RU2459224C1 - Device to enter digital signals into redundant control system for bench testing of rocket and space equipment - Google Patents
Device to enter digital signals into redundant control system for bench testing of rocket and space equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459224C1 RU2459224C1 RU2011113641/08A RU2011113641A RU2459224C1 RU 2459224 C1 RU2459224 C1 RU 2459224C1 RU 2011113641/08 A RU2011113641/08 A RU 2011113641/08A RU 2011113641 A RU2011113641 A RU 2011113641A RU 2459224 C1 RU2459224 C1 RU 2459224C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- control system
- input
- control
- multiplexer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами при наземных испытаниях изделий ракетно-космической техники (РКТ) и может быть использовано при стендовой отработке авиационной, транспортной техники, а также химических установок.The invention relates to automated process control systems for ground testing of rocket and space technology (RCT) products and can be used in bench testing of aviation, transport equipment, as well as chemical installations.
Особенностями стендовых наземных испытаний изделий РКТ является высокая стоимость их проведения и реализация обычно серии испытаний на одном или нескольких экземплярах изделий для отработки различных режимов и вариантов их использования при дальнейшей эксплуатации.Features of bench testing of RCT products are the high cost of their implementation and the usually implementation of a series of tests on one or more copies of the products to test various modes and options for their use in future operation.
Высокая стоимость обусловлена сложностью испытательных стендов и дороговизной применяемых компонентов топлив, большим ущербом при аварийном исходе испытаний, стремлением разработчиков изделий из экономических соображений решить в процессе одного испытания максимальное количество задач и существенным усложнением алгоритмов управления бортовым оборудованием изделий РКТ при использовании современных вычислительных средств.The high cost is due to the complexity of the test benches and the high cost of the used fuel components, great damage during an emergency test outcome, the desire of product developers to solve the maximum number of problems during one test and a significant complication of control algorithms for on-board equipment of RCT products using modern computing tools.
Указанные особенности стендовых испытаний изделий РКТ требуют тщательной проверки стендовых систем управления (СУ) перед каждым очередным испытанием, чтобы исключить возможные неисправности технических средств и ошибки в программном обеспечении системы управления. В том числе это относится и к средствам ввода в СУ дискретных сигналов реле давлений и других контактных датчиков и программному обеспечению, реализующему алгоритмы обработки этих сигналов.These features of bench tests of RCT products require a thorough check of bench control systems (CS) before each next test to eliminate possible malfunctions of technical equipment and errors in the control system software. This also applies to the means of inputting discrete signals to pressure switches and other contact sensors into the control system and to software that implements the processing algorithms for these signals.
Наиболее близким по назначению известным техническим решением является канал ввода в блоке ввода-вывода дискретной информации в автоматизированной системе управления заправкой ракетного криогенного разгонного блока по патенту Российской Федерации №2084011, МПК G05В 9/03, 1995 г., содержащий блок барьеров искрозащиты, входы которого соединены с дискретными датчиками объекта управления, а выход подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен с первым выходом регистра команд, вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами основного и дублирующего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления.The closest known technical solution to the purpose is the input channel in the input-output unit of discrete information in the automated control system for refueling a rocket cryogenic booster unit according to the patent of the Russian Federation No. 2084011, IPC G05B 9/03, 1995, containing an intrinsic protection barrier block, the inputs of which connected to discrete sensors of the control object, and the output is connected to the first information input of the first multiplexer, the control input of which is connected to the first output of the command register, the input of which It is connected to the first output of the control unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the main and redundant programmable logic controllers of the redundant control system.
В системе управления с таким устройством реализуется два основных режима проверки средств приема и обработки дискретных сигналов. В первом - система управления не подключена к объекту управления (криогенному разгонному блоку), т.е. в промежутках между запусками ракет-носителей. В этом случае проверка осуществляется с помощью внешнего по отношению к основной конфигурации системы управления релейного имитатора технологии и смежных систем. Во втором режиме (при подключении системы управления к криогенному разгонному блоку) проводится проверка функционирования программного и алгоритмического обеспечения с помощью только программного имитатора в составе программируемых логических контроллеров.In the control system with such a device, two main modes of checking the means of receiving and processing discrete signals are implemented. In the first, the control system is not connected to the control object (cryogenic overclocking unit), i.e. in between launches of launch vehicles. In this case, verification is carried out using an external technology simulator and related systems that is external to the main configuration of the control system. In the second mode (when the control system is connected to the cryogenic overclocking unit), the functioning of software and algorithmic software is checked using only a software simulator as part of programmable logic controllers.
Недостатками данного устройства являются необходимость дополнительной коммутации разъемных соединений, ручной режим работы оператора релейного имитатора технологии и смежных систем и отсутствие проверки электрических цепей устройства при подключенном криогенном разгонном блоке. Это приводит к возможности нарушения контактов в разъемных соединениях, дополнительному времени на подключение и обслуживание релейного имитатора, пропускам возможных неисправностей в схеме устройства и нештатной конфигурации программного обеспечения при использовании программного имитатора. Все это снижает полноту проверки и вероятность безотказной работы системы управления.The disadvantages of this device are the need for additional switching of detachable connections, manual operation of the operator of the relay simulator of technology and related systems and the lack of checking the electrical circuits of the device when a cryogenic overclocking unit is connected. This leads to the possibility of breaking contacts in detachable connections, additional time for connecting and maintaining a relay simulator, omissions of possible malfunctions in the device circuit and an abnormal software configuration when using a software simulator. All this reduces the completeness of the test and the likelihood of a trouble-free operation of the control system.
При стендовых испытаниях, например, ступеней ракет-носителей и их разгонных блоков необходимо ориентироваться на проведение всех проверок системы управления при подключенном объекте испытаний, так как обычно при этом проводится до 10 холодных и огневых испытаний по различным программам и алгоритмам управления в связи с экспериментальным характером этих испытаний в отличие от запусков ракет-носителей на космодроме, которые осуществляются по одним и тем же отработанным алгоритмам управления. Это, а также гораздо больший темп проведения испытаний на стендах и, следовательно, сжатые сроки их подготовки требует повышения уровня автоматизации проверок стендовых систем управления при подготовке очередного испытания.During bench tests, for example, stages of launch vehicles and their booster blocks, it is necessary to focus on conducting all checks of the control system with the test object connected, since usually up to 10 cold and fire tests are carried out using various control programs and algorithms due to the experimental nature these tests, in contrast to the launch of launch vehicles at the spaceport, which are carried out according to the same proven control algorithms. This, as well as the much faster pace of testing on stands and, therefore, the shortened time for their preparation, requires an increase in the level of automation of inspections of bench control systems in the preparation of the next test.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества подготовки и надежности резервированных систем управления испытаниями изделий ракетно-космической техники, определяемых в существующей системе обеспечения качества работы стендовых систем количеством отказов за время «жизни» системы управления.The technical problem solved by the invention is to improve the quality of training and reliability of redundant test control systems for rocket and space technology products, defined in the existing system for ensuring the quality of work of bench systems by the number of failures during the life of the control system.
Это достигается тем, что в известное устройство ввода дискретных каналов в резервированную систему управления для стендовых испытаний ракетно-космической техники, содержащее блок барьеров искрозащиты, входы которого соединены с дискретными датчиками объекта управления, а выход подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен с первым выходом регистра команд, вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами основного и дублирующего программируемых логических контроллеров системы управления, согласно изобретению введены регистр имитации входов и второй мультиплексор, выход которого подключен к входам основного и дублирующего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления, а управляющий вход соединен со вторым выходом блока управления, при этом первый и второй информационные входы подключены к выходу первого мультиплексора и второму выходу регистра команд - соответственно, причем регистр имитации входов выходом подключен ко второму информационному входу первого мультиплексора, информационным входом - к третьему выходу блока управления, а управляющим входом - к третьему выходу регистра команд.This is achieved by the fact that in the known device for introducing discrete channels into a redundant control system for bench tests of rocket and space technology, containing a block of spark protection barriers, the inputs of which are connected to discrete sensors of the control object, and the output is connected to the first information input of the first multiplexer, the control input of which connected to the first output of the command register, the input of which is connected to the first output of the control unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the output and the main and backup programmable logic controllers of the control system, according to the invention, an input simulation register and a second multiplexer are introduced, the output of which is connected to the inputs of the main and backup programmable logic controllers of the redundant control system, and the control input is connected to the second output of the control unit, with the first and second information inputs are connected to the output of the first multiplexer and the second output of the command register, respectively, and the input simulation register Exit connected to the second data input of the first multiplexer data input - to the third output of the control unit, and a control input - to the third output of the instruction register.
На чертеже изображена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.
Устройство ввода дискретных сигналов с датчиков объекта управления содержит блок барьеров искрозащиты 1 цепей датчиков, соединенный с первым информационным входом первого мультиплексора 2, второй информационный вход которого соединен с выходом регистра имитации входов 3. Выход первого мультиплексора 2 подключен к первому информационному входу второго мультиплексора 4, выход которого подключен одновременно к входам основного и дублирующего программирующих логических контроллеров резервированной системы управления (на чертеже условно не показаны), выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления 5, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом регистра команд 6, управляющим входом второго мультиплексора 4 и информационным входом регистра имитации входов 3. Первый выход регистра команд 6 подключен к управляющему входу первого мультиплексора 3, второй выход - к второму информационному входу второго мультиплексора 4, а третий выход - к управляющему входу регистра имитации входов 3.The device for inputting discrete signals from the sensors of the control object contains a block of spark protection barriers 1 of the sensor circuits connected to the first information input of the first multiplexer 2, the second information input of which is connected to the output of the simulation register of inputs 3. The output of the first multiplexer 2 is connected to the first information input of the second multiplexer 4, the output of which is connected simultaneously to the inputs of the main and backup programming logic controllers of the redundant control system (in the drawing not shown), the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the control unit 5, the first, second and third outputs of which are connected respectively to the input of the command register 6, the control input of the second multiplexer 4 and the information input of the simulation register of inputs 3. The first output of the command register 6 connected to the control input of the first multiplexer 3, the second output to the second information input of the second multiplexer 4, and the third output to the control input of the simulated inputs 3 register.
В начальном состоянии при включении питания на выходе устройства (соответственно на входах программируемых логических контроллеров резервированной системы управления) может появляться информация либо с дискретных датчиков, либо с выхода регистра имитации входов 3, что определяется установившимся при включении питания логическим значением сигнала на первом выходе регистра команд 6, поступающим на управляющий вход мультиплексора 2.In the initial state, when the power is turned on, the output of the device (respectively, at the inputs of the programmable logic controllers of the redundant control system) can display information either from discrete sensors or from the output of the simulation input 3 inputs, which is determined by the logical value of the signal that was established when the power was turned on at the first output of the command register 6, arriving at the control input of multiplexer 2.
Два рабочих режима работы устройства (основной и имитационный) задаются основным программируемым логическим контроллером резервированной системы управления.Two operating modes of the device (main and simulation) are set by the main programmable logic controller of the redundant control system.
Основной режим - работа при испытаниях. В этом режиме дискретные сигналы объекта управления через блок барьеров искрозащиты 1 поступают на первый информационный вход первого мультиплексора 2 и затем при нулевом логическом сигнале на его управляющем входе, установленном на первом выходе регистра команд 6, поступают на первый информационный вход второго мультиплексора 4. Информация с выхода последнего по нулевому логическому сигналу на его управляющим входе, который вырабатывается блоком управления 5 по запросам либо основного, либо дублирующего программируемых логических контроллеров резервированной системы управления, поступает одновременно на входы последних.The main mode is work during testing. In this mode, the discrete signals of the control object through the block of spark protection barriers 1 are fed to the first information input of the first multiplexer 2 and then, with a zero logic signal at its control input installed at the first output of the command register 6, are fed to the first information input of the second multiplexer 4. Information from the output of the latter by a zero logical signal at its control input, which is generated by the control unit 5 at the request of either the main or duplicating programmable logic con trolleys of the redundant control system, is supplied simultaneously to the inputs of the latter.
Имитационный режим устанавливается по команде основного программируемого логического контроллера, которая дешифрируется блоком управления 5, который устанавливает в регистре команд 6 код этого режима. В соответствии с этим кодом на управляющий вход первого мультиплексора 2 поступает единичный логический сигнал, определяющий считывание на его выход состояния регистра имитации входов 3, выход которого подключен ко второму информационному входу первого мультиплексора 2. Сигнал считывания состояния регистра имитации входов 3 задается с третьего выхода регистра команд 6. Информация о коде состояния последнего регистра поступает от дублирующего программируемого логического контроллера через второй вход блока управления 5 и его третий выход. Последовательность поступления кодов в регистр имитации входов 3 определяется алгоритмом управления конкретным испытанием изделия РКТ и моделью функционирования этого изделия, запрограммированного в дублирующем программируемом логическом контроллере и реализуемого в процессе проверки резервированной системы управления при подготовке очередного испытания изделия РКТ.The simulation mode is set by the command of the main programmable logic controller, which is decrypted by the control unit 5, which sets the code for this mode in the command register 6. In accordance with this code, the control input of the first multiplexer 2 receives a single logical signal that determines the readout on its output of the status of the simulation register of inputs 3, the output of which is connected to the second information input of the first multiplexer 2. The signal for reading the status of the register of simulation of inputs 3 is set from the third output of the register commands 6. Information about the status code of the last register comes from the backup programmable logic controller through the second input of the control unit 5 and its third output od. The sequence of codes entering the simulation register of inputs 3 is determined by the control algorithm for a specific test of the RCT product and the model of operation of this product, programmed in a duplicate programmable logic controller and implemented during the verification of the redundant control system in preparation for the next test of the RCT product.
В обоих режимах основной программируемый логический контроллер имеет возможность прочитать состояние регистра команд, для чего по единичному логическому сигналу на управляющем входе второго мультиплексора 4, устанавливаемому по команде основного программируемого логического контроллера через блок управления 5, в систему управления поступает информация о состоянии регистра команд 6, которая транслируется через второй информационный вход второго мультиплексора 4 на выход последнего.In both modes, the main programmable logic controller has the ability to read the status of the command register, for which a single logic signal at the control input of the second multiplexer 4, set by the command of the main programmable logic controller through the control unit 5, receives information about the status of the command register 6 in the control system, which is transmitted through the second information input of the second multiplexer 4 to the output of the latter.
В процессе испытаний информация о значении дискретных датчиков, как это описано выше, поступает одновременно в основной и дублирующий программируемые логические контроллеры резервированной системы управления. В случае отказа основного контроллера в системе управления осуществляется переход на работу от дублирующего контроллера, что обеспечивается соответствующим исполнением устройств вывода информации.During the tests, information about the value of discrete sensors, as described above, enters simultaneously into the main and duplicate programmable logic controllers of the redundant control system. In the event of a failure of the main controller in the control system, a transition to work from the backup controller is carried out, which is ensured by the corresponding execution of information output devices.
Следует отметить, что схема данного устройства позволяет его использовать также в троированной системе управления. В этом случае для каждого из трех основных каналов управления предусматривается свое устройство, в котором в качестве дублирующего программируемого логического контроллера выступает специальный четвертый программируемый логический контроллер, выполняющий функции имитации входов в систему при подготовке испытаний изделия РКТ и регистрации сигналов дискретных датчиков в процессе их проведения.It should be noted that the circuit of this device allows it to be used also in a triple control system. In this case, a device is provided for each of the three main control channels, in which a special fourth programmable logic controller acts as a backup programmable logic controller, which performs the functions of simulating system inputs when preparing tests of an RCT product and recording signals of discrete sensors during their implementation.
Описанная логическая схема устройства может быть реализована на программируемой микросхеме фирмы ALTERA типа ЕРМ3128ТС144.The described logical circuit of the device can be implemented on a programmable chip company ALTERA type EPM3128TS144.
Повышение качества подготовки испытаний изделий РКТ при использовании данного изобретения обеспечивается высоким уровнем автоматизации проверок системы управления, что дает возможность реализовать за плановые сроки подготовки испытаний максимальное количество тестов.Improving the quality of preparation of testing of products of the RCT when using this invention is provided by a high level of automation of checks of the control system, which makes it possible to realize the maximum number of tests for the planned time of preparation of tests.
Повышение надежности испытаний обеспечивается большей глубиной проверок систем управления и таким образом обнаружением и устранением неисправностей в цепях передачи сигналов дискретных датчиков и ошибок в программах реализации алгоритмов управления запуском изделия ракетно-космической техники, а также безотказной работой разъемных соединений за счет исключения их коммутаций при предпусковых проверках систем управления.Improving the reliability of tests is provided by a greater depth of control system checks and thus the detection and elimination of malfunctions in the signal transmission circuits of discrete sensors and errors in programs for implementing launch control algorithms for rocket and space technology products, as well as the failure-free operation of detachable connections due to the exclusion of their switching during pre-start checks control systems.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113641/08A RU2459224C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Device to enter digital signals into redundant control system for bench testing of rocket and space equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113641/08A RU2459224C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Device to enter digital signals into redundant control system for bench testing of rocket and space equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2459224C1 true RU2459224C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011113641/08A RU2459224C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Device to enter digital signals into redundant control system for bench testing of rocket and space equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2459224C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660173C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Компекс-Т" | Device for introduction of frequency signals of flow and number of turnover in control systems for bench test of rocket and space equipment |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2084011C1 (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-10 | Государственный научно-исследовательский и конструкторский институт систем контроля и управления "Система" | Automatic redundant system which controls loading of cryogenic boost unit |
| CA2706524A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Airbus Operations Gmbh | Test equipment for testing an additional center tank (act) system of an aircraft |
| RU2389998C1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method to estimate aircraft gas turbine engine state |
-
2011
- 2011-04-07 RU RU2011113641/08A patent/RU2459224C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2084011C1 (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-10 | Государственный научно-исследовательский и конструкторский институт систем контроля и управления "Система" | Automatic redundant system which controls loading of cryogenic boost unit |
| CA2706524A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Airbus Operations Gmbh | Test equipment for testing an additional center tank (act) system of an aircraft |
| RU2389998C1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method to estimate aircraft gas turbine engine state |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660173C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Компекс-Т" | Device for introduction of frequency signals of flow and number of turnover in control systems for bench test of rocket and space equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3688099A (en) | Automatic control system with a digital computer | |
| US20110313580A1 (en) | Method and platform to implement safety critical systems | |
| EP0202052B1 (en) | Auxiliary reactor protection system and method | |
| US3916177A (en) | Remote entry diagnostic and verification procedure apparatus for a data processing unit | |
| US6532550B1 (en) | Process protection system | |
| CN102981431B (en) | Nuclear power station diversity protection system hardware framework based on FPGA | |
| US3680069A (en) | Testing of redundant control systems | |
| KR101865666B1 (en) | Apparatus and System for Simulating Core Protection system software | |
| EP2619912A1 (en) | Method of analyzing the safety of a device employing on target hardware description language based fault injection | |
| EP2612207A2 (en) | Method and platform to implement safety critical systems | |
| CN103163398A (en) | System and method of nuclear power station Berea panel reliability detection | |
| US7298170B2 (en) | Safety system based on reconfigurable array of logic gates | |
| CN103365809A (en) | Safety signal processing system | |
| US20110046749A1 (en) | Monitoring and control apparatus | |
| RU2459224C1 (en) | Device to enter digital signals into redundant control system for bench testing of rocket and space equipment | |
| CN106773887B (en) | Programmable IO safety controller for robot | |
| CN115903737A (en) | Two-by-two-out-of-two computer automatic test system and method | |
| RU2487383C1 (en) | Apparatus for inputting discrete signals into reserved control system for stand tests of space-rocket equipment | |
| CN111044826A (en) | Detection method and detection system | |
| CN109240127A (en) | Simulation and verification platform and emulation verification method | |
| Yang et al. | An effective model-based development process using simulink/stateflow for automotive body control electronics | |
| Gonçalves et al. | Design and test of certifiable ASICs for safety-critical gas burner control | |
| CN105204389A (en) | Programmable rotating speed signal device based on software and hardware dual TMR type | |
| RU2467372C1 (en) | Device for switching channels of triplex control system | |
| JP2763146B2 (en) | Digital protection relay device |