針對A320?HPV和PRV活門自動測試與故障診斷系統的設計

朱貴森

[摘? ? 要]隨著科技的發展，從飛機系統的自檢測試到飛機部件的功能測試，自動化測試技術在民航維修業中的應用變得越來越廣泛。并且國外的OEM和國內的MRO還在積極的開發和升級各類型自動測試軟件，以占領相應的技術高地和贏得更多的維修市場。本文中的HPV和PRV活門是A320飛機引氣系統中故障頻發的兩個部件，適合用軟件進行自動測試和故障診斷。因此根據對應CMM中的測試要求和排故方案，并結合自動化測試技術，設計出了針對該類活門通用的自動測試和故障診斷系統軟件，該系統具有測試準確和效率高等特點。

[關鍵詞]HPV;PRV;自動測試和故障診斷系統

[中圖分類號]TH17 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–00–02

Design of Automatic Test and Fault Diagnosis System for A320 HPV and PRV Valves

Zhu Gui-sen

[Abstract]It is a highly failure rate of HPV and PRV valves in the bleed air system of A320 aircraft，and remove them frequently，the type of failure is relatively fixed，which is suitable for automatic test and fault diagnosis with software. This paper introduces the design of HPV and PRV valves automatic test and fault diagnosis system and the docking test bench，which has the characteristics of accurate test and high efficiency.

[Keywords]HPV;PRV;Automatic test and fault diagnosis system

1 設計思路

整個測試系統采用以測試軟件為操作主體、測試臺為依托、各控制單元模塊為核心并相互結合的設計方式，可實現自動測試、故障識別、故障判斷，并可打印存儲或根據需求形成客戶化報告，以供故障原因分析，從而制定合理的維修方案。系統中的測試軟件和控制單元模塊均是核心部分，在后文中均有詳述，整個測試系統由計算機通過軟件來控制和監控，以提高測試的效率和準確性。

2測試軟件

2.1 軟件介紹

測試系統包含不同的Commercial-Off-The-Shelf（COTS）部件，包含工控機電腦Windows 7測試軟件TestEx-LV用于執行不同的測試任務，并記錄測試報告數據，通過編程增加相應件號的測試程序。

2.2 測試軟件架構

圖1為測試軟件架構，包含如下：測試軟件和數據庫，包括了COTS軟件包;測試圖表和報告圖表，可用于定義測試邏輯和測試數據保存;測試參數，測試部分和表的布局均用于軟件并定義測試功;軟件可以和其他軟件交互，用于測試數據的交換和共享;軟件還可以匹配不同的硬件平臺可以用于數據采集和測試。

2.3 測試軟件

在軟件系統中通過程序控制將各個氣路及端口的壓力、流量、電流、電壓、角度、位移等參數由傳感器轉換后，將數據顯示在軟件界面的各個模擬控制表中（如圖2所示）。并且預先按OEM部件廠家的測試參數信息，將所需的各測試參數預先輸入并儲存與計算機中，然后再將采集的實際數據與預設的標準數據進行比較，進入合格區域自動從紅色框圖變成綠色框圖。若OEM廠家的測試參數更新時，系統可以根據需求更新最新測試數據。

測試軟件部分采用了直觀的虛擬界面設計，測試界面包含自動測試模塊，每個自動測試模塊包含虛擬儀表、測試步驟和測試報告單。界面直觀，操作簡單，易讀取、易記錄（如圖3所示）。在測試界面上可根據部件的件號、CMM章節號或名稱等查詢到對應測試程序，并將各個參數傳遞給測試軟件中定義的各個變量，由計算機判斷是否符合測試條件，從而進行自動測試。測試前必須選擇正確的部件件號，以便在測試過程中獲得正確的測試參數，同一主件號下可能包含有多個子件號或改進型件號，需進行正確選擇（如圖4所示）。

測試中通過目錄選取自動測試/MACROS，系統自檢后開始執行自動測試程序，按所選件號選取對應程序模塊，并按對應的參數要求選取合適的傳感器AI通道，再通過功能鍵輸入，開始進行自動測試。自動測試中當某個測試參數達不到預設定值要求時，系統會顯示紅色并自動提醒是否繼續測試、中斷測試、或待排除故障后重新測試。系統還可選擇為手動測試，即按需進行選擇性測試。測試結束后測試報告欄中顯示其測試結果，或定位相應的故障修理范圍，并分析故障原因從而制定出合理的維修方案。

3 測試臺要求

本系統所依托的測試臺可采用MRO現有成熟的飛機氣動附件測試臺，或稍加改造，以滿足測試方式和精度要求。測試臺的基本要求如下。

（1）可實現多路壓力、壓差的供給和測量，以及流量測量。壓力范圍：0～200 Psi，壓差范圍：0～20 Psi，流量范圍：0～3500 kg/h。

（2）可實現加溫及溫度測量;加溫及溫度測量范圍：0～400 ℃。

（3）可實現直流電壓和電流的供給和測量;電壓范圍：0～30 VDC，電流范圍：0～3 A。

（4）可實現時間、角度、位移等測量;時間測量精度為0.1 s，角度測量精度為0.1°，位移測量精度為0.1 mm。

4 控制單元模塊

控制單元模塊包括了系統自檢模塊、系統控制模塊、數據采集模塊、數據處理判斷模塊、診斷模塊及顯示打印模塊等集成。

系統自檢模塊主要對測試系統自身的工作狀態進行檢查，以判斷系統是否處于正常狀態。

系統控制模塊主要完成各功能模塊的監控與管理，在運行過程中若出現異常情況，能及時報警或終止運行。

數據采集模塊主要進行數據實時采集及傳送。

數據判定模塊主要將采集的實際數據與預設的標準數據進行比較，并做出是否合格的判定。

診斷模塊提供用于排故和校準的接頭、數字量輸入和輸出、模擬量輸出放大器和排故主板。為便于計算機讀出，信號調節器將傳感器信號轉換至0～5VDC信號。計算機也通過RS232界面和驅動控制器保持通訊。

顯示打印模塊主要將測試結果生成規范報表，并輸送至打印機輸出。

在該控制單元中還包含了PLC、各類電動控制閥、控制邏輯電路、檢測單元、和各類傳感器等。檢測單元通過各種傳感器等把驅動器中的信號采集并輸出給控制邏輯電路，繼而控制相應的電動控制閥，達到控制的目的。

整個測試系統由計算機通過軟件來控制和監控，各個氣路及端口的壓力、流量、電流、電壓、角度、位移等參數均由傳感器將數據通過A/D數據轉換模塊傳遞給計算機，并通過顯示器的軟件界面來輸入或輸出，同時各類測試參數均可實時保存并按程序要求自動輸出。

5 結束語

本文介紹的自動測試和故障診斷系統在測試過程中能將數據準確、穩定地采集到計算機中，并且通過軟件界面直觀地顯示出來，同時還可對故障進行識別和判斷，提高測試效率和準確性。最后由于作者能力有限，以上設計僅適用于本文中的該類型部件測試，若有不適之處，敬請指正。

參考文獻

[1][2] 李書明，張馳，白杰.基于計算機控制的飛機氣動附件試驗臺測試系統的設計[J].液壓與氣動，2010（4）：56-58.

[3] 劉炳文. Visual Basic程序設計教程（第四版）[M].北京：清華大學出版社，2000年.

[4] 鄭阿奇， 彭作民. Visual Basic. NET程序設計教程[M].北京：機械工業出版社，2007年.