FR2633046A1 - Liaison de donnees pour commande de moteur a turbine a gaz - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une interface pour un contrôleur électronique de moteur à turbine à gaz. L'interface permet d'obtenir un accès à une mémoire vive 66 du contrôleur dans laquelle des données concernées sont mémorisées. Les données comprennent des informations sur les conditions de fonctionnement en cours du moteur, telles que des vitesses et des températures de composants, ainsi que des données concernant l'état de marche des composants. Les données sont sous forme numérique mais sont converties sous forme analogique par des convertisseurs 60A-60F et émises à partir du contrôleur sous forme analogique. Les données analogiques sont utilisées pour commander un dispositif d'enregistrement 63 tel qu'un enregistreur graphique à bande, fournissant ainsi des informations sur le moteur à transmettre à un emplacement éloigné du moteur, en temps réel.

Description

LIAISON DE DONNEES POUR COMMANDE DE MOTEUR A TURBINE A GAZ

La présente invention concerne un système pour émettre des données à partir d'une commande électronique de carburant pour moteur à turbine à gaz vers un dispositif d'enregistrement externe. La figure 1 représente un moteur à turbine à gaz. Une commande électronique numérique, désignée par le bloc 1, commande plusieurs actionneurs du moteur au moyen de signaux fournis sur

les lignes 2A-2D. Ces actionneurs comprennent ce qui suit.

- Un premier actionneur 6A ouvre et ferme une porte de purge 9 qui purge de l'air sous pression 11 d'un étage surpresseur 14. Le surpresseur 14 est un compresseur à basse pression et on peut purger -le surpresseur au point 16 pour satisfaire les exigences d'entrée du compresseur haute pression 18. La porte 9

est couramment appelée vanne de dérivation variable (VBV).

Un second actionneur 6B agit sur des vannes de stator variables 26 (VSV) qui sont représentées plus en détail en figure 2. Une modification de l'angle A par rotation des VSV, indiquée par les flèches circulaires 22, permet de contrôler la direction du flux d'air 24 qui entre dans les lames de compresseur 27,

contrôlant ainsi l'angle d'attaque des aubes 27 du compresseur.

Des VSV sont utilisés pour améliorer les performances du

compresseur en cours d'accélération.

Un troisième actionneur 6C en figure 1 commande une vanne qui souffle de l'air chaud (ou froid) 33 sur le bottier de turbine 36 pour dilater ou contracter le boîtier 36 pour contrôler

ainsi le jeu 39 entre les lames de turbine 41 et le boîtier 36.

L'air 33 est couramment extrait à partir du compresseur haute pression 18. Il est souhaitable de maintenir un jeu 39 aussi faible que possible pour réduire les fuites dans le jeu. Les fuites représentent une perte car l'air de fuite ne confère pratiquement aucun moment aux aubes de turbine 41 et l'énergie de

l'air de fuite est perdue.

Un quatrième actionneur 6D en figure 1 commande une vanne de carburant 43 qui commande la quantité de carburant fournie à

des brûleurs 44.

En plus de ces quatre types d'actionneurs, d'autres types

sont également utilisés dans des moteurs d'avion à turbine à gaz.

Par exemple, il y a les actionneurs impliqués dans le système d'inversion de poussée, dans des buses d'échappement qui sont de surface variable, et dans des systèmes d'orientation de poussée utilisés dans des avions à décollage et atterrissage vertical

(VTOL).

Comme cela a été exposé ci-dessus, les lignes 2A-D fournissent des signaux de commande aux actionneurs 6A-D et les signaux prennent généralement la forme de signaux électriques

analogiques, plutôt que de signaux numériques série ou parallèle.

En conséquence, une conversion numérique/analogique doit prendre place à un emplacement entre la commande 1 et les actionneurs 6A-D car la commande 1 de la figure 1 est de type numérique.: la commande contient un ordinateur numérique (non représenté en

figure 1) qui traite et mémorise des données sous forme numérique.

Des convertisseurs numériques/analogiques (D/A) 60, en figure 3,

réalisent cette conversion et sont décrits plus en détail ci-

après. En plus de l'excitation des actionneurs décrits ci-après, la commande 1 reçoit des signaux sur la ligne 61 pour des détecteurs (non représentés) sur le moteur qui indiquent des conditions de fonctionnement du moteur, telles que des températures, des pressions, des vitesses de rotation et des positions de vannes de stator. La commande utilise ces signaux de détecteurs pour calculer les signaux envoyés aux actionneurs et pour calculer d'autres données dans d'autres buts.

Il est souhaitable, en particulier pendant des tests au-

sol du moteur, de contrôler les signaux produits par les détecteurs sélectionnés et en outre de réaliser le contrôle au niveau d'un poste d'enregistrement 63 placé à distance par rapport au moteur. Actuellement, deux types d'interface de signal, désignés par la ligne 65, sont couramment utilisés pour ce contrôle et ils transportent des signaux numériques entre la commande 1 et le poste d'enregistrement 63. Un premier type utilise le protocole RS 232 et un second type utilise le protocole ARINC 429. Des détails concernant le protocole ARINC 429 peuvent se trouver dans la spécification 429-9 de septembre 1985, disponible auprès de Aeronautical Radio Incorporated à Annapolis, Maryland. Des détails concernant le protocole RS 232 se trouvent

dans les normes de Electronic Industries Association Standard RS-

232-C, d'août 1969 et l'association est située à Washington, D.C.

Toutefois, ces deux protocoles présentent des limitations. Par exemple, le protocole ARINC permet d'atteindre seulement 100 emplacements de mémoire vive (RAM) et permet une durée de mise à jour (c'est-à-dire le temps le plus court autorisé entre des lectures successives des données) dans la gamme de 60 à 240

millisecondes (ms).

Au contraire, le protocole RS 232 peut lire tous les emplacements de RAM dans la commande électronique numérique mais la vitesse de mise à jour peut être plus lente, environ 125 à 250 ms. Il est quelquefois souhaitable de lire tous les emplacements mémoire et à une cadence plus rapide que ce qui est autorisé par

ces deux types d'interface.

En -outre, avec ces deux protocoles, la conversion numérique/analogique est effectuée au niveau du poste

d'enregistrement 63 et non pas dans la commande 1.

Un objet de la présente invention est de prévoir un système amélioré pour émettre des données à partir d'une commande électronique numérique pour un moteur à turbine à gaz vers un

équipement externe.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir une liaison de données pour une commande électronique pour un moteur à turbine à gaz qui peut lire toute la mémoire disponible vers le microprocesseur à l'intérieur de la commande et qui

présente une cadence de mise à jour rapide.

Dans un mode de réalisation de l'invention, des convertisseurs numériques/analogiques qui sont contenus dans une commande numérique électronique de moteurs à turbine à gaz, sont utilisés pour convertir des données numériques sous forme analogique et émettre les données analogiques converties vers un

dispositif d'enregistrement disposé loin de la commande.

L'invention permet d'améliorer l'accès, à partir de l'emplacement éloigné, vers une mémoire vive dans la commande numérique, permettant ainsi de contrôler les performances du moteur à partir

de l'emplacement éloigné.

Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail

dans la description suivante de modes de. réalisation particuliers

faite en relation avec les figures jointes parmi lesquels: la figure 1 représente un moteur de turbine à gaz en coupe schématique; la figure 2 représente des lames de stator variables contenues dans le compresseur haute pression 18 du moteur de la figure 1; la figure 3 représente une partie de la commande 1 de la figure 1 en même temps que des parties de la présente invention; la figure 4 représente une séquence de transfert de données utilisée selon la présente invention; et les figures 5 et 6 sont des illustrations d'une bande

d'enregistreur graphique que la présente invention peut fournir.

Les tracés représentent les vitesses de moteur auxquelles des

26330 46-

événements choisis concernant le fonctionnement du moteur surviennent. La figure 3 représente une partie de la commande 1 de la figure 1, mais plus en détail, et représente également l'appareil utilisé selon la présente invention. La commande 1 comprend un microprocesseur 64, une mémoire vive (RAM) 66, des convertisseurs numériques/analogiques (D A) (60A-F), et des bus de signal, de la façon indiquée. Les convertisseurs numériques/analogiques 60A-D sont utilisés pour fournir des signaux aux actionneurs 6A-6D de la

figure 1 comme cela est indiqué en figure 3.

Le microprocesseur 64, qui est désigné ci-après par mP est de préférence du type MC 68000 disponible auprès de Motorola Corporation, Austin, Texas. Les convertisseurs numériques/analogiques sont. disponibles auprès de la société

Analog Devices, Norwood, Massachusetts, sous la référence AD 390.

Selon l'invention, un ou plusieurs convertisseurs numériques/analogiques, en plus de ceux (60A-60D) utilisés pour commander les actionneurs 6A-D sont utilisés pour fournir des signaux analogiques sur une ligne de transmission 67 vers l'équipement d'enregistrement disposé au niveau du poste d'enregistrement 63. Un type d'équipement d'enregistrement est un enregistreur graphique à bande 68 de type 220 disponible auprès de Gould Incorporated, Cleveland, Ohio. Un enregistreur à bande typique comprend une aiguille mobile 101 qui se déplace, de la façon indiquée par la flèche 102, en réponse au signal sur la ligne 67, et qui rentre en contact avec une bande de papier 104 qui avance dans la direction de la flèche 105, produisant ainsi un

enregistrement imprimé 106 tandis que le papier avance.

Une interface, sous forme d'un petit ordinateur 73 tel que celui vendu par Compaq Computer Corporation, Houston, Texas, modèle 450-D et appelée ici PC, est connectée par un bus de liaison 78 à un émetteur récepteur asynchrone universel (UART) tel que disponible auprès de I'Intel Corporation, Santa Clara, Californie, modèle 8251A. L'UART reçoit les données sous le format RS-232 transporté par le bus 78, et mémorise temporairement les données de sorte qu'elles peuvent être transférées dans des emplacements de RAM dans le bloc 66 pour accès par le microprocesseur 64. Le PC 73 est également connecté au bus de commande 82 du microprocesseur 64 par un bus 75. Dans un mode de fonctionnement, l'appareil de la figure 3 fonctionne de la façon suivante. Le PC 73, utilisant le bus de commande 82 et 'UART donne instruction au microprocesseur 64 d'exécuter un sous-programme d'interruption. Le sousprogramme d'interruption est un programme

d'ordinateur qui est écrit à l'avance et contenu dans la RAM 66.

Le sous-programme d'interruption est illustré sous forme d'organigramme en figure 4. L'opérateur utilisant le PC 73 appelle le sous-programme d'interruption en envoyant un signal

d'interruption au microprocesseur 64. En réponse, le sous-

programme d'interruption requiert que le PC fournisse cinq éléments de données, de la façon indiquée et dans l'ordre indiqué, en commençant par "ADDD" qui est l'adresse dans la RAM à laquelle un mot de données concerné est disposé. (Si le PC fournissait des données hors de l'ordre attendu, le sous-programme d'interruption ne les connaîtrait pas et pourrait ainsi confondre, par exemple, une information de masque MMMM en figure 4 avec une information de

décalage, SHSH, qui seront toutes deux présentées ci-après).

Le sous-programme d'interruption utilise des signaux de poignée de main pour le recueil des données. Ainsi, au début de l'émission des données, l'une des lignes dans le bus de commande 82 de la figure 3 indique à 1'UART que le microprocesseur 64 est prêt à recevoir des données. En réponse,!'UART émet des données reçues à partir du PC, par exemple, les données ADDD, et envoie

ensuite un signal de poignée de main au mP indiquant ce fait.

Alors, le mP envoie un autre signal de poignée de main requérant les nouvelles données, qui sont les données MMMM, et ainsi de suite.

Le PC est programmé à l'avance en ce qui concerne les ty-

pes et les successions de données qui peuvent être envoyés au mP; ainsi, un opérateur ne caractérise pas les données dans le PC au moment de la poignée de main, car le sous-programme d'interruption s'exécute trop rapidement. Le programme du PC effectue d'abord une requête d'interruption, comme cela a été indiqué ci-dessus, puis émet, avec poignée de main, les cinq éléments d'information indiqués en figure 4 qui vont maintenant être expliqués. "ADDD" se réfère à l'adresse de RAM à partir de laquelle un mot de données binaire doit être retrouvé par le mP 64. (Des mots de données pour le processeur 68000 décrit ci-dessus ont une longueur de 16 bits. Toutefois, pour simplifier l'explication, certains mots de données indiqués à titre d'exemples utilisés ici auront une longueur de 4 bits). Le mot disposé à l'adresse ADDD n'est pas perturbé, mais seulement lu par le mP car le mot peut être utilisé par un autre -programme, sans relation avec

l'invention, pour commander l'actionnement du moteur.

Deux types de mots de données sont utilisés: le mot peut ou bien indiquer un paramètre de fonctionnement, par exemple la vitesse du moteur, ou bien, d'autre part, agir en tant que mot d'état o chaque bit représente l'état d'un signal du moteur. A titre d'exemple d'un mot d'état, un mot d'état à 4 bits peut contenir des informations contenant jusqu'à quatre composants du moteur (1 bit pour chaque composant) ou concerner des signaux produits par des composants. Si le troisième bit le plus significatif (MSB) d'un mot d'état se réfère à l'état d'un vecteur de température particulier, alors, quand le mot se lit 0000, il indique que le détecteur fonctionne convenablement (est en bon état), alors que si le mot se lit 0010, le détecteur est considéré

comme fonctionnant mal.

"MMMM" se réfère à une valeur'de masque qui est utilisée pour isoler un bit choisi du mot de données binaire disposé à l'adresse mémoire ADDD. Par exemple, le mot de données à l'adresse mémoire peut être le nombre binaire 0010. La valeur du troisième

MSB (qui est souligné) peut être recherchée.

La valeur du troisième MSB est confirmée par une opération de masquage dans laquelle le mot (0010) est ajouté logiquement à un mot comprenant seulement des zéros, à l'exception d'un "1" au MSB 3, qui est le bit concerné. Ainsi, l'opération de masquage, en termes plus généraux, est (ABCD) ET (0010). Si le résultat de l'opération est 1 alors la valeur du bit C est 1. Inversement, si

le résultat de l'opération ET est 0, la valeur du bit C est 0.

Différents masquages sont utilisés pour des mots de paramètres de fonctionnement et pour des mots d'état. De façon générale, la valeur de masque utilisée pour un paramètre de fonctionnement (tel que la vitesse du moteur) comprend uniquement des 'uns (par exemple 1111). L'addition logique de ce masque au mot de paramètre de fonctionnement n'entraînera pas de changement du mot. Toutefois, pour des mots d'état, le fonctionnement du masque est utilisé pour étudier des bits individuels contenus dans le mot. Une raison pour réaliser le masquage des mots d'état est la suivante. Des sous-programmes "validation de détecteur" existent dans un programme plus important, appelé programme de commande du moteur (ECP), qui commande le moteur et qui est disposé dans la commande i de la figure 1. Les sous-programmes de validation de détecteur examinent l'état des détecteurs qui fournissent les signaux sur une ligne 61 de la figure 1. Si un sous-programme de validation de détecteur détecte qu'un détecteur donné peut être en défaut, le sous-programme identifie le détecteur en défaut en

changeant un bit spécifique (tel que le MSB 3 dans l'exemple ci-

dessus) dans le mot d'état à un emplacement mémoire spécifique.

Comme cela a été indiqué ci-dessus, cinq éléments de données sont nécessaires pour le microprocesseur pour amener un convertisseur numérique/analogique à produire une tension de sortie analogique convenable. Le premier élément, ADDD, est

l'adresse à laquelle un mot de données concerné est disposé.

(Comme cela a été exposé ci-dessus, les mots de données pour le MC 68000 ont une longueur de 16 bits. Toutefois, à nouveau, l'exposé suivant utilisera des mots de 4 bits par souci de simplicité). Les quatre autres éléments (masque: MPMMM, échelle: SCSC; décalage: SHSH; et polarisation BBBB) sont utilisés par le microprocesseur pour formater (ou réarranger) le mot de 16 bits de sorte que la tension analogique produite par le convertisseur numériqué/analogique sera étalonnée en termes choisis par l'opérateur. L'étalonnage réalisé utilisant les quatre derniers éléments sera exposé en utilisant deux exemples, l'un pour un mot d'état et l'un pour un mot de paramètre de fonctionnement. Comme cela a été exposé cidessus, deux types de données différents peuvent être mémorisés dans l'adresse RAM "ADDD!'. Le mot de 16 bits peut représenter ou bien une information d'état (telle que l'état de marche de jusqu'à seize composants différents du moteur) ou bien un paramètre de fonctionnement (tel que la vitesse du moteur). Chaque type de donnée nécessitera des valeurs

différentes de MMMM, SCSC, SHSH et BBBB.

Dans le cas d'un mot d'état,, l'opérateur doit sélectionner l'un des 16 bits pour la sortie du convertisseur numérique/analogique. Le bit choisi devient un "bit d'état". En outre, il doit déterminer la tension étalonnée à produire par le -convertisseur numérique/analogique quand le bit d'état est mis à 1. Par exemple, le mot de données à l'adresse ADDD sera le nombre binaire 1010. L'opérateur détermine que le bit concerné est le bit le moins significatif numéro 2 (LSB 2) qui est le bit d'état et est souligné. La va-leur de masque, MMMM, est ainsi 0010. Le microprocesseur ajoute logiquement (ET) le mot de données (1010) à la valeur de masque (0010) pour obtenir un nouveau mot binaire qui représentera seulement la valeur du LSB 2. Dans cet exemple le ET logique donne comme résultat 0010 alors que, si le mot d'état était 0000, le ET logique fournirait un résultat 0000. Le résultat

de l'opération ET donne la valeur du bit d'état.

L'élément d'échelle, SCSC, est mis à un (c'est-à-dire 0001) pour les mots d'état. L'élément d'échelle est utilisé essentiellement avec les mots de paramètre de fonctionnement, comme cela sera décrit plus en détail ciaprès. Toutefois, dans le cas de mots d'état, quand le mot d'état est multiplié par le facteur d'échelle d'une unité, le bit concerné reste à sa position LSB. Par exemple, 0010 x 0001 est égal à 00000010. Le bit concerné

reste à la position LSB 2.

L'élément de décalage, SHSH, est utilisé pour fournir un mot de 12 bits à partir du mot de 32 bits produit par l'opération de mise à l'échelle décrite dans le paragraphe précédent. (On rappellera au lecteur que le microprocesseur fonctionne sur des mots de 16 bits est que la multiplication de deux mots de 16 bits produit le mot de 32 bits qui vient d'être mentionné). L'élément de décalage SHSH est utilisé pour localiser le bit d'état entre les LSB 26 à 30. (Pour des mots d'état seulement 5 des 12 bits sont utilisés, à savoir les bits LSB 26-30 compris. Pour des mots de paramètres de fonctionnement, les 12 bits seront utilisés, comme cela sera exposé ci-après). La sélection de ces positions LSB particulières 26-30 à partir des 32 positions peut être expliquée en se référant au tableau suivant:

TABLEAU

000000000000 = +10,000 Vdc 000010000000 = + 9,375 Vdc 000100000000 = + 8, 750 Vdc 001000000000 = + 7,500 Vdc 010000000000 = + 5,000 Vdc 100000000000 = + 0,000 Vdc Le tableau indique des tensions continues (Vdc) produites par les convertisseurs numériques/analogiques de la figure 3 en réponse aux entrées à 12 bits choisies. Par exemple, une entrée

000010000000 produit une sortie de 9,375 volts continus.

(De façon générale la sortie d'un convertisseur numérique/analogique est associée à l'entrée par l'équation suivante:

Vdc = 10,0 - [(12 bits convertis en décimal)/4096] x 20.

Le tableau illustre six solutions particulières de cette équa-

tien).

Pour des raisons qui n'ont pas besoin d'être comprises ici, le microprocesseur sélectionne le-groupe consécutif entre le LSB 19 et le LSB 30 en tant que nombre à 12 bits et envoie le

groupe de 12 bits sélectionné au convertisseur numérique/ana-

-11 logique. Ce groupe contient les LSB 26-30. Un exemple illustrera

le calcul des SHSH.

D'abord, l'opérateur identifie la position LSB du bit en question. Dans l'exemple ci-dessus, le LSB était de 2. Alors, l'opérateur décide laquelle des cinq tensions de sortie du tableau 1 sera produite par le convertisseur numérique/analogique quand le bit d'état est égal à 1, ce qui amène la sortie de l'addition logique dans l'opération de-masquage à être.égale à 1. Enfin, l'opérateur choisit une valeur de décalage, SHSH, qui dit au microprocesseur de combien de positions vers la gauche les bits doivent être déplacés dans le mot de 32 bits de sorte que le mot de 12 bits occupant les positions LSB 19 à 30 inclus est le mot

convenable selon le tableau pour la tension désirée.

Par exemple, si on désire un signal de 7,5 volts, le bit d'état occupera la position LSB 10 dans le mot de 12 bits, comme l'indique la ligne 4 du tableau. Toutefois, la position-LSB 10 dans le mot de 12 bits est en fait la position LSB 30 dans le mot de 32 bits, car les 18 bits les plus à droite du mot de 32 bits ont été négligés: seuls les bits 19 à 30 'sont utilisés. En d'autres termes, LSB 1 dans le mot de 12 bits est en fait LSB 19 dans le mot de 32 bits; LSB 2 dans le mot de 12 bits est LSB 20 dans le mot de 32 bits, etc. En conséquence, la valeur de décalage SHSH est choisie pour déplacer le bit d'état de la position 2 dans

le mot de 32 bits à la position 28 dans le même mot de 32 bits.

Une valeur 26 (c'est-à-dire 28-2) est utilisée pour SHSH dans cet

exemple de 7,5 volts.

De même, pour fournir une tension de sortie de convertisseur numérique/analogique de 9r375 volts, le bit d'état doit être déplacé de la position LSB 2 dans le- mot de 32 bits à la position LSB 26 en utilisant une valeur SHSH de 24 (c'est-à-dire

26-2).

La valeur de polarisation BBBB n'a pas de signification pour les mots d'état et ainsi la valeur de polarisation est mise à zéro pour le traitement des mots d'état. La valeur de polarisation

pour les paramètres de fonctionnement sera exposée ci-après.

Dans le cadre de l'exposé précédent, on a considéré les cinq éléments de la figure 4 dans le contexte du traitement d'un mot d'état. On va maintenant considérer un exemple illustrant les cinq mêmes valeurs pour le traitement d'un paramètre de fonctionnement. Le mot de données à l'adresse mémoire ADDD peut représenter une température d'entrée du moteur (par exemple la température au point 31 de la figure 1). Puisque la valeur du mot complet est concernée, il n'est pas nécessaire d'isoler un bit du mot et ainsi la valeur de masque MMMM est mise à 1. Quand MMMM est ajouté au mot à l'adresse ADDD, le résultat est un mot binaire qui

est identique au mot à l'adresse ADDD.

Le facteur d'échelle SCSC est utilisé pour des raisons que

l'exemple suivant expliquera.

Le facteur d'échelle SCSC et l'élément de décalage SHSH sont fournis au microprocesseur 64 pour traiter la différence de longueur de bits des mots contenus dans la RAM, en comparaison de la longueur des mots fournis aux convertisseurs numériques/analogiques: les mots de la RAM ont une longueur de 16 bits alors que les convertisseurs numériques/analogiques acceptent seulement des mots de 12 bits. Par exemple, si une adresse de RAM donnée ADD contient un mot indiquant la température, et en outre que la température est comprise entre 0 et 300 F, on peut considérer qu'à chaque degré est allouée une valeur 218,45 qui est égale à 65 535/300, le numérateur représentant 216 moins 1. Ainsi, puisque chaque adresse de RAM contient un mot de 16 bits, le mot peut représenter un nombre décimal allant de 0 à 65 535. La température de 1 sera indiquée par un nombre binaire équivalent à 218,45; une température de 2 degrés sera indiquée par un nombre

binaire correspondant à 218,45 x 2; et ainsi de suite.

Pour mettre à l'échelle le nombre de 16 bits en un nombre de 12 bits correspondants, on résout l'équation suivante: x/65 535 = y/4096 o- x est la valeur décimale de la température mémorisée à l'adresse ADDD de la RAM, et y est la valeur de température mise à l'échelle fournie au convertisseur numérique/analogique. Un

exemple illustrera le calcul.

On suppose que la valeur décimale de la température à l'adresse en question est de 250 degrés. Substituer 250 à x dans l'équation ci-dessus conduit à une solution pour y égale à 15,625.- L'équivalent binaire de ce nombre 15,625 est fourni au

convertisseur numérique/analogique.

Les valeurs de SCSC et SHSH indiquées en figure 4 dépendent de la réalisation logicielle particulière utilisée pour la mise à l'échelle du mot de 16 bits en un mot de 12 bits, et ces variables contiennent des informations en ce qui concerne la plage maximale (300 degrés dans l'exemple ci-dessus) sur laquelle la

variable concernée peut se déplacer.

La valeur de polarisation BBBB, pour un paramètre de fonctionnement est mise à zéro si la plage -du paramètre est unipolaire (c'est-à-dire si le paramètre est toujours positif ou toujours négatif) ou à la valeur binaire 215 si la plage est bipolaire (c'est-à-dire présente des valeurs positives et négatives). En réponse au signal de polarisation, le microprocesseur amène le convertisseur numérique/analogique à produire une tension négative si cela est requis. Par exemple la variable à l'adresse ADDD de la RAM peut représenter une température allant de - 300 F à +300 F, de sorte qu'une sortie numérique/analogique de +10 volts correspondra à une température de +300 alors qu'une sortie numérique/analogique de -10 volts

correspondra à une température de -300 .

Après que le mP a reçu les cinq éléments de données indiqués en figure 4, le mP de la figure 3 exécute le calcul requis (c'est-à-dire qu'il exécute le sous-programme de lecture) et transmet les données calculées à un convertisseur numérique/analogique en utilisant le bus de données. Un signal de validation, sur le bus de commande 82, comme cela est connu dans la technique, permet au convertisseur numérique/analogique de recevoir les données, à l'exclusion des convertisseurs numériques/analogiques qui ne reçoivent pas de signal de validation. La sortie du convertisseur numérique/analogique, qui est un signal de tension analogique, est transmise à un dispositif d'enregistrement, tel qu'un enregistreur graphique à bande 68 en figure 3, comme cela a été exposé ci-dessus. La fréquence d'émission par un convertisseur numérique/analogique dépend de la fréquence d'apparition du sous- programme d'interruption appelé par

le signal EXECUTER INTERRUPTION (EXECUTE INTERRUPT) en figure 4.

Cette fréquence est elle-même déterminée par la durée de trame

inférieure du programme de commande de moteur ECP.

La durée de trame inférieure se réfère à la fréquence des cycles complets de i'ECP. L'ECP tourne une fois toutes les 0,015 seconde, bien que chaque cycle puisse ne pas nécessiter la durée

complète de 0,015 seconde, et la durée de trame minimale de l'ECP.

présente cette valeur de 0,015 seconde.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le signal EXECUTE INTERRUPT de la figure 4 amène le calcul sur le mot situé à ADDD à survenir une fois toutes les 0,015 seconde. Cette fréquence de 0,015 seconde amène les données envoyées à un convertisseur numérique/analogique à être suffisamment mises à jour (c'est-à-dire pas plus anciennes qu'environ 0,015 seconde) pour être considérées comme des données en temps réel. Ainsi, le retard entre, par exemple, (a) la charge (par i'ECP) d'un mot de données dans la RAM de la figure 3 sur la base d'une entrée de détecteur sur la ligne 61 et (b) l'envoi du mot à un convertisseur numérique/analogique après traitement par le sous-programme de lecture est d'environ 0,015 seconde, ce qui amène le convertisseur numérique/analogique à fournir des sorties sensiblement en temps

réel par rapport aux sorties du détecteur.

L'exposé précédent a décrit une invention dans laquelle des données dans la RAM d'un contrôleur numérique 1 en figure 1 sont traitées par un microprocesseur selon un programme de lecture et envoyées à un convertisseur numérique/analogique qui émet le SJ mot de données traité, sous forme analogique, à un emplacement éloigné du contrôleur. Une application de l'invention est de détecter la vitesse du moteur pour laquelle certains détecteurs,

qui sont sensibles aux vibrations, tendent à être défaillants.

Dans cette application, deux convertisseurs numériques/analogiques sont utilisés, le second étant indiqué par-

le cadre en pointillé 60E en figure 3. En outre, deux sous-

programmes de lecture sont utilisés, tous deux identiques en ce qui concerne la structure de programme à ce qui est représenté en figure 4, mais chaque donnée de traitement est récupérée à partir d'une adresse de RAM différente. En outre, les instructions MASQUE, DÉCALAGE, etc, seront de façon générale différentes pour

chaque adresse de RAM.

Une première adresse de RAM, ADDD(1) contient le mot qui indique la vitesse du moteur, appelé mot de vitesse. L'autre adresse de RAM, ADDD(2)contient un mot comprenant un bit de maintien pour un détecteur de température qui apparait comme étant sensible à la vitesse. Ainsi, le détecteur de température apparaît comme défaillant pour une vitesse de moteur spécifique, peut-être en raison d'une fréquence de vibration particulière subie à cette

vitesse.

Pour détecter la vitesse à laquelle la défaillance survient, le mot de vitesse est envoyé à un premier convertisseur numérique/analogique alors que le bit de maintien, après masquage convenable, etc, est- envoyé à l'autre convertisseur numérique/analogique. Chaque convertisseur numérique/analogique commande une aiguille séparée 101 et 103- de l'enregistreur

graphique à bande 68.

Le moteur est accéléré, et le mot de vitesse augmente de façon continue, par incréments de 1 bit. L'augmentation incrémentielle explique l'aspect par palier du tracé de l'enregistreur graphique à bande, qui apparaît en figure 5. Chaque palier 150 indique une augmentation de 1 bit du signal d'entrée vers le convertisseur numérique/analogique -(CNA) qui commande

l'aiguille commandée par le CNA recevant le mot de vitesse.

Toutefois, le bit de maintien, et la plume commandée par ce bit (la plume de bit de maintien ou plume MB), sont stables jusqu'à ce que le bit de maintien change de valeur. Le changement provoque une oscillation de la plume MB. (La quantité d'oscillation dépend de la valeur de décalage SHSH utilisée pour ce bit). Ainsi, comme cela est représenté en figure 5, la vitesse du moteur à laquelle une panne de détecteur survient est donnée

par l'excursion 155 de la plume MB.

Une seconde application de l'invention est utilisée pour vérifier le fonctionnement des composants du moteur pendant l'initialisation. Pendant l'initialisation, il est important que des composants convenables du moteur s'activent dans l'ordre convenable. Par exemple, d'abord, quand le moteur n'est pas en rotation, une vanne d'air de démarreur (non représentée) s'ouvre, fournissant une bouffée d'air comprimé aux lames de la turbine à

haute pression 41 de la figure 1 pour faire tourner la turbine.

Ensuite, quand la turbine atteint la vitesse convenable, la vanne

de carburant 43 s'ouvre, fournissant du carburant aux brûleurs 44.

Après cela, un allumeur (non représenté) s'active, allumant le carburant. Enfin, un détecteur de flamme (non représenté)-produit

un signal indiquant si l'allumage a pris place.

Si l'allumage n'a pas pris place, ce fait doit être confirmé, de sorte que la vanne de carburant 43 peut être fermée,

empêchant ainsi du carburant non brûlé d'inonder le moteur.

L'invention peut être utilisée pour vérifier le séquencement convenable de la façon suivante. Deux CNA sont utilisés, l'un recevant un mot de vitesse, comme dans l'exemple précédent, et l'autre recevant un signal composite indiquant

l'apparition des quatre évènements.

Une façon d'obtenir ce signal composite consiste à combiner les bits d'état qui représentent chaque évènement en un

mot d'état composite qui peut être renvoyé à la sortie du CNA.

Ceci peut être réalisé en utilisant l'invention de la façon suivante. Initialement, chaque bit concerné est manipulé par le microprocesseur de la façon décrite dans les étapes ci-dessus. Le bit qui représente le premier événement est placé à la position MSB 2 de son mot binaire en utilisant des valeurs convenables pour ADDD, MMMM, SCSC, SHSH et BBBB. Le bit qui représente le second évènement est mis à la position MSB 3 de son mot de données binaires, le bit pour le troisième évènement est placé à la positon MSB 4 de son mot et le bit représentant le quatrième évènement est placé à la position 5 de son mot. Alors, ces quatre mots de données binaires sont soumis à une fonction logique OU pour créer un mot de données binaires composite. C'est ce mot

composite qui est envoyé au CNA.

Dans ce cas, l'activation de l'air de démarreur amène un signal 01000 à survenir dans le mot d'air de démarreur. Le démarrage de l'écoulement de carburant crée un signal 00100 dans le mot d'écoulement de carburant. Le fonctionnement de l'allumeur crée un signal 00010 dans le mot d'allumeur: Quand la flamme est détectée, un signal 00001 survient dans le mot de flamme. Quand ces quatre mots sont soumis à une fonction logique OU, le résultat dépendra des événements qui sont en fait apparus comme cela va

maintenant être expliqué.

Si l'air de démarreur est établie, mais que les éléments suivants sont non en route: écoulement de carburant, allumeur et détecteur de flamme, alors le résultat de l'opération iogique OU

sera 01000. (Ainsi 01000 égale 01000 OU 00000 OU 00000 OU 00000).

Ce signal, quand il est envoyé au CNA (sous forme des 5 MSB du mot de 12 bits qui est envoyé au CNA) amènera un signal de +5 volts continus à être produits par le CNA, comme cela est indiqué par

l'équation ci-dessus (c'est-à-dire 5 = 10 - (1024 x 20)/4096).

Toutefois, si l'air de démarreur et l'écoulement de carburant sont établis, maXs que l'allumeur et le détecteur de flamme ne sont pas en route, alors le résultat de l'opération OU logique sera 01100, et la tension analogique produite par le CNA sera de +2,5 volts continus. Si l'air de démarreur, l'écoulement de carburant et l'allumeur sont en route mais qu'aucune flamme n'est détectée, alors le résultat de l'opération OU sera 01110 et la tension analogique produite sera de +1,25 volts. Enfin, si les quatre événements ont pris place, alors le résultat de l'opération OU sera 01111 et la tension analogique sera de +0,625 volts continus. En conséquence, quand la séquence d'opérations est convenable, la séquence de signaux atteignant le CNA est 01000, 01100, 01110 et 01111, ce qui correspond à +5, +2,5, +1,25 et +0,625 volts continus, respectivement. La séquence fournit un relevé temporel des quatre événements. La plume commandée par le CNA recevant ces signaux de tension fournira la réponse en marche

d'escalier 165 illustrée en figure 6.

Toutefois, si la valve de carburant est en défaillance, alors la séquence de signaux atteignant le CNA est 01000, 01000 (inchangé), 01110 et 01111, ce qui correspond à +5, +5 (inchangé), +1,25 et +0,625 volts continus, respectivement, et ainsi le tracé correspondra au tracé en pointillés 168 de la figure 6. Un défaut de fonctionnement apparaît à partir de la déviation du tracé en marché d'escalier 165, commençant au point 170. En outre, la vitesse à laquelle le défaut de fonctionnement à pris place apparaît à partir du tracé des vitesses et est la vitesse pour laquelle la variation dans le tracé en marche d'escalier 165 a

pris place.

Une caractéristique notable de l'invention réside dans le fait qu'elle peut utiliser du matériel contenu dans la commande de moteur 1 de la figure 1 qui sinon resterait au repos. Ainsi, les CNA 60 de la figure 3 sont fréquemment groupés sous forme de

circuits intégrés, et assemblés par paires ou par quatre (c'est-à-

dire quatre CNA dans un boîtier dans le dernier cas). Parfois, tous les CNA d'un boîtier ne sont pas nécessaires pour faire fonctionner convenablement le moteur et il existe des CNA en excès dans la commande. Par exemple, le CNA 60F de la figure 3 peut être contenu dans le même boîtier que le CNA 60A, et cependant le CNA F n'est pas utilisé pour commander un actionneur. L'invention utilise ces CNA au repos pour commander l'équipement d'enregistrement au niveau du poste d'enregistrement 63 de la

figure 3.

De nombreuses variantes et modifications peuvent être faites à la présente invention comme cela apparaîtra à l'homme de l'art.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Contrôleur numérique électronique pour moteur à turbine à gaz qui comprend un microprocesseur (64), une mémoire (66) et des convertisseurs numériques/analogiques (CNA) (60A-F), caractérisé en ce qu'il comprend en outre: a) des moyens d'interfaces (73), disposés à distance par rapport à la commande, pour donner ordre au microprocesseur d'émettre des données vers un CNA; et b) des moyens d'affichage (63), disposés à distance par rapport à la commande, pour recevoir des signaux de sortie à

partir du CNA.

2. Contrôleur numérique électronique comprenant un microprocesseur (64) pour un moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un premier groupe de convertisseurs numériques/analogiques (CNA) (66A-F) pour: (i) recevoir des signaux numériques à partir du microprocesseur; (ii) convertir les signaux numériques en signaux analogiques, et (iii) envoyer les signaux analogiques aux actionneurs qui actionnent des composants du moteur; et b) un second groupe d'un ou plusieurs CNA pour: (i) recevoir des signaux numériques à partir du microprocesseur, (ii) convertir les signaux numériques en signaux analogiques, et (iii) envoyer les signaux analogiques à un système d'enregistrement disposé de façon externe par rapport au moteur.

3^ 3. Contrôleur électronique pour moteur à turbine à gaz caractérisé en ce qu'il comprend: a) un processeur (64); b) une mémoire (66) pour mémoriser des mots numériques; c) un bus de données numériques pour transporter des mots numériques entre la mémoire et le processeur; d) au moins un convertisseur numérique/analogique (CNA) (60A-F) qui peut recevoir une entrée à partir du bus de données' numériques; e) un dispositif d'enregistrement (63) disposé à distance par rapport au contrôleur; et f) une ligne (67) pour transporter des signaux

analogiques vers le dispositif d'enregistrement à partir du CNA.

4. Contrôleur numérique électronique pour moteur à turbine à gaz caractérisé en ce qu'il comprend: a) un processeur (64)-pour (i) recevoir des informations à partir d'une source externe à la commande, en tant qu'adresse de mémoire de données et, pour chaque adresse, des types de calcul pour les données correspondantes; et (ii) envoyer les données après traitement à un bus de données numériques; et b) un ou plusieurs convertisseurs de signal numériques/analogiques (CNA) (60A-60F) pour (i) recevoir-des données traitées à partir du bus-; (ii) convertir les données traitées sous forme analogique; et (iii) envoyer les données sous forme analogique à un

dispositif d'enregistrement externe au moteur.

5. Contrôleur selon la revendication 4, dans lequel la source du paragraphe (a) (i) est un ordinateur qui comprend des moyens pour réaliser une ou plusieurs des procédures suivantes: masquer les données, décaler les données, mettre à échelle les

données, et polariser les données.

6. Procédé adapté à un moteur à turbine à gaz pour fournir des données imprimées à partir d'un contrôleur numérique électronique de moteur qui comprend un microprocesseur (64), une mémoire vive (RAM) (66), des convertisseurs numériques/analogiques (CNA) (60A-60F), tous reliés par un bus de données numériques commun, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) en utilisant un CNA, émettre un signal analogique obtenu à partir des données à une adresse de RAM vers un emplacement éloigné du contrôleur; et

-* b) enregistrer le signal analogique pendant l'émission.

7. Procédé adapté à un contrôleur numérique électronique pour moteur à turbine à gaz qui comprend des convertisseurs numériques/analogiques (CNA) (60A-60F) caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) émettre des données numériques vers un CNA pour conversion sous forme analogique; et b) émettre les données sous forme analogique vers un

dispositif d'enregistrement (63) externe au moteur.

8. Procédé adapté à un contrôleur numérique électronique pour moteur à turbine à gaz qui comprend des convertisseurs numériques/analogiques (CNA) (60A-60F) qui sont contenus dans des boîtiers de circuit intégré, dont chaque boîtier contient deux CNA au plus, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) émettre des données numériques vers un CNA pour conversion sous forme analogique; et b) émettre les données sous forme analogique vers un

dispositif d'enregistrement (63) externe au moteur.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à mémoriser les données numériques en mémoire avant émission vers un CNA, et à mettre à jour les données numériques mémorisées plus souvent

qu'une fois toutes les 0,01'5 seconde.

10. Procédé adapté à un moteur à turbine à gaz pour obtenir des données imprimées à partir d'un contrôleur numérique électronique de moteur qui comprend un microprocesseur (64), une mémoire vive (RAM) (66) et des convertisseurs numériques/analogiques (CNA) (60A-60F), tous reliés par un bus de données numériques commun, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

a) donner instruction au microprocesseur de fournir.

périodiquement à un premier CNA un premier signal numérique obtenu à partir d'un premier mot numérique se trouvant à un premier emplacement de RAM; b) donner instruction au microprocesseur de fournir périodiquement à un second CNA un second signal numérique obtenu à partir d'un second mot numérique se trouvant à un second emplacement de RAM; c) émettre des signaux à partir des premier et second CNA vers un affichage éloigné du contrôleur; et d) afficher sur l'affichage une représentation visuelle de

l'historique des premier et second mots numériques.

11. Procédé adapté à un moteur à turbine à gaz pour obtenir des données imprimées à partir d'un contrôleur numérique électronique de moteur qui comprend un microprocesseur (64), une mémoire vive (RAM) (66) et des convertisseurs numériques/analogiques (CNA) (60A-60F), tous reliés par un bus de données numériques commun, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) utiliser un premier CNA fournissant un premier signal analogique sur la base d'un premier mot numérique dans la RAM vers une première ligne; b) utiliser un second CNA fournissant un second signal analogique sur la base d'un second mot numérique dans la RAM vers une seconde ligne; c) afficher, à distance du contrôleur, une indication visuelle du premier signal analogique sensiblement à-l'instant o elle arrive; et d) afficher, à distance du contrôleur, des indications

quand un changement survient dans le second signal analogique.

12. Procédé selon-la revendication 11, caractérisé en ce

que le premier mot numérique indique la vitesse du moteur.

13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les changements du second signal analogique indiquent l'état

d'un composant du moteur.

14. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce

que le premier mot numérique indique la vitesse du moteur.

15. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le second mot numérique indique une défaillance d'un composant du moteur.

16. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les première et seconde lignes fournissent des signaux vers des première et seconde plumes respectives d'un enregistreur

graphique à bande.

17. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'affichage comprend un moyen d'enregistrement pour

enregistrer les données qui sont affichées.

18. Contrôleur numérique pour un moteur à turbine à gaz

qui comprend une pluralité de convertisseurs numériques/ana-

logiques (CNA) (60A-60F), caractérisé en ce qu'il comprend: a) des moyens pour connecter un ou plusieurs CNA à un dispositif d'enregistrement disposé à distance du moteur; et b) des moyens pour amener le contrôleur à émettre des

données choisies vers le dispositif d'enregistrement.