某引進裝備國產化故障診斷測試設備系統的設計

李開靜

（國營長風電子科技有限責任公司 ，甘肅　蘭州 730070）

某引進裝備國產化故障診斷測試設備系統的設計

李開靜

（國營長風電子科技有限責任公司 ，甘肅蘭州 730070）

該系統采取“通用平臺+專用儀器儀表+專用適配器”的模式進行設計；通過更換不同的適配器和調用不同的故障診斷程序，能夠完成某三型引進裝備產品的故障診斷、分系統的故障診斷及平臺的計量和校驗工作。

自動檢測設備；LXI總線；被測產品；測試適配器；用戶界面；VPC接口。

現代雷達裝備的系統結構日趨復雜，尤其對引進雷達的診斷會更加具有針對性，由于沒有可以參考的模型，完全依靠自我創新，但仍具有明顯的層次性特點，即可按整機系統、分系統、各分系統功能模塊單元、電路板、元器件的順序逐層向下擴展。系統結構的層次性，勢必使故障也具有層次性的特點。

長期以來，引進武器裝備的售后服務一直受其管理體制的約束，根據有關規定，外國軍工企業向國外用戶提供零配件必須經國防出口公司批準，審批手續復雜，審批相關文件的時間長，造成維修拖延時間較長。武器裝備引進后，一般外國的工程師不能隨機前往引進裝備所在國長期駐留，買了引進武器的國家如遇到維護難題時，需要再從引進國邀請工程師前來指導、維修，而審批程序又是非常復雜。

鑒于上述原因，引進入我國的武器裝備，在維修和測試方面依賴原產國的測試設備及專家。為克服引進裝備的維修技術的局限性，保障部隊戰斗值班和日常練習訓練需求，適應軍方提出的引進裝備國內一體化保障要求，利用長風廠的專家智能庫進行反解反繪，增加一些專用儀器，結合引進裝備的結構和故障特點，研制了一種引進裝備國產化故障診斷測試設備系統。該系統可完成3種型號的引進裝備的測試、維修功能。該系統采用分層次分模塊的故障診斷方式，將反解反繪、專家系統、專用平臺和專用適配器等技術有機結合，對被測產品進行快速、準確地故障定位。性能試驗結果表明，該系統能實現對復雜形式故障快速、精準地進行診斷，并能故障定位到模塊。

1　系統組成

包括硬件系統設計和軟件系統設計。

1.1硬件系統設計

該系統的硬件設計包括：主控機柜、電源機柜、測試機柜、綜合機柜、分系統測試機柜1、分系統測試機柜2和VPC接口的設計。

該系統的組成框圖如圖1所示。

圖1　該系統的組成框圖

主控機柜為整個平臺的控制中心，內部主要安裝UPS、智能PDU、計算機和顯控單元等組成。計算機和顯控單元用于平臺控制、運行測試程序及進行數據管理。UPS在外部電源中斷的情況下可以繼續為計算機和顯控單元供電；智能PDU模塊用于主控機柜內部設備上電、斷電時序控制；交換機具有8個10/100M網絡接口。主控機柜還通過連接器與其它機柜進行電氣交互。

電源機柜為被測產品測試提供電源。電源機柜中的智能PDU接收來自主控機柜的智能PDU輸出的按鈕信號，并根據預設的指令動作。綜合機柜內部安裝信號源；信號源的控制由機柜內預留的LXI總線和RS232串口進行控制。

測試機柜能夠為被測產品提供激勵信號并采集被測產品輸出的信號。測試機柜采用PXI機箱及嵌入式控制器，內有函數發生器、多功能采集卡、數字I/O卡、串口服務器、多路復用器等模塊和VPC接口。

測試機柜中VPC接口由25個槽位的VPC適配器接口接收器（ICA）組成，ICA信號通道主要由高頻通道、數字通道、模擬通道、電源通道、矩陣通道、開關通道等組成，占用若干槽位，其余為備份槽位，便于系統擴展。分系統測試機柜1所含的儀表包括：頻譜儀、信號源和備件箱組成。分系統測試機柜2所含的儀表包括：掃頻儀、函數發生器和備件箱組成。

1.2軟件系統設計

該系統采用可視化編程工具 VisualStudio 2005作為前端開發程序工具開發。根據測試流程進行開發、編譯、調試，最后生成可執行的“*.EXE”文件代碼提供給用戶。開發環境包括：用戶界面開發；測試流程開發；資源配置設計。

儀器驅動程序采用IVI規范，儀器控制命令滿足SCPI規范要求。驅動程序包括兩個部分：一是部件函數，它們是一些控制儀器特定功能的軟件模塊，包括初始化、配置、動作/狀態、數據、實用和關閉等功能函數。二是應用函數，它們使用一些部分函數共同實現完整的測試和測量操作。儀器驅動程序的部件函數包括：初始化、配置、動作/狀態、數據、實用和關閉等功能函數。初始化函數是訪問儀器驅動程序時調用的第一個函數，它被用于初始化軟件連接。配置函數是一些軟件程序，它對儀器進行配置，以便執行所希望的操作。作用/狀態函數使儀器執行一項操作或者報告正在執行或已掛起的操作的狀態。這些操作包括激活觸發系統，激勵輸出信號或報告測量結果。數據函數是用來從儀器取回數據或向儀器發送數據。實用函數包括許多標準的儀器操作，如復位、自檢、錯誤查詢、錯誤處理、驅動程序的版本及儀器硬件版本。關閉函數是最后調用的，它只是簡單地關閉儀器與軟件的連接。應用函數是一組以源代碼提供的面向測試任務的高級函數，在大部分情況下，這些例行程序通過配置、觸發和從儀器讀取數據來完成整個測試操作。應用函數本身是基于部件函數之上的。從部件函數的類型看出，初始化函數、關閉函數以及實用函數是所有VPP儀器驅動程序都必須包含的，屬于儀器的通用函數部分。配置函數、動作/狀態函數以及數據函數是每個儀器驅動程序的不同部分，屬于儀器的特定函數部分。

該系統的測試軟件有手動測試、自動測試和單元抽測的功能。在對測試項目自動測試中，測試程序進行判斷，滿足要求的項目，在其測試結果框判斷為“合格”，否則判為“不合格”，當有故障時，會在測試界面上彈出專家診斷界面，將可能出現的故障點指示出來，便于技術人員進一步定位和排除故障。測試的參數結果能夠保存和打印。

1.3功能實現

整機自動測試與故障診斷部分具有自動測試和故障診斷功能，在對測試項目自動測試中，測試程序根據技術要求進行判斷，滿足要求的項目，在其測試結果框判斷為“合格”，否則判為“不合格”，當有故障時，會在測試界面上彈出專家診斷界面，將可能出現的故障點指示出來，便于技術人員進一步定位故障和排除故障。

測試診斷程序開始執行時，測試程序根據程序流程自上而下開始執行，并對導引頭各個參數進行測試，可以將測試結果同時在人機界面上顯示出來，并對測試數據或故障點的數據上報到數據庫中進行保存。

對測試診斷的結果，測試程序能夠作出判斷，并將判斷結果和測試數據在自動化測試界面顯示出來。測試的結果能夠保存在數據庫中。

通過測試界面，可以將導引頭的各個測試單元和測試項目進行單獨測試和診斷，測試診斷的結果可以傳輸到數據庫并保存。

自動測試界面上可以將導引頭當前工作狀態直觀地顯示出來。每一種狀態均設置狀態指示，在每個圖標的下方，標注該圖標所指示的導引頭狀態含義。直觀的圖形界面便于技術人員的觀測和監控。

在測試界面上設置有測試診斷進度的進度條顯示，同時測試到某個項目時能夠醒目的顯示測試項目的名稱。

在測試過程中，發現有故障時，在測試界面上彈出專家故障診斷對話框，列舉出可能的故障點，并詢問是否繼續。

說明：如果出現潛在危險比較大的故障時，程序會自動終止測試診斷程序，同時發出切斷導引頭供電指令，隔離故障，待故障徹底排除后，方可重新開機。

在進入自動測試診斷界面之前，要求輸入口令，口令正確，則進入診斷程序；如果輸入口令錯誤，則無法進入診斷與檢測程序。

被測產品的自動測試用戶界面如圖2所示。

圖2　被測產品自動測試界面

2　結束語

本文從整個系統的角度出發，詳細論述了系統的硬件和軟件設計組成。該系統的成功研制，不僅對自動檢測維修設備的開發具有指導意義，更重要的是對引進裝備產品國產化故障診斷設備的研制發展有極大的促進作用。實踐證明，該設計對系統資源進行整合、重組、共享，完成不同型號引進裝備產品的整機和分系統的檢測和故障診斷，避免資源重復開發和浪費，在可移植性上具有良好的科研效益，具有極強的可行性和實用性，為引進裝備的自主維護和保養提供了可靠的保障。

［1］ 吳今培，肖建華，智能故障診斷與專家系統［M］.北京：科學出版社，1997：38-150.

［2］ 董文峰.某型雷達設備原理［M］.武漢：空軍雷達學院，2002 ：115-136.

［3］ 朱三文，席澤敏，薛林.基于神經網絡的雷達故障診斷專家系統［J］.武漢：機械與電子，2004，26（7）：29-33.

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