Работа конструкторского отдела ОАО "Электропривод"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Внедрение новых технологий, а также разработка и появление новых устройств и изделий в наше время неизбежно. Они позволяют упростить различные процессы нашей жизнедеятельности. Однако, как и всему новому и непривычному для нас, данным технологиям необходимо обучиться, а, как известно, процесс обучения довольно сложен. Данное утверждение применимо и к программным продуктам и к различным платам, изделиям и устройствам.

На данный момент на многих предприятиях интенсивно обновляется программная, а также конструкторская база, поэтому остро встал вопрос об осваивании сотрудниками новых методов работы, получения знаний о принципах работы с новинками промышленности и тому подобное. В данной работе будет рассмотрен процесс исследования и разработки программного обеспечения для предприятия «ОАО Электропривод» в г. Кирове, на котором проходила практика.

Работа состоит из двух частей: аналитической и практической. В первой части приведена краткая информация по предприятию, на котором проводилась практика, описана используемая система стандартов и используемые устройства, а также приведена постановка задачи.

Во второй части приведена разработка программного продукта, решающего поставленные задачи.

1. Аналитическая часть

1.1 Описание и характеристика предприятия «ОАО Электропривод»

ОАО «Электропривод» - ведущее опытное конструкторское бюро авиационного электротехнического оборудования, образовано в 1955 году как филиал Московского агрегатного завода «Дзержинец», в 1989 году становится самостоятельным предприятием, а с 1993 года - открытым акционерным обществом. Около 200 изделий, разработанных ОАО «Электропривод», внедрены в серийное производство на заводах в городах Кирове, Курске, Саратове, Кизляре, Тюмени, Кирово-Чепецке и применяются на всех типах самолетов и вертолетов России, стран СНГ.

ОАО «Электропривод» - это:

· научно-технический комплекс, располагающий квалифицированными специалистами-разработчиками, применяющими передовые компьютерные технологии, и уникальной экспериментальной базой;

· производственный комплекс, обеспечивающий изготовление опытных образцов и мелкосерийное производство разработанных изделий;

· экономический комплекс, включающий подразделения планирования и обеспечения.

ОАО «Электропривод» осуществляет разработку, производство и ремонт:

· авиационных программно-управляемых электромеханических комплексов и систем различного функционального назначения и принципов действия, с широким диапазоном выходных характеристик и входящих в них составных частей:

· электромеханизмов вращательного, поступательного и качательного движения;

· электродвигателей коллекторных, асинхронных, шаговых, бесконтактных (вентильных);

· электромагнитов;

· механизмов концевых выключателей и блоков датчиков;

· блоков управления;

· аппаратуры электроавтоматики для контроля и запуска авиадвигателей;

· электродвигателей, электромеханизмов и электроприводов для систем автоматического управления и регулирования военной и космической техники, нефтегазового комплекса, робототехники, станкостроения и атомной энергетики;

· электростартеров для запуска газотурбинных установок;

· систем генерирования энергии.

Выпускаемая продукция экспонировалась на российских и международных выставках, удостоена дипломов и положительных отзывов.

1.2 Краткая характеристика подразделения

Конструкторский отдел представляет собой достаточно крупный блок предприятия, занимающийся разработкой и проектированием новых изделий, составлением чертежей, а также модификацией старых изделий с целью усовершенствования.

Основными задачами конструкторского отдела являются:

· осуществление единой политики предприятия в области конструкторских разработок;

· подготовка предприятия к производству новой продукции;

· обеспечение высокой конкурентоспособности разрабатываемой продукции.

Конструкторский отдел выполняет следующие функции:

· создание новых и модернизация конструкций изделий (комплексов, машин, аппаратов, приборов, механизмов) действующего производства;

· обеспечение высокого технического уровня конструкций изделий, их конкурентно - и патентоспособности, соответствия современным достижениям науки и техники, требованиям технической эстетики и наиболее экономичной технологии производства;

· освоение в производстве перспективных конструкторских разработок, новейших материалов;

· разработка проектов новых опытных и промышленных установок, нестандартного оборудования и приспособлений в связи с реконструкцией объектов, автоматизацией производства и механизацией трудоемких процессов;

· проведение работ по повышению уровня унификации, стандартизации и сертификации разрабатываемых конструкций изделий;

· обеспечение соответствия новых и модернизированных конструкций техническим заданиям, стандартам, требованиям рациональной организации и охраны труда, нормам техники безопасности;

· подготовка технико-экономических обоснований эффективности новых конструкторских разработок, их преимуществ по сравнению с ранее изготовлявшимися;

· разработка и внедрение перспективных и текущих планов внедрения и освоения новой техники;

· конструкторская подготовка производства;

· проведение исследовательских и опытно-конструкторских работ;

· своевременное составление, согласование и утверждение чертежей и другой технической документации, разработанной отделом;

· совместно с заказчиками разработка технических заданий на проектирование;

· обеспечение защиты и согласование в установленном порядке разработанных эскизных, технических и рабочих проектов;

· разработка и проведение мероприятий по сокращению сроков освоения новой техники, стоимости и цикла конструкторской подготовки производства;

· организация изготовления опытных образцов, их экспериментальной проверки, отработки установочных партий и выпуска первых промышленных образцов;

· разработка конструкторских решений по повышению качества и надежности изделий, уровня их технологичности, экологичности, снижения их себестоимости, трудоемкости и материалоемкости;

· участие в монтаже, испытаниях, наладке и пуске новых конструкций изделий;

· осуществление авторского надзора за изготовлением изделий и их эксплуатацией;

· представление на утверждение изменений, вносимых в техническую документацию по конструкторской подготовке производства;

· работа по аттестации изделий по категориям качества;

· разработка предложений по реконструкции, техническому перевооружению, интенсификации производства, повышению его эффективности;

· конструкторская разработка принятых к внедрению рационализаторских предложений и изобретений;

· рассмотрение и подготовка заключений на наиболее сложные рационализаторские предложения, а также подготовка заключений на проекты стандартов и другую конструкторскую документацию, поступающую на предприятие от сторонних организаций;

· организация консультаций по решению отдельных технических вопросов.

1.3 Организационная структура отдела

1. Структуру и штатную численность отдела утверждает Генеральный директор предприятия исходя из условий и особенностей деятельности предприятия по предложению Технического директора и Главного конструктора и по согласованию с отделом организации и оплаты труда.

2. Отдел Главного конструктора имеет в своем составе следующие структурные подразделения:

· Конструкторское бюро

· Опытно-экспериментальный цех

· Вычислительный центр

· Научно-исследовательская группа

3. Положения о структурных подразделениях отдела Главного конструктора утверждаются директором, а распределение обязанностей между сотрудниками подразделений производится главным конструктором.

Рисунок 1.1 - Структура конструкторского отдела

Как видно из рисунка 1.1, конструкторский отдел представляет собой достаточно сложную структуру, во главе которой стоит главный конструктор, управляющий отдельными подразделениями. Сами же подразделения подчиняются напрямую только главному конструктору, не объединяясь между собой. Начальники подразделений контролируют работу своих подчинённых - инженеров.

Таким образом, ознакомившись с общей информацией о предприятии, можно перейти к постановке задачи.

1.4 Постановка задачи

Требуется разработать программу, осуществляющую мониторинг состояний подключенных к микроконтроллеру 1986BE92 электроприводов, отвечающих за выпуск шасси самолёта. Микроконтроллер представлен компанией Milandr, подключается через интерфейс USB. Программа также должна управлять адаптером PCI429-4-1С, выдающим команды в соответствии с авиационным интерфейсом Arinc. Адаптер подключается через шину PCI ПК, разработан компанией Elcus.

В ходе написания данной части была рассмотрена роль конструкторского отдела предприятия в работе «ОАО Электропривод», приведена краткая характеристика предприятия и его конструкторского отдела, была сформулирована задача на проектирование.

2. Практическая часть

2.1 Описание авиационного интерфейса ARINC 429

ARINC 429 - стандарт на компьютерную шину для применения в авионике. Разработан фирмой ARINC. Стандарт описывает основные функции и необходимые физические и электрические интерфейсы для цифровой информационной системы самолёта. Сегодня, ARINC 429 является доминирующей авиационной шиной для большинства хорошо экипированных самолётов.

ARINC 429 является двухпроводной шиной данных. Соединительные проводники - витые пары. Размер слова составляет 32 бита, а большинство сообщений состоит из единственного слова данных. Спецификация определяет электрические характеристики, характеристики обмена данными и протоколы. ARINC 429 использует однонаправленный стандарт шины данных (линии передачи и приёма физически разделены). Сообщения передаются на одной из трёх скоростей: 12,5, 50 или 100 Кбит/сек. Передатчик всегда активен, он либо передаёт 32-битовые слова данных или выдаёт «пустой» уровень. На шине допускается не более 20 приёмников, и не более одного передатчика.

Каждое слово ARINC - 32-битовая величина, которая содержит пять битовых полей:

· Бит 32 является паритетным битом, и используется для проверки того, что слово не было повреждено или искажено во время передачи. Бит четности.

· Биты 30 - 31 являются «Матрицей Признака» или статуса, или SSM (Sign/Status Matrix), и часто указывают, действительны ли данные в слове.

· Рабочее состояние - данные в этом слове, как полагают, являются правильными данными.

· Тестовое состояние - данные предоставляются для тестовых целей.

· Отказ - Отказ аппаратных средств, связанных с выдачей этого слова.

· Отсутствуют - Данные отсутствуют, неточные или устаревшие по некоторым причинам кроме отказа аппаратных средств. Например, команды автопилота покажут это состояние, когда автопилот не будет включён.

· Иногда данное поле может указывать знак (+/-) данных или быть частью информации. Для передачи отрицательного значения используется обратный код.

· Биты 11 - 29 содержат основные данные. Битовые поля, записанные как двоично-десятичный или бинарный дополнительный код стандартные для формата данных ARINC 429. Так же формат битового поля может быть смешанным.

· Биты 9 и 10 - Идентификаторы «Источника / Назначения». Указывают, для какого приёмника предназначены эти данные или, более часто, какая подсистема передала данные.

· Биты 1-8 содержат метку (label), представленную в восьмеричной системе счисления. Являются идентификатором данных.

Стандарт ARINC-429 и его отечественные аналоги ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75, описывают вид, параметры сигналов, структуру кодов и протоколы сообщений.

В основу интерфейса заложен вид биполярного двухфазного сигнала (в специальной литературе описывается как RZ-код), передаваемого по бифилярной экранированной линии связи. Передача осуществляется на стандартизованных частотах (период-Т), 32-мя разрядными словами ПК, включающими адресную и информационную части, и 32-й разряд - бит контроля по четности (Sum). Слова разделяются обязательной «паузой» - отсутствием сигнала в линии в течение 4Т, которая определяет окончание слова ПК.

Интерфейс ARINC-429 иногда называют радиальным, т.к. в интерфейсе обычно к одному каналу подключен только один передатчик, а каждая принимающая система должна иметь свою радиальную физическую линию связи с этим передатчиком. Наличие в структуре кода 8-разрядной адресной части позволяет передавать в канале до 256 различных параметров. Адрес параметра, структура информационной части кода и протокол строго определяются стандартом.

2.2 Краткое описание платы PCI429-4-1C

2.2.1 Назначение и состав модуля

Модуль PCI429-4 (далее модуль) выполнен в конструктиве стандартной карты PCI-слота IBM PC с универсальной версией питания (+5В или +3,3В) и предназначен для сопряжения интерфейса PCI PC c системами и устройствами по последовательному интерфейсу ARINC-429 (последовательный код - ПК по ГОСТ 18977-79 и РТМ1495-75) и дискретным каналам (Разовые Команды - РК) по ГОСТ 18977-79.

В состав модуля входят:

· PLX - мост-контроллер 16-разрядных портов шины PCI, обеспечивает режимы конфигурирования, запроса прерывания и обмена информацией шины PCI с регистрами модуля по локальной шине L-Bus.

· ROM - ПЗУ расширения BIOS, обеспечивает конфигурирование модуля в технологии Plug and Play.

· PLD - программируемое логическое устройство, включающее всю логическую часть схемы и обеспечивающее обмен шины PCI с портами модуля и режим запроса прерывания от модуля.

· TMS - сигнальный процессор, обеспечивающий управление режимами работы при приеме и выдаче информации по каналам последовательного кода (ПК).

· MSI - мультиплексор входных каналов КП последовательного кода;

· RSI - приемники каналов КП последовательного кода;

· TSO - передатчики каналов КП последовательного кода;

· RDI - приемники входных разовых команд каналов РК типа ОК - «ключ на корпус»;

· TDО - передатчики выходных разовых команд каналов РК типа ОК - «ключ на корпус» и ТТЛ типа;

· RAM - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) модуля емкостью 64 К слов;

· G - генератор тактовых импульсов (38 МГц.).

Логическая часть схемы модуля выполнена на ПЛИС фирмы «ALTERA» EPF10K30A, схемы приемников и передатчиков каналов ПК и РК выполнены на дискретных компонентах, в модуле используется импортная элементная база.

2.2.2 Назначение и состав модуля

Управление работой модуля и обмен данными шины PCI с внешними каналами модуля осуществляется через 16-ти разрядные порты модуля в адресном пространстве портов шины PCI.

Управление и обмен данными шины PCI с каналами ПК модуля осуществляется через ОЗУ модуля под управлением процессора модуля и позволяет со стороны шины PCI осуществлять независимую программную настройку каждого канала ПК на частоту и режимы приема, выдачи ПК.

Сигнальный процессор модуля обеспечивает запись принятых кодов ПК в ОЗУ в соответствии с заданными режимами приема ПК, и передачу из ОЗУ кодов ПК в выходные каналы ПК, в соответствии с заданными режимами выдачи ПК, а так же обеспечивает обработку, передачу и исполнение заданных PCI режимов работы модуля.

Модуль, при чтении регистров-портов передает в шину PCI код состояния входных каналов РК, а так же передает в выходные каналы РК код, записанный по шине PCI и хранящийся в регистрах-портах модуля.

Модуль формирует и передает в порты PCI сигнал прерывания от каналов ПК с 11-разрядным вектором прерывания из стека 64-х векторов прерываний и два сигнала прерывания от двух входных каналов РК, по которым с возможностью маскирования, формируется сигнал запроса прерывания шины PCI.

2.2.3 Технические характеристики

· Количество, доступных пользователю (всего) 16-разрядных портов B/B шины PCI адаптера: 16 (128)

· Количество занимаемых прерываний шины PCI:

· Количество формируемых сигналов прерываний от каналов ПК и входных каналов РК:

· Количество входных (КП) каналов ПК, не более:

· Частота принимаемых ПК: (12.. 14,5) КГц, 48 КГц +/-25%, 100 КГц +/-1%

· Эквивалентная нагрузка входного канала ПК: Rн не менее 20 КОм, Сн не более 10 пФ

· Количество выходных (КВ) каналов ПК, не более: 16 (8)

В том числе один выходной канал КВА с возможностью программирования числа бит в слове ПК.

· Частота выдаваемых ПК: 12,5 КГц +/-1%, 50 КГц +/-1%, 100 КГц +/-1%

· Выдача ПК с аппаратным формированием бита нечетности слова ПК или с блокировкой формирования;

· Нагрузка выходного канала ПК: Rн не менее 600 Ом, Сн не более 10.000 пФ

· Режим КЗ фазы на корпус и КЗ между фазами без выхода из строя схемы передатчика выходного канала ПК

· Количество входных каналов РК типа «ключ на корпус» (ДП): 4

· Параметры сигналов входных РК ДП:

отсутствие сигнала 2,4В<Uвх<35B или обрыв

наличие сигнала (0,22+/-0,22) B

· Минимальная длительность входных сигналов РК при регистрации прерываний (не менее) 8 мкс

· Количество выходных каналов РК типа «ключ на корпус» (ДВК): 2

· Параметры сигналов выходных РК ДВК:

отсутствие сигнала Uн<35B (закрытое состояние)

(выходной каскад - ОК) наличие сигнала Uост<0,7В при Iн<20мА (открытое состояние)

· Количество выходных каналов РК (или сигналов сопровождения выдачи) ТТЛ типа (ДВТ):

· Параметры сигналов выходных РК ДВТ:

отсутствие сигнала Uвых<0,4B при Iн<20 мА

наличие сигнала Uвых>2,4В при Iн<20 мА

· ОЗУ 64K 16-разрядных слов

· Напряжения питания: +5В +/-5%, I потр. не более 350 мА

+12В +/-10%, I потр. не более 200 мА

минус 12В +/-10%, I потр. не более 200 мА

· Время готовности модуля к работе после включения питания не более 200 мкс.

· Рабочий температурный диапазон:

- исполнение C - коммерческое 0..+55 Со;

- исполнение I (М) - индустриальное (индустриальное с приемкой ПЗ) минус 40..+55 Со;

· Температура хранения:

- исполнение C - коммерческое минус 40..+55 Со;

- исполнение I (М) - индустриальное (индустриальное с приемкой ПЗ) минус 50..+85 Со;

Влажность: 5…95%, без конденсации влаги;

Внешний соединитель платы: розетка серии D-SUB угловая DHR-78F (ответная вилка на кабель DHS-78M);

Габаритные размеры платы (с соединителем): 107*165*20 мм.

2.3 Краткое описание микроконтроллера 1986BE92

2.3.1 Состав микроконтроллера

Ядро:

· ARM 32-битное RISC - ядро Cortex^TM-M3 ревизии 2.0, тактовая частота до 80 МГц, производительность 1.25 DMIPS/МГц (Dhrystone 2.1) при нулевой задержке памяти;

· блок аппаратной защиты памяти MPU;

· умножение за один цикл, аппаратная реализация деления.

Память:

· встроенная энергонезависимая Flash-память программ размером 128 Кбайт;

· встроенное ОЗУ размером 32 Кбайт;

· контроллер внешней шины с поддержкой микросхем памяти СОЗУ, ПЗУ, NAND Flash.

Питание и тактовая частота:

· внешнее питание 2,2?3,6 В;

· встроенный регулируемый стабилизатор напряжения на 1,8 В для питания ядра;

· встроенные схемы контроля питания;

· встроенный домен с батарейным питанием;

· встроенные подстраиваемые RC генераторы 8 МГц и 40 кГц;

· внешние кварцевые резонаторы на 2?16 МГц и 32 кГц;

· встроенный умножитель тактовой частоты PLL для ядра;

· встроенный умножитель тактовой частоты PLL для USB.

Режим пониженного энергопотребления:

· режимы Sleep, Deep Sleep и Standby;

· батарейный домен с часами реального времени и регистрами аварийного сохранения.

Аналоговые модули:

· два 12-ти разрядных АЦП (до 16 каналов);

· температурный датчик;

· двухканальный 12-ти разрядный ЦАП;

· встроенный компаратор.

Периферия:

· контроллер DMA с функциями передачи Периферия-Память, Память-Память;

· два контроллера CAN интерфейса;

· контроллер USB интерфейса с функциями работы Device и Host;

· контроллеры интерфейсов UART, SPI, I2C;

· три 16-разрядных таймер-счётчика с функциями ШИМ и регистрации событий;

· до 96 пользовательских линий ввода-вывода.

Отладочные интерфейсы:

· последовательные интерфейсы SWD и JTAG.

Микроконтроллер серии 1986BE92, построенный на базе высокопроизводительного процессорного RISC ядра ARM Cortex-M3, содержит встроенную 128 Кбайт Flash-память программ и 32 Кбайта ОЗУ. Микроконтроллеры работают на тактовой частоте до 80 МГц. Периферия микроконтроллера включает контроллер USB-интерфейса со встроенным аналоговым приемопередатчиком со скоростями передачи 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с (Low Speed), стандартные интерфейсы UART, SPI и I2C, контроллер внешней системной шины, что позволяет работать с внешними микросхемами статического ОЗУ и ПЗУ, NAND Flash-памятью и другими внешними устройствами. Микроконтроллер содержит три 16-разрядных таймера с 4 каналами схем захвата и ШИМ с функциями формирования «мертвой зоны» и аппаратной блокировки, а также системный 24-х разрядный таймер и два сторожевых таймера. Кроме того, в состав микроконтроллеров входят: два 12-ти разрядных высокоскоростных (до 0,5 М выборок в сек) АЦП с возможностью оцифровки информации от 16 внешних каналов и от встроенных датчиков температуры и опорного напряжения; два 12-ти разрядных ЦАП; встроенный компаратор с тремя входами и внутренней шкалой напряжений.

Встроенные RC генераторы HIS (8 МГц) и LSI (40 кГц) и внешние генераторы HSE (2..16 МГц) и LSE (32 кГц) и две схемы умножения тактовой частоты PLL для ядра и USB интерфейса позволяют гибко настраивать скорость работы микроконтроллера.

Архитектура системы памяти за счет матрицы системных шин позволяет минимизировать возможные конфликты при работе системы и повысить общую производительность. Контроллер DMA позволяет ускорить обмен информацией между ОЗУ и периферией без участия процессорного ядра.

Встроенный регулятор, предназначенный для формирования питания внутренней цифровой части, формирует напряжение 1,8 В и не требует дополнительных внешних элементов. Таким образом, для работы микроконтроллера достаточно одного внешнего напряжения питания в диапазоне от 2,2 до 3,6 В. Также в микроконтроллере реализован батарейный домен, работающий от внешней батареи, который предназначен для обеспечения функции часов реального времени и сохранения некоторого объема данных при отсутствии основного питания. Встроенные детекторы напряжения питания могут отслеживать уровень внешнего основного питания, уровень напряжения питания на батарее. Аппаратные схемы сброса при просадке питания позволяют исключить сбойную работу микросхемы при выходе уровня напряжения за допустимые пределы.

2.3.2 Структурная блок-схема микросхемы

Структурная блок-схема микроконтроллера 1986ВЕ9х

2.3.3 Структурная схема организации памяти

Структурная схема организации памяти микроконтроллера 1986ВЕ9х

2.4 Структурная схема разрабатываемой программы

Структурная схема разрабатываемой программы

2.5 Содержание программы

Разрабатываемая программа должна содержать следующие блоки для каждого из 6 электроприводов:

· блок задания релейных сигналов;

· блок приёма релейных сигналов;

· блок управления по авиационному интерфейсу ARINC;

· блок мониторинга значений токов в сети для напряжения 27В;

· блок мониторинга значений токов в сети для частоты 400 Гц.

конструкторский микроконтроллер электропривод самолет

Размещено на Allbest.ru