溫度循環自動化無人值守平臺安全生產實踐研究

［摘 要］推進無人值守平臺建設是實現全自動化生產的必由之路。文章主要針對某航天型號溫度循環試驗開展無人值守平臺建設研究。通過對系統硬件、軟件、安全預警等方面進行升級改造，建立完善的監控機制，最終實現無人值守平臺的建設。

［關鍵詞］無人值守；全自動化；安全預警

［中圖分類號］TD636 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）01–0053–03

目前，產品溫度循環試驗時間過長，人工操作項目繁多。以某型號整機為例，完成一套產品溫度循環測試需超過24 h，整個過程操作人員需保持高度警惕狀態，不能有一絲疏忽，不利于操作人員的身心健康。

為保證安全生產，解決人力資源耗費問題，需要開展基于溫循自動化無人值守平臺安全生產實踐的研究，在產品出現數據異常、設備異常、溫箱異常等情況時，及時進行產品異常判斷、危險報警、安控決策與實施，避免對產品造成損壞，從而保證試驗安全。以節約人力消耗、精準控制測試過程、優化測試流程的不同技術需求，開展某型號基于溫循自動化無人值守平臺安全生產實踐的研究，通過技術通用化設計和試驗驗證，提高產品試驗的可靠性和可控度，節約人力，達到安全生產的全覆蓋。此外，基于溫循自動化無人值守平臺安全生產實踐成果開展設計，將有助于推動專業建設和科研生產相結合，促進二者的發展。

1 溫循自動化無人值守平臺組成

1.1 系統原理

系統構成原理如圖1 所示。

1.2 系統組成

為達到溫循自動化無人值守平臺安全生產建設，基于原溫循測試系統軟硬件，增加必要的硬件及軟件資源，實現1 拖4 產品溫循自動化無人值守平臺安全生產建設。硬件相關介紹如下。

（1）為提升測試系統抗干擾性能并保證不間斷供電，選用SANTAK 靈霄系列在線式PT3K 型UPS 和1 個EBM 電池包。當市電正常時，UPS 會對市電進行調整、濾波，為設備提供更加優質的電源；當市電異常或中斷時，其會無時間中斷的從備用電池為備提供優質的后備電源；在過載或逆變失敗情況下，UPS會轉換到旁路狀態，由市電供電；若過載情況消除，UPS 會自動轉回到逆變器供電狀態，從而提供頻率穩定、電壓穩定、電壓波形純無失真的最優良安全供電環境。

（2）為了給系統增加除程控溫箱溫度采集之外的第二方溫度監測能力，選用JY-DAM 型溫度采集模塊+A 級PT100溫度傳感器組成溫度計，設備具有RS232/485 通信接口，溫度采集精度達±0.15℃，采樣率可達10 Hz，同時支持兩路溫度采集（第1 路用于溫箱內部溫度監測，第2 路用于實驗室室溫監測）。擬將溫度計集成到輔助控制機箱，從而提高系統集成度。

（3）輔助控制機箱用于提供內外部供電急停控制、四色聲光報警器驅動和溫度采集等功能。其輸入來自交流凈化電源的220 V 純凈輸出，經內部和外部（外接串聯急停控制盒）急停開關，外接PDU 對機柜所有設備進行供電（測試工控機不受急停開關影響）。上位機通過485總線控制溫度采集模塊進行溫度采集，通過485 總線控制繼電器模塊對四色聲光報警燈進行驅動，具體控制邏輯見軟件部分說明。

（4） 溫箱支持程控功能， 測試工控機加配RS232/485 串口即可程控溫箱。選用MOXA 114UL型PCI 串口卡最多支持4 個串口通信。

（5）為確保產品試驗安全，可在海康威視監控套裝基礎上擴展一路溫循監控圖像，實時對測試過程進行集中監控并記錄視頻，從而支持在中控區進行顯示、回放。

（6）可通過光纖長傳設備將溫循工控機屏幕圖像、鼠標和鍵盤等信息傳輸至中控區，從而實現對測試流程的遠程監視和人工干預控制。

（7）溫箱內部需加裝吸波材料及工裝，防止產品回波造成假截獲現象。吸波材料貼在溫箱門內，可以防止產品回波信號給到喇叭天線，形成假截獲現象。除去開發射狀態需要開溫箱門，其他狀態均為關閉狀態。

為實現溫循無人值守測試，需要進行全自動測試流程開發、建立人工干預（半自動）和異常報告與處置機制等細化工作。

（1）全自動測試主體與人工半自動測試模式一致，但其中的人工控制部分需要全部變更為由測試工控機發起，要求用戶可自定義需要起始的子工序，具體包括以下幾方面：①工控機按溫循流程實現對通用儀器、測控臺、溫箱、輔助設備和所有產品的控制；②工控機在升降溫及保溫過程中進行溫箱到溫判斷與監測、測試啟動與停止時間判斷；③工控機在測試過程中完成所有產品測試數據和中間變量的監測及記錄；④工控機在產品測試或設備工作出現異常時根據預置邏輯進行自動處置。

（2）增加溫箱溫度采集功能，通過與溫箱通訊采溫箱內部實時溫度值，還通過溫度傳感器實時采集到溫箱內部溫度值，雙重監控溫箱內部溫度情況。

（3）正常測試時，自動測試軟件會向外發送正常的測試流程狀態，控制聲光報警器綠色常亮無響聲。為滿足無人值守溫循試驗和未來信息化需求，將可能出現的異常狀態分為4 類：①產品供電異常及處置。當產品上電后的供電電流或電壓異常時，立刻停止自動測試（產品斷電），本地顯示并記錄時間、狀態及異常，程控設置聲光警示燈紅色常亮、連續響聲，并向通信接口發送狀態及異常類型。②通信控制異常及處置。當與產品通信異常、測試設備初始化異常、測試過程中通信超時、測控臺指令回幀異常、溫箱長時間不達溫時，立刻停止自動測試，本地顯示并記錄時間、狀態及異常，程控設置聲光警示燈紅色閃爍、間斷響聲，并向通信接口發送狀態及異常類型。③測試參數異常及處置。當系統出現異常或產品存在缺陷問題時，測試結果會出現超差或過于理想情況（如某指標小于20，典型值為12，但回讀為0，雖合格但存在問題），此類問題定義為測試參數異常情況，可根據測試項目，將測試參數編號。發生這種情況時，按規定次數自動執行復測流程，達到極限次數時測試下一個參數項目參見子工序“測試”流程圖，此時程控設置聲光警示燈橙色閃爍、間斷響聲[ 每次異常（含復測）響5 s]，向通信接口發送狀態及異常類型。④文件操作異常及處置。此種情況發生概率低，在人工干預時可能發生。文件調用異常、文件保存異常。當發生此種情況時，停止自動測試，保存異常時嘗試另存文件，本地顯示并記錄時間、狀態及異常，程控設置聲光警示燈藍色閃爍、間斷響聲，并向通信接口發送狀態及異常類型。

（4）在測試出現設備故障、接線問題等異常情況時，需進行人工干預。

保留原軟件人工半自動測試功能，以便實現以下兩個功能：①支持產品、測試參數配置勾選測試功能，用以對指定產品、指定參數進行人工復測、檢查等；②支持子工序復測，用于在當前溫箱溫度下全部參數的復測或人工調整溫箱狀態時（如排故時打開溫箱引起溫度變化又恢復后）全部參數的復測。

增加軟件“暫停”與“繼續”按鈕，基于ATP功能實現測試暫停與繼續，用于對自動或半自動測試流程的暫停與繼續：①點擊暫停時，所有流程停止（含系統計時和溫度采集等功能）；②點擊繼續時，所有流程繼續。

增加“自動測試停止”和“繼續自動測試”按鈕，用以實現下述功能。點擊“自動測試停止”時：①需軟件判斷溫箱是否為常溫或高溫，若為低溫需彈窗提醒用戶先升溫再開門；②自動記錄當前測試的子工序循環序號、溫箱溫度狀態、測試參數序號（需按測試報表對參數進行編號處理），保存配置文件；③自動記錄歷史完成的測試數據，需注意可靠性，防止文件損壞。

點擊“繼續自動測試”按鈕時，由用戶選擇按上次配置或手動配置：①加載配置文件狀態，采集溫箱的設置溫度與實際溫度，若均與配置狀態一致（滿足誤差容限），則繼續自動測試，若不一致，則彈窗由用戶確認程序將自動控制溫箱至適當溫度或放棄本次“繼續自動”；②由用戶手動配置起始的產品和子工序，發送溫箱溫度控制指令，等待實際溫度與設定指令滿足誤差容限（若當前溫箱實際溫度與設定值一致，等待時間為0），繼續執行后續全自動測試。

（5）完成測試后，自動保存數據形成Excel 表格，對需要繪制圖表的數據進行圖表繪制并保存在文件夾中。

1.3 安全預警

正常測試時，自動測試軟件會向外發送正常的測試流程狀態，控制聲光報警器綠色常亮無響聲。為滿足無人值守溫循試驗和將來信息化需求，出現異常時發出警報。除此之外，在測試出現設備故障、接線問題等異常情況時，需進行人工干預。完成測試后，自動保存數據形成Excel 表格，對需要繪制圖表的數據進行圖表繪制并保存在文件夾中。

2 測試數據分析

通過對5 套產品進行溫度循環測試實驗，測試過程可實現高低溫環節自動切換，實現24 h 無人值守。表1 為溫度試驗記錄。

除此之外，通過多次試驗可以得出：①溫循自動化無人值守平臺的建設可以節約80% 的人力消耗，極大提升了測試效率；②系統所具備的通道間高隔離度、良好的熱穩定性和異常報警或自動復測等功能極大增強了測試的可靠性；③測試流程和溫度、時間監控的優化，有效避免了測試過程中安全事故的發生；④數據采集、回看、信息化接口等功能的完善保障了測試數據的復盤。

3 結束語

溫循自動化無人值守平臺建設通過復雜的測試流程可搭建可靠、安全的系統，完成產品自動安全評估、提前預警，實現測試過程的安全控制，現已應用于某型號產品，極大地縮短了測試時間，提升了測試效率，減少了人力消耗，提高了產品的安全可靠性和可控度。后續可在多種型號產品得生產過程中得到推廣。

參考文獻

[1] 竇心愿，褚曉敏，孟繁楠. 舞鋼無人值守遠程計量系統的研發與應用[J]. 科協論壇（下半月），2011（11）：59-60.