретной задачи.
1. По типу реализации
Аппаратные средства: К ним относятся физические устройства: измерительные приборы (осциллографы, мультиметры), генераторы сигналов, диагностические стенды, пульты управления, специализированные вычислительные машины и встроенная аппаратура контроля.
Программные средства: Это специальные программы, записанные на информационные носители. Они используются для диагностики вычислительных, управляющих и логических систем, позволяя локализовать неисправность с высокой точностью — до уровня сменного модуля или функционального блока. Программы могут быть как рабочими (диагностика в процессе эксплуатации), так и специальными (требующими остановки работы объекта).
2. По степени воздействия на объект
Активные ТСД: Воздействуют на объект, подавая на него тестовые сигналы (импульсы, коды, синусоидальные волны) и анализируя реакцию. Примеры: генераторы сигналов.
Пассивные ТСД: Не формируют тестовые сигналы, а лишь анализируют информацию, которую объект выдает в процессе своей обычной работы или диагностики.
3. По конструктивной связи с объектом
Встроенные ТСД: Являются частью конструкции самого объекта диагностирования. Они проектируются одновременно с объектом и могут включать контрольные точки, дополнительные входы/выходы, а также схемы для генерации тестов и анализа результатов. Их ключевое преимущество — возможность непрерывного или оперативного контроля.
Внешние ТСД: Не входят в конструкцию объекта и подключаются к нему по мере необходимости. Бывают переносными, передвижными и стационарными (размещаются на диагностических станциях). Их основные функции:
- Подача тестовых сигналов на объект.
- Сбор информации о диагностических параметрах.
- Обработка данных и фиксация состояния (работоспособность/отказ).
- Локализация места неисправности.
- Индикация результатов оператору.
Главное достоинство внешних средств — универсальность и возможность работы с разными типами объектов.
4. По другим критериям
По степени универсальности:
- Специализированные — для одного или группы однотипных объектов.
- Универсальные — на базе ЭВМ, способные диагностировать объекты разного типа за счет смены программного обеспечения.
По степени автоматизации:
- Ручные — требуют активного участия оператора (например, осциллограф).
- Автоматизированные — оператор выполняет лишь отдельные операции (включение/выключение).
- Автоматические — работают полностью без участия человека.
По решаемым задачам: Контроль работоспособности, поиск дефектов, прогнозирование состояния.
По периодичности: Средства непрерывного или периодического диагностирования.
По способу обработки информации: Аналоговые, дискретные, с качественной или количественной оценкой.
Системы технического диагностирования (СД)
Объект диагностирования и средства диагностирования вместе образуют систему технического диагностирования. Развитие СД идет по двум основным направлениям: использование мощных ЭВМ для комплексного контроля всех узлов объекта или применение более простой специализированной аппаратуры.
Важную роль в современных СД играет концепция контролепригодности. Она предполагает, что еще на этапе проектирования устройства в его структуру закладываются дополнительные элементы (встроенные средства тестового диагностирования), которые облегчают последующий поиск неисправностей. Широко применяются схемы встроенного контроля и самопроверяемые узлы, что особенно важно для сложных вычислительных систем.
На практике, например, в судовых системах автоматизации (ASA-S/G, AGS, AFA-1), встроенные средства диагностики позволяют локализовать неисправность с точностью до 1-3 сменных блоков. Процесс проверки часто индицируется специальными кодами, хотя для окончательной диагностики иногда требуется участие оператора и проверка по картам неисправностей.
Принципы диагностирования: функциональный и тестовый методы
В основе процесса диагностики лежит измерение и анализ реакций объекта на определенные воздействия. Существуют две основные методологии:
1. Функциональное диагностирование: Осуществляется во время штатной работы объекта. Средства диагностики анализируют его реакцию на обычные рабочие воздействия. Этот метод позволяет проводить проверку без остановки оборудования, иногда с использованием режимов, имитирующих его работу.
2. Тестовое диагностирование: На объект подаются специальные тестовые воздействия, а средства диагностики анализируют реакцию на них. Этот метод может применяться как на отключенном оборудовании, так и на работающем, при условии что тесты не мешают его основным функциям.
Часто эти методы комбинируются, образуя систему функционально-тестового диагностирования. Роль человека-оператора в такой системе может варьироваться от полного управления процессом до простого наблюдения, в зависимости от степени автоматизации.
Заключение
Эффективная система технического диагностирования — это комплекс, включающий сам объект, средства диагностики, устройства сопряжения, персонал и документацию. Ключом к ее созданию является принцип одновременного проектирования объекта и средств его диагностики, что обеспечивает необходимую контролепригодность. Только такой подход позволяет своевременно выявлять неисправности, прогнозировать отказы и поддерживать высокую надежность сложного радиоэлектронного и автоматизированного оборудования, особенно в ответственных областях, таких как судостроение и энергетика.