Питання та завдання для самоконтролю.

1. Що являє собою телемеханіка?

2. Де найчастіше застосовують системи телемеханіки?

3. Яким чином здійснюється перетворення сигналу в таких системах?

4. З яких елементів може складатися система телемеханіки?

5. На які системи функціонально поділяють телемеханічні системи?

2.8. Функція контролю в складних системах атп

Однією з перших функцій автоматизації в історичному ракурсі, а також функції, без якої неможливе нормальне функціонування складних систем, є функція контролю. Більшість положень та вимог щодо цієї функції узгоджуються із іншими функціями в АТП. Розглянемо більш детально, використовуючи системній підхід, класифікаційні ознаки і вимоги до функції контролю та в проекції на функції діагностування і надійності в складних системах.

Використання для рішення задач АТП усе більш складних систем, зниження їхньої надійності в процесі експлуатації, а також необхідність забезпечення високої готовності до застосування вимагають проведення контролю цих систем. Процес контролю технічного стану складає значну частку в загальному обсязі робіт з ТО (технічна одиниця) і ремонту складних систем. Контроль здійснюють різними методами – вручну при допомозі контрольно-вимірювальних приладів або за допомогою спеціалізованих напівавтоматичних і автоматичних пристроїв. При цьому прагнуть забезпечити процес контролю таким чином, щоб контролююча апаратура не робила безпосереднього впливу на надійність контрольованих об'єктів.

Різні види контролю технічних засобів кваліфікують по ряду ознак. Так по виду розв'язуваної задачі розрізняють контроль:

- функціонування - виконання об'єктом заданих функцій без їхньої якісної оцінки;

- працездатності - допусковий чи кількісний контроль обраних визначальних параметрів;

- діагностичний - виконуваний з метою локалізації місця ушкодження чи відмовлення;

- прогнозуючий - для пророкування стану об'єкта чи його елементів протягом часу експлуатації;

- профілактичний - для виявлення і заміни елементів, параметри яких близькі до гранично припустимого.

По виду оцінки результату контролю розрізняють:

• допусковий контроль, здійснюваний з оцінкою результату щодо встановленого рівня допуску на параметр;

• кількісний контроль, що передбачає реєстрацію ступеня відхилення контрольованого параметра від номінального значення.

По ступеню використання зовнішніх впливів розрізняють контроль:

• пасивний - без зовнішнього впливу на об'єкт контролю;

• активний - із застосуванням зовнішніх стимуляторів. За часом проведення розрізняють контроль:

• безупинний - у процесі роботи об'єкта;

• циклічний - при якому стан контрольованих параметрів аналізується в процесі роботи об'єкта через визначені інтервали часу;

• періодичний - здійснюваний для кожного з параметрів об'єкта через визначений період часу протягом заданого терміну експлуатації об'єкту.

По виду реалізації розрізняють контроль:

• ручний;

• автоматизований (при частковій участі людини);

• автоматичний.

По організації розрізняють контроль:

- програмний - при використанні спеціальної програми для рішення контрольних задач за допомогою тестів;

- програмно-логічний - заснований на використанні надлишкової вимірювальної інформації і проміжних результатів її оброби по спеціальній програмі;

• схемний - за допомогою спеціально вбудованого в об'єкт контролю устаткування;

• дистанційний;

• централізований - здійснюваний із загального пульта керування та контролю для сукупності розосереджених об'єктів.

Проведенню контролю повинний передувати самоконтроль апаратури контролю.

Одним з видів контролю є технічне діагностування, що у свою чергу може бути тестовим і функціональним. При тестовому діагностуванні на об'єкт від системи контролю надходять спеціальні тестові впливи. У моменти тестового діагностування об'єкт звичайно не використовується по прямому призначенню. Функціональне технічне діагностування здійснюється в процесі безпосереднього використання об'єкта по призначенню.

Визначена сукупність тестових впливів і послідовність їхнього виконання, що забезпечує діагностування, являють собою тест діагностування. Тест, використовуваний для перевірки працездатності об'єкта, називається перевіряючим. Тест, використовуваний для локалізації місця відмовлення чи ушкодження, називається тестом пошуку відмовлення чи тестом розпізнавання. Алгоритм технічного діагностування задає сукупність елементарних перевірок, послідовність їхньої реалізації і правила обробки результатів контролю.

Результати зіставлення даних контролю із визначеними областями їхніх значень, що відповідають конкретним технічним станам об'єкта, називаються діагностичними ознаками станів.

У залежності від природи контрольованих параметрів ОК (об’єкт контролю) розрізняють параметричні і фізичні методи діагностування. Параметричні методи ґрунтуються на контролі основних параметрів, що характеризують правильність функціонування об'єкта. Фізичні методи засновані на контролі характеристик тих явищ в об'єкті, що є наслідком його правильного чи неправильного функціонування (нагрів, електричні, магнітні, світлові випромінювання і т. д.).

При допусковому контролі розрізняють двосторонні й однобічні полюси допусків. Для двостороннього допуску установлюються верхня і нижня границі контрольованого параметра, за межі других він не повинний виходити для збереження працездатного стану ОК. Для однобічного допуску регламентується тільки одна границя. У процесі експлуатації вихід параметра за границі допусків (границі працездатності) - неприпустимий. Тому для параметра, який контролюють, встановлюють і поле допусків більш вузьке, що забезпечує запас працездатності.

При програмному контролі за допомогою тестів може бути прийнято одне з двох рішень: працездатний чи непрацездатний пристрій, тому допуски на параметри не встановлюють

Для порівняльної оцінки різних методів і засобів контролю необхідно увести визначені показники, що мають кількісні вираження, показники діагностування. Через те, що системи діагностування мають методичні та інструментальні похибки, результати контролю можуть не відповідати реальному стану КО. Тому одним з основних критеріїв оцінки ефективності діагностування є імовірність правильності одержуваних при діагностуванні результатів чи імовірність правильного діагностування. Імовірність правильного діагностування залежить від кількості діагностичних параметрів, законів розподілу випадкових величин, що характеризують ці параметри, точнісних характеристик засобів вимірів, можливості схованих відмовлень і надійності засобів контролю.

Показники діагностування характеризуються тривалістю, вартістю, трудомісткістю діагностування і глибиною контролю.

Середня оперативна тривалість діагностування визначається як математичне чекання оперативної тривалості однократного діагностування.

Середня вартість діагностування визначається як математичне чекання однократного діагностування. Вона враховує амортизаційні витрати діагностування, витрати на експлуатацію системи діагностування і вартість зносу об'єкта діагностування.

Середня оперативна трудомісткість діагностування визначається як математичне чекання оперативної трудомісткості проведення однократного діагностування.

Глибина контролю визначається складовою частиною об'єкта, з точністю, до якої визначається місце дефекту.

Шлях удосконалювання методів контролю

Основними елементами системи контролю параметрів є:

- об'єкт контролю;

- контрольно-вимірювальна апаратура одержання, переробки й аналізу вимірювальної інформації;

• засобу передачі вимірювальної і керуючої інформації;

• споживачі інформації.

Ці елементи утворюють локальну інформаційну систему контролю, що використовується для визначення поточного стану складної системи в процесі експлуатації.

Неавтоматизовані системи контролю параметрів мають наступні недоліки:

• низьку пропускну здатність контролю, малу швидкість;

• ручну реєстрацію результатів контролю;

• наявність суб'єктивних помилок операторів;

• невелику швидкість обробки результатів;

• великі працезатрати;

• велику надмірність різноманітної апаратури контролю;

• високу вартість контролю й ін.

Самою вузькою ланкою, що обмежує можливості неавтоматизованого контролю, є оператор, особливо при виконанні операцій виміру, обробки інформації й ухвалення рішення.

Достоїнствами автоматичної контрольно-вимірювальної апаратури є:

• велика пропускна здатність контролю;

• автоматичне документування результатів,

• виключення суб'єктивних помилок оператора;

• велика швидкість виконання всіх операцій контролю, обробки результатів і ухвалення рішення;

• скорочення кількості обслуговуючого персоналу;

• висока точність вимірів і ін.

Автоматизація контролю дозволяє скорочувати час його проведення в багато разів у порівнянні з неавтоматизованим процесом.

В складних системах ( наприклад АСУ ТП атомної станції) об'єктом контролю можуть бути технічні пристрої, інформацію про технічний стан яких необхідно мати протягом усього процесу експлуатації. При експлуатації АСУТП контролю піддягають багато експлуатаційно-технічних характеристик, що вимагають різноманітних засобів виміру, обробки результатів і часто непростих операцій по ухваленню рішення. Оскільки апаратура використовується при виконанні дуже відповідальних задач і не може бути виключена з роботи на тривалий час, необхідно приймати заходи для скорочення тривалості контролю і настроювання апаратури відповідно до вимог нормативно-технічної документації.

При контролі приходиться виконувати ряд операцій по вимірюванню великої кількості параметрів різноманітного характеру, тому необхідно мати в різноманітну контрольно-вимірювальну апаратуру. Оскільки операції контролю дуже трудомісткі, велике значення надається алгоритму контролю, що визначає послідовність операцій, реалізовану для здійснення процесу контролю.

Тривалість і якість результатів контролю залежать від контролездатності устаткування. Контролездатністью називають властивість ОК, що характеризує його пристосованість до проведення контролю.

У технічних засобах АСУТП параметри контролю є характеристиками електричних, радіотехнічних, електромеханічних і ряду інших процесів.

Розрізняють наступні групи параметрів:

• вхідних і вихідних сигналів (амплітуда, ефективне значення, тривалість імпульсів і їхніх фронтів, частота, потужність і ін.);

• фізичних процесів, що протікають у самій апаратурі (напруга, струми, пульсації напруг, тривалість і амплітуда імпульсів, частота їхнього проходження, форма і т.д.);

• параметри не несучого запасу енергії (коефіцієнт шуму, чутливість, вхідні і вихідні опори, параметри передатних і перехідних функцій і т.д.);

- визначальні вихідні (тактичні) характеристики систем збору інформації, АПД, ТП тощо (зона їхньої дії, характер діаграм спрямованості антен., показники надійності і т.д.).

Розрізняють первинні, вторинні і проміжні контрольовані параметри. Первинні - це параметри елементів ОК, вони мають самий низький ступінь узагальнення. Вторинні - параметри вихідних функцій об'єкта контролю. Вони мають самий високий ступінь узагальнення інформації про працездатність об'єкта і є визначальними. Проміжні - це параметри, через які забезпечується зв'язок між вторинними і первинними параметрами.

Контрольовані параметри носять характер випадкових величин, тому що залежать від впливу багатьох випадкових факторів (неточність виробництва, старіння, знос, зміна умов експлуатації, зміна напруги харчування, наявність перешкоджаючої ситуації, зміна навантажень, відмовлення чи ушкодження елементів систем і т.д.).

Поняття контролю параметрів містить у собі вимір якої-небудь величини в кількісному сенсі та прийняття судження про працездатність чи стан даного об'єкту.

Результати контролю використовуються для подальшого впливу на об'єкт шляхом проведення регулювань, заміни елементів, доробок.

До складу АСУТП входять локальні САУ, САР, апаратура обробки інформації аналогового і цифрового характеру, обчислювальні комплекси, різна апаратура відображення інформації, апаратура зв'язку, контролю і керування, документування різних процесів, електроживлення, кондиціонування та ін.

Працездатність складних систем характеризується багатьма параметрами (первинними, проміжними і вторинними). Контролювати всі параметри складно і часто в цьому немає необхідності. Звичайно контролюють відносно невелику кількість визначальних і допоміжних параметрів. Установлення складу визначальних параметрів і їхніх допусків часто являє собою славну задачу дослідницького характеру.

При пошуку ушкодження необхідно контролювати більшу кількість параметрів, чим при контролі працездатності. Для прогнозування працездатності необхідно мати ще більший обсяг інформації, тобто кількості контрольованих параметрів визначається задачами контролю.

Для контролю стану експлуатаційно-технічних характеристик складних систем необхідно вибирати параметри більш високих ступенів узагальнення. Це можливо тільки при досить великій інформації, внесеної кожним первинним параметром в інформацію про параметр більш високого ступеня узагальнення. Тоді відхилення за межі встановлених допусків параметрів низьких ступенів узагальнення будуть відбиватися при фіксації значень параметрів високих ступенів повідомлення.

В процесі експлуатації технічних засобів складних систем для контролю їх стану використовується різна вимірювальна апаратура загального застосування і спеціалізована.

Як вимірювальну апаратуру загального застосування використовуються: тестер, стрілочні і цифрові прилади (амперметри, вольтметри, омметри, вимірники нелінійних перетворень), осцилографи, лічильники імпульсів, надвисокочастотні, високочастотні і низькочастотні генератори, частотоміри, аналізатора спектра, вимірники полів, вимірники часу й інші. Це - автономна контрольно-вимірювальна апаратура, керування її роботою і проведення вимірів здійснюється, як правило, вручну.

Промисловість випускає і спеціалізовану апаратуру для виміру тих чи інших параметрів і характеристик устаткування систем.

Класифікація апаратура контролю здійснюється за наступним ознаками:

• способу керування процесом контролю;

• виду зв'язку апаратури контролю з контрольованим об'єктом,

• принципу побудови апаратури контролю;

• виду обробки вимірюваної інформації;

• цільового призначення апаратури контролю,

• ступеня універсальності апаратури контролю;

• виду представлення результатів контролю;

• виду програми керування процесом контролю.

По способу керування процесом контролю розрізняють апаратуру ручного, автоматизованого й автоматичного контролю. Апаратура автоматизованого контролю припускає часткову участь людини в процесі контролю, при автоматичному контролі участь людини виключається, така апаратура є програмно-керованою.

По виду зв'язку контрольно-вимірювальної апаратури з об'єктом контролю розрізняють автономну й вбудовану апаратуру. Автономна апаратура входить до складу устаткування об'єкта контролю.

За принципом побудови розрізняють дискретну, аналогову і змішану апаратуру контролю.

У дискретній апаратурі контролю процес вимірів здійснюється в дискретному коді, усі вимірювані сигнали перетворюються в необхідний код, найчастіше в двійковий. У такій апаратурі синхронізуючі, керуючі і зразкові сигнали також представляються в двійковому коді, зручному для роботи цифрових обчислювальних і керуючих ЕОМ. Така апаратура має високу швидкодію, дуже високу точність обробки вимірюваної інформації, що відтворюється, а також легкістю реалізації автоматичного програмно-керованого контролю.

В аналоговій контрольно-вимірювальній апаратурі робота усіх функціональних вузлів здійснюється з неперервними сигналами. У такій апаратурі використовуються принципи роботи аналогової моделюючої апаратури.

У змішаній контрольно-вимірювальній апаратурі частина функціональних вузлів працює в дискретному коді, а інша частина - з неперервними електричними сигналами.

По виду обробки вимірюваної інформації розрізняють апаратуру з дискретною й аналоговою обробкою.

Дискретна обробка являє собою перетворення усієї вимірюваної інформації в дискретний код. У цьому коді відбувається виконання всіх логічних і обчислювальних операцій, необхідних для формування якісної чи кількісної оцінки контрольованих параметрів і реєстрації результату контролю. У якості вихідних пристроїв такої апаратури, що реєструє, використовуються друкуючі пристрої, запис на магнітну стрічку, перфорація, електронні запам’ятовуючі елементи тощо.

Аналогова обробка вимірюваної інформації припускає перетворення всієї інформації в аналоговий вид, виконання всіх логічних операцій по формуванню якісної і кількісної оцінки, реєстрацію результатів контролю також в аналоговому виді. Як пристрої, що реєструють, використовуються стрілочні прилади, самописні пристрої, що реєструють, і ін.

Змішаний вид обробки являє собою сполучення дискретної й аналогової обробок вимірюваної інформації.

Відповідно цільовим призначенням апаратура контролю може застосовуватися для рішення задач контролю стану, прогнозування стану, пошуку відмовлень, автоматичної корекції заданих параметрів, визначення працездатності і інше.

По виду програми керування процесом контролю стану об'єкта розрізняють контрольно-вимірювальну апаратуру з зовнішньою чи з внутрішньою програмою.

Апаратура контролю з зовнішньою програмою характеризується тим, що програма контролю існує окремо від апаратури і може вводитися безпосередньо перед початком контролю, може вимірюватися в залежності від задач контролю. В якості носіїв програми використовують перфострічки, перфокарти , магнітні стрічки, електронні запам’ятовуючі пристрої.

Апаратура контролю з внутрішньою програмою характеризується тим, що програма закладена в довгостроковий запам'ятовуючий пристрій апаратури контролю.

По ступені універсальності розрізняють спеціалізовані й універсальні системи контролю. Спеціалізовані системи контролю призначені для контролю стану об'єктів одного виду. Вони звичайно відносно прості. Універсальні системи контролю призначені для рішення ряду задач контролю стану різних типів об'єктів контролю.

По виду представлення результату контролю розрізняють апаратуру з якісним у кількісним представленням і реєстрацією результатів контролю.

Особливості діагностування пристроїв на цифровій елементній базі

Значну частину устаткування АСУТП виконують на цифровій елементній базі, що є основою побудови апаратури первинної обробки інформації (АПОІ), обчислювального комплексу, відображення планової і поточної інформації, передачі даних і іншої апаратури. При діагностуванні різних цифрових систем використовуються визначені загальні принципи.

Для сучасної цифрової техніки характерний перехід до інтегральних схем третього і більш високих рівнів інтеграції. Аналіз відмовлень такої апаратури показує, що приблизно 40% усіх відмовлень виникає внаслідок допущених при розробці помилок, близько 20% - з вини виробництва, близько 30% - унаслідок порушення правил експлуатації і до 10% - унаслідок старіння і зносу елементів. Частка відмовлень поступового характеру виявляється значно меншої, чим частка раптових відмовлень. Це накладає свій відбиток як при виборі виду технічних засобів, так і при побудові система діагностування.

При створенні систем на цифровій елементній базі використовують специфічні методи підвищення їхньої надійності, а також стандартизовані й уніфіковані елементи, що володіють високою надійністю, тому що вони добре відпрацьовані в схемному, конструктивному і технологічному відношеннях.

Електричні режими роботи елементів вибирають при коефіцієнті навантаження в межах 0,2...0,4, при яких інтенсивність раптових відмовлень найменша і параметри елементів повільніше відхиляються від нормальних.

Часто використовується мажоритарне резервування, при якому замість одного включаються, наприклад, три ідентичних елементи. Вихідні сигнали з них надходять на мажоритарний орган - елемент "голосування". В зовнішній ланцюг з мажоритарного органа "голосування" надходять сигнали, що відповідають "більшості голосів". Якщо всі елементи справні, на мажоритарний орган надходять три однакових сигнали, і такий же сигнал надходить у зовнішній ланцюг. Якщо з трьох елементів відмовив один, то на мажоритарний орган надходять два щирих і один помилковий сигнали. Тоді на вихід надходить сигнал, що відповідає більшості щирих сигналів.

У цифрових системах широко застосовується тимчасове резервування. Воно реалізується, наприклад, методом подвійної-потрійної передачі чи сигналу подвійного-потрійного рахунка однієї і тієї ж задачі. Задача зважується двічі, і отримані результати порівнюються. При збігу результатів приймається висновок про правильність рішення. Якщо результати не збігаються, то це свідчить про відмовлення в пристрої чи збою під час одного з рішень, і отримана інформація про результат рішення відкидається чи додатково аналізується. У пристроях обчислювальної техніки тимчасове резервування використовується при тестовому контролі, коли періодично зважується спеціальна задача з невідомими відповідями. Одержання правильної відповіді свідчить про працездатність пристрою.

Автоматизація процесів виявлення факту відмовлення пошуку несправного елемента сприяє прискоренню процесу ремонту. При цьому в складних системах як центральну ланку системи контролю використовуються ЕОМ, що забезпечує перевірку великої кількості контрольованих параметрів (крапок схеми) протягом короткого проміжку часу. У таких системах широко використовуються коди, що самокоректуються, а також методи діагностування, засновані на використанні різних логічних співвідношень, інформаційного й алгоритмічного резерву.

Підвищення ефективності складних багатофункціональних систем сприяє застосування принципів самонастроювання і самоорганізації. При відмовленнях елементів такі системи автоматично змінюють свою структуру, зберігаючи здатність функціонування. Реконфігурація системи здійснюється за допомогою автоматичної системи контролю і керування.

У складних цифрових системах (наприклад, ЕОМ) використовується ряд автоматичних апаратурно-програмних засобів підтримки експлуатації. До них відносяться система автоматичного контролю процесу роботи, що сприймає помилки ЕОМ при ушкодженнях і збоях, автоматична система відновлення обчислювального процесу шляхом повторного виконання операцій, система автоматичного діагностування, що дозволяє виявляти факт порушення працездатності і локалізувати ушкоджений елемент, система автоматичної програмно-керованої профілактики, автоматична апаратурно-програмна система реєстрації й обробці даних про відмовлення і збої ЕОМ.

Всі ушкодження, що виникають в ЕОМ і в цифрових пристроях узагалі, можуть бути кваліфіковані по тривалості, зовнішньому прояву і причинам виникнення. На функціонуванні таких пристроїв відбиваються відмовлення, ушкодження і збої в їхній роботі.

Звичайно ушкодження не порушують працездатності пристрою, однак, якщо ушкодження привело до порушення працездатності, то воно називається відмовленням. Відмовлення, що самоусуваються, називаються збоями. ЕОМ найбільш ненадійними ланками є електромеханічні пристрої (пристрою вводу-виводу, нагромаджувачі на магнітних стрічках, дисках, барабанах). Виявлення відмовлень цих ланок не викликає великих затрат часу, однак час відновлення відносно великий, тому що операції по заміні вузлів, що зносилися, досить трудомісткі.

В даний час розрізняють програмне, апаратурне і програмно-апаратурне діагностування ЕОМ.

Апаратурні пристрої діагностування не виконують операцій, властивих ЕОМ. Вони включаються в структуру ЕОМ додатково і функціонують незалежно від розв'язуваних ЕОМ задач. Оскільки швидкодія розв'язуваних в ЕОМ задач велика, то для обмеження поширення виникаючих у результаті збоїв помилок необхідно безупинно і дуже оперативно відслідковувати їхнє виникнення. Для цього використовуються швидкодіючі пристрої, що виконують операції виявлення помилок зі швидкістю, що відповідає швидкості власне машинних операцій. Використовувані для цього апаратурні пристрої здійснюють перевірку працездатності ЕОМ без зниження якості її функціонування.

Звичайно ж, апаратурне діагностування ускладнює структуру ЕОМ, трохи знижує її апаратурну надійність, збільшує вартість.

При програмному діагностуванні установлення факту працездатності ЕОМ і пошук ушкодження здійснюється за допомогою спеціальних програм. Програмне діагностування підрозділяються на тестове і програмно-логічне.

При тестовому діагностуванні використовуються спеціальні програми, складені у виді тестів, що дозволяють перевіряти елементи ЕОМ у визначеному їхньому сполученні. Оскільки ЕОМ виконує рішення стандартної задачі з відомим результатом - еталоном, розбіжність результатів рахунка з цим еталоном свідчить про наявність визначеного ушкодження, закодованого в тесті.

Якщо використовується комбінація програмного й апаратурного діагностування, то таке діагностування називається програмно-апаратурним. Його застосування дозволяє використовувати позитивні сторони апаратурного і програмного способів діагностування, унаслідок чого скорочується час пошуку й усунення ушкодження.

Вибір методу діагностування здійснюється за допомогою інтегральних критеріїв ефективності, що відбивають найбільш важливі показники.

До таких показників відносяться:

• імовірність того, що час виявлення ушкодження буде менше заданого чи дорівнює йому;

• імовірність того, що ушкодження буде виявлено правильно;

• тривалість однократного діагностування, що включає в себе власне час діагностування і час виконання допоміжних операцій діагностування;

• глибина пошуку ушкодження, що характеризує точність визначення місця ушкодження;

• обсяг діагностичного ядра, що характеризує частину апаратури ЕОМ, справну до початку діагностування.

В даний час основним методом діагностування ЕОМ є тестове, котре виробляється по спеціальних програмах, що визначають послідовність та характер операцій. Тестове діагностування дозволяє робити оцінку працездатності і пошук ушкодження на всіх етапах експлуатації ЕОМ: у період налагодження й іспитів, у процесі використання ЕОМ по призначенню, при проведенні обслуговування.

По характері одержуваної в процесі діагностування інформації тести підрозділяються на двох груп:

• тести, по яких перевіряється відсутність чи наявність ушкодження в ЕОМ (оцінка працездатності);

• тести, використовувані для локалізації ушкодження і визначення його характеру.

Недолікам тестового діагностування є можливість його використання тільки під час перерв у виконанні основних робочих функцій ЕОМ.

Розглянемо далі деякі особливості методів тестового діагностування.

Двоетапне діагностування - це метод тестового діагностування, застосовуваний для діагностування логічних схем і схем з пам'яттю (тригерів, регістрів). Алгоритм діагностування містить у собі результати тестового впливу й адреси всіх елементарних перевірок. Алгоритм діагностування має стандартний формат і називається тестом локалізації несправності (ТЛН). Уведення тестів, фіксації відповідей, аналіз і видача результатів реалізації алгоритму діагностування здійснюються за допомогою стандартних діагностичних операцій "Установка", "Опитування", "Порівняння" і "Розгалуження".

До складу діагностичного тесту входить настановна і керуюча інформація, адреса комірки пам'яті для запису результату елементарної перевірки, еталонне значення реакції на тест, адреси ТЛН, яким передається керування при збігу чи розбіжності результатів тесту з еталонними значеннями.

Перший етап полягає в перевірці всіх тригерів, лічильників і регістрів у виконанні операції "Установка" і опитування по додаткових висновках за допомогою операції "Опитування", на другому етапі піддаються перевірці всі логічні схеми, тригери, лічильники і регістри за допомогою схем, перевірених на першому етапі.

Послідовне сканування - це метод тестового діагностування, що є варіацією методу двоетапного діагностування, при якому регістри й тригери утворюють один регістр зсуву. При цьому можлива установка регістра в довільний стан і опитування за допомогою операції "Зсуву".

Метод послідовного сканування застосовується при діагностуванні ЕОМ, побудованих на великих інтегральних схемах (ВІС). При побудові ЕОМ на ВІС виникають труднощі діагностування в зв'язку з обмеженим доступом до схем усередині кожної ВІС. Метод послідовного діагностування вирішує цю проблему при невеликій кількості додаткових входів і виходів.

Мікродіагностування - це метод тестового діагностування, що застосовується при діагностуванні апаратури для виконання мікрооперацій. У мікропрограму діагностування закладаються тести для перевірки мікрооперацій. Мікропрограма перевірки чергової мікрооперації використовує вже перевірені мікрооперації і тракти передачі інформації. При цьому методі за допомогою набору мікрооперацій, передбачених в ЕОМ, по наявних інформаційних трактах тестові впливи надходять на вхід апаратури, що перевіряється. З виходу апаратури, що перевіряється, сигнали надходять на спеціальні схеми, де відповіді порівнюються з еталонними чи мікропрограмно, чи ж за допомогою діагностичних операцій "Опитування" і "Порівняння".

Мікродіагностика може бути вбудованою, коли діагностичні мікропрограми розміщаються в постійній мікропрограмній пам'яті, коли діагностичні мікропрограми розміщуються на зовнішньому носії даних, що завантажується.

У сучасних ЕОМ мікродіагностикою охоплюються практично всі тригери і регістри.

Автоматичне тестове діагностування мікропроцесорів і мікро-ЕОМ утруднюється через велику складність і високу вартість апаратури тестового (і вбудованого) діагностування. Однак діагностування цієї апаратури необхідно, тому встає питання про можливість визначення ушкоджень ручним способом. При цьому на вхід пристрою подається послідовність вхідних сигналів, а потім вихідна послідовність сигналів порівнюється з еталонної, зазначеної в документації. Безліч різноманітних вузлів для діагностування, використовуваних у мікропроцесорах і мікро-ЕОМ, вимагають великої кількості різноманітних тестів.

При ручному діагностуванні виникає проблема стиску великих обсягів інформації про еталонний і вихідний сигнали контрольованої апаратури, що спостерігаються. Одним з використовуваних способів стиску інформації є підрахунок і фіксація в документації кількості правильних логічних переключень чи підрахунків і фіксація в документації контрольної суми вихідних сигналів, породжуваних сукупністю тестів.

Для підвищення ефективності діагностування мікропроцесорної техніки використовується метод сигнатурного аналізу, що полягає у використанні циклічних надлишкових кодів для стиску довгих війкових кодів, що характеризують реакцію апаратури на тести, у короткий, звичайно 4; 5-розрядний шістнадцятковий код. Цей код легко відображається на індикаторах і порівнюється з контрольним кодом, зазначеним у технічній документації для кожної крапки, що перевіряється. Контрольний код називається сигнатурою.

Циклічні коди засновані на представленні переданих даних у виді полінома і використовуються для послідовного обміну даними між ЕОМ і зовнішніми запам'ятовуючими пристроями, а також при передачі даних по каналі зв'язку.

Контроль правильності передачі даних за допомогою циклічних (поліноміальних) кодів заснований на наступній закономірності. Якщо інформаційний поліном G(x) помножити на деякий так називаний породжуючий поліном Р(х), а отриманий після цього кодовий поліном передати приймачу інформації і виконати в ньому зворотну дію (ділення полінома прийнятого повідомлення на породжуючий поліном), то ненульовий залишок буде означати, що відбулася помилка. Нульовий залишок означає, що помилки немає чи вона не виявлена.

Уведемо наступні позначення:

• G(x) - інформаційний поліном, що відповідає переданої інформації довжиною m біт. Він має ступінь менше ;

• Р (х) - породжуючий поліном ступеня к, що визначає кількість контрольних бітів, а також виявляє в коригувальну здатність циклічного коду;

• F(x) - кодовий поліном, що відповідає переданому циклічному коду. Це поліном ступеня , він поділяється без залишку на породжуючий поліном степеня (k).

Звичайно використовується формування кодового полінома, при якому старші коефіцієнти утворять інформаційні знаки, а молодші - контрольні. Інформаційний поліном G(x) ступеня , якому необхідно закодувати, множать на х^k, що відповідає зрушенню на k розрядів вліво. Отриманий після цей поліном x^k G(x) ділиться на поліном Р(х) для визначення залишку R(x):

де Q(x) - частка від розподілу; - знак, що позначає нерівнозначність (заперечення рівнозначності), він позначає операцію додавання по модулю 2.

Звідси випливають вираження:

;

.

При стиску довгих двійкових кодів використовується сигнатурний аналізатор, побудований на основі зсувного регістра із внутрішніми зворотними зв'язками, що замикаються через суматор по модулі 2. На вхід суматора надходить послідовність імпульсів, що знімається в контрольній крапці схеми, для індикації показань у шістнадцятковому коді зсувний регістр має індикатор.

Стиск даних у сигнатурному аналізаторі відбувається так. На зсувний регістр з виходу схеми, що перевіряється, надходить двійкова послідовність імпульсів у виді інформаційного полінома G(x), вона представляється у вигляді полінома , де k - кількість розрядів зсувного регістра. Далі ця послідовність поділяється на породжуючий поліном Р(х) степеня k. Цей розподіл реалізується на зсувному регістрі зі зворотними зв'язками. Залишок від розподілу зберігається в регістрі. Аналітично ці операції виражені залежністю, описаної вище.

При проходженні послідовності (х) у процесі розподілу залишок змінюється доти, поки не закінчиться вся послідовність (х). Кінцеве вираження R(x) є сигнатурою.

Сигнатурний аналіз відрізняється високою швидкодією, обумовленою швидкодією зсувного регістра і суматора по модулю 2. Йому властива висока вірогідність, тому що контрольні суми вихідних двійкових різних сигналів мають різні сигнатури.

Діагностування внутрішніх ланцюгів передачі інформації в обчислювальних комплексах засновано на використанні інформаційної надмірності, тобто кодів з виявленням і корекцією помилок. Ці коди допускають операції перевірок на парність і непарність.

Найбільш розповсюдженим методом діагностування суматорів є контроль парності. Його сутність полягає в наступному.

При додаванні чисел ( , , ) розряди суми утворяться відповідно до виразів:

де S - число, що відповідає сигналам переносу в старший розряд. Склавши всі п рядків по модулі 2, одержимо:

де Р_S - парність суми; р_a , р_b - парність доданків; р_с - парність переносу.

Таким чином, контроль парності суми може бути зроблений шляхом порівняння розрахованої парності по формулі з дійсною парністю суми. Такий спосіб дозволяє виявляти одиночну помилку і будь-яке непарне число помилок.

Контроль непарності використовується при діагностуванні лічильників, контроль по модулю 2 - для багатьох логічних схем.

Методи апаратурного і діагностування, що перевіряється, часто використовуються в сполученні, тобто у виді програмно-апаратурних методів діагностування.