Поиск неисправностей с использованием данных моделирования исправного устройства

Реферат

по дисциплине «Интеллектуальные системы принятия решений в сфере технической диагностики»

на тему: «Поиск неисправностей с использованием данных моделирования исправного устройства»

Определение места неисправности по результатам измерений на внешних выходах. По-видимому, наиболее простой способ определения неисправности в выделении части (подсхемы) исправного устройства, включающей в себя элементы, от которых имеются пути до внешнего выхода с неправильным значением сигнала хотя бы при одном входном наборе. возможно, что при проверке будут получены неправильные значения сигналов на нескольких внешних выходах. Тогда можно получить несколько разных подсхем. Очевидно, любая из них будет содержать по крайней мере одну фактическую неисправность. Если для неисправного устройства приемлема гипотеза об одиночной неисправности, то естественно выполнить пересечение подсхем и найти их общую часть. Т.к. каждая из исходных схем содержала неисправность, то полученная результирующая подсхема также будет содержать неисправность.

Для реализации способа подсхем необходимо знать выходы с неправильными значениями сигналов и структуру исправного устройства. К недостатку способа следует отнести невысокую (в общем случае) глубину поиска неисправности.

Известен метод, ориентированный на более исчерпывающий анализ реакций объекта диагностирования и данных об исправном устройстве. Его основу составляют процедуры, подобные тем, которые используются в широко распространенном D-алгоритме построения тестов. Метод предполагает необходимым задание в качестве исходной информации не только данных моделирования и структуры исправного устройства, но и таблиц покрытий для элементов в виде так называемых D-кубов. По известным выходным реакциям объекта диагностирования определяются состояния линий связи (нормальное, константа 1, константа 0), не противоречащие полученным значениям на выходах. Метод может быть рекомендован не во всех случаях ввиду его высокой вычислительной солжности.

Определение места неисправности с использованием ло­гического зонда. В наиболее развитых системах автомати­зации диагностирования предусматриваются специальные технические средства для измерения сигналов на внутрен­них точках устройства. Локализация неисправности ведет­ся в режиме диалога между ЭВМ и оператором. ЭВМ вы­дает указания оператору об очередной точке, в которой надо провести измерение. Результат измерения поступает в ЭВМ, обрабатывается, и оператору выдается сообщение о новой точке измерения. Процесс повторяется до тех пор, пока ЭВМ не укажет точное место неисправности или не будут исчерпаны возможности программного обеспечения по уточнению места неисправности. В некоторых системах возможно автоматическое подключение к заданным точкам с помощью специального контактного устройства. Однако в силу технической сложности таких контактных устройств, трудности перенастройки на новые объекты диагностирования их применение ограничено.

Для измерения сигнала в ЦУ используют логический зонд. Его функции – съем, регистрация и передача в ЭВМ логических уровней сигналов. Различают одноконтактные и многоконтактные зонды. Последние позволяют осуществлять съем, регистрацию и пересылку в ЭВМ значений сигналов сразу с нескольких точек. Примером такого зонда является зонд типа «клипса», который с помощью специального зажима подключается сразу ко всем контактам корпуса интегральной микросхемы. Во многих системах диагностирования (особенно среди предназначенных для диагностирования микропроцессорных устройств) логический зонд содержит сигнатурный генератор, который используется для уменьшения объема данных, поступающих в ЭВМ для последующей обработки.

При очередном измерении могут регистрироваться значения сигналов при всех наборах тестовой последовательности либо только при наборах, указанных ЭВМ. Реализация первого варианта измерений всегда предполагает повторную подачу тестовой последовательности и используется при поиске неисправностей в последовательном устройстве. В комбинационном устройстве измерения и анализ полученных значений обычно выполняется при некотором фиксированном наборе. Результаты измерений сравниваются с эталонным значением. Эталонные значения вырабатываются физическим эталоном объекта диагностирования (в простейшем случае параллельно объекту диагностирования подключается его заведомо исправная копия) или готовая заранее путем математического моделирования. При поиске неисправностей в последовательном устройстве результат сравнения иногда не содержит информации о конкретных наборов в тестовой последовательности, на которых получены неправильные значения измеренных сигналов. Считается, что в результате измерения получено неправильное значение, если неправильное значение получено хотя бы при одном наборе. Такая интегральная оценка результата измерения по всем наборам упрощает алгоритм управления зондом, если анализ измерений при одном наборе не позволяет указать место неисправности с необходимой точностью.

Процесс поиска неисправностей обычно начинается с выявления элементов с неправильным значением выходного сигнала хотя бы при одном наборе тестовой последовательности. В качестве такого элемента может быть выбран, например, элемент, к выходу которого подключен внешний выход с неправильным значением сигнала.

Допустим, известен элемент с неправильным выходным сигналом. чтобы установить, является ли элемент источником неправильного значения сигнала или только транспортирует его, необходимо измерить входные сигналы элемента. В ходе последующих измерений и анализа полученных при этом значений сигналов фактически решается задача прослеживания путей распространения неправильных значений сигналов до их источника. Прослеживание обычно ведется в направлении к внешним входам.

Основы информационного обеспечения систем с логическим зондом составляют данные моделирования и сведения о структуре исправного устройства. Кроме того, могут использоваться данные о координатах элементов в конструкции устройства, о функциональном назначение входов элементов и т.д.

Известно значительное число публикаций, в которых описывают действующие системы диагностирования с логическим зондом. Основное внимание в большинстве из них уделяется структуре и возможностям систем, а также общим принципам организации диагностирования. Существенно в меньшей мере освещяются вопросы оптимизации процесса поиска неисправности. Поэтому рассмотрим некоторые способы, применяемые с целью сокращения времени поиска или более точного определения места устойчивых неисправностей логического типа.

Для определенности будем полагать, что измерения выполняются с помощью одноконтактного логического зонда. Кроме того, предположим сначала, что в исправном и неисправном устройствах отсутствуют состязания а при диагностировании измеряются установившиеся зна­чения.

Для оценки технического состояния элемента измеря­ются значения сигналов на входных и выходных контак­тах элемента. Укажем на несколько достаточно общих условий, позволяющих сократить число измерений. На входном контакте элемента нет необходимости проводить измерение, если выполняется хотя бы одно из условий:

1) входной контакт функционально не связан с выход­ным контактом, на котором наблюдается неправильное значение сигнала;

2) в данных троичного моделирования исправного устройства при рассматриваемом наборе сигнал на вход­ном контакте имеет значение х, а на выходном 0 или 1 (здесь х - неизвестное, неопределенное значение);

3) входной контакт является информационным входом элемента памяти, и при рассматриваемом наборе на так­товый вход элемента не поступает разрешающий сигнал.

Первое условие очевидно. Следующие два сформули­рованы применительно к случаю, когда анализ путей распространения неправильных значений сигналов ведется при некотором конкретном наборе тестовой последовательности. Второе условие непосредственно вытекает из принципов троичного моделирования. Из третьего условия следует, что имеются элементы памяти, в частности синхронные триггеры, которые реагируют на информационные сигналы только при наличии разрешающего сигнала на специально предусмотренном тактовом входе. Процесс выбора контактов элемента, на которых надо измерять сигналы, трудно полностью формализовать. При относительно простых элементах полезной в этом смысле информацией являются покрытия типа D-кубов, определяющие существенность отдельных входов при различных комбинациях значений сигналов на других входах.

Для упрощения обозначений в дальнейшее примем, что элементы устройства имеют по одному выходу. Выходной контакт элемента  обозначим , а j-й входной контакт (j-й вход) .

При анализе результатов измерений выделим 3 случая:

1) на  появляется неправильное значение, а в то время как на всех входных контактах элемента  имеются правильные значения;

2) на  и  подключенном к , получены разные значения сигналов;

3) на  и хотя бы на одном входном контакте  получены неправильные значения сигналов.

В первом случае однозначно следует вывод о неисправности элемента , если элемент комбинационный. Для последовательного элемента аналогично заключение о его техническом состоянии в общем случае может быть сделано только при оценке результатов измерений на всех выборах. Во втором случае имеется неисправность связи между  и . В третьем случае возможно несколько вариантов, в частности:

- если  соединен с внешним входом устройства, то необходимо измерять значение непосредственно на внешнем входе. При получении правильного значения сигнала имеется неисправность связи между и внешним входом; при неправильном значении необходимо проверить функционирование источника тестовых воздействий;

- если  соединен с контактом  элемента , на котором измерение еще не проводилось, то необходимо перейти к измерениям на контактах элемента ;

- если  соединен с контактом  элемента , на котором уже проводилось измерение, то на пути распространения неправильных значений сигналов имеется замкнутый контур.

При наличии в устройстве контуров не всегда можно указать точное место неисправности. Иногда удается уточнить место неисправности, прослеживая распространение неправильных значений сигналов по другим путям, не подвергавшихся анализу.

Дополнительные возможности для повышения эффективности систем диагностирования дает применение моделирования непосредственно в ходе прослеживания. Наиболее просто реализовать моделирование функционирования отдельных элементов. Входные сигналы элементов для моделирования определяются по данным измерения на его входах. Такое моделирование в ряде случаев сокращает время поиска неисправности и обеспечивает более точное определение место неисправности.

Следует отметить, что существуют неисправности, место которых невозможно точно указать без применения специальных технических средств, разрыва связей или перепайки элементов. К таким неисправностям относятся, например, замыкания на шину питания линии связи между элементами. Иногда причиной неправильного значения на входе некоторого элемента  является неисправность элемента , к входу которого подключен выход . При этом неисправности элементов  и  оказываются неразличимыми по результатам измерений логическим зондом. Перечень таких неисправностей может быть продолжен.