李開(kāi)靜

（國(guó)營(yíng)長(zhǎng)風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司 ，甘肅　蘭州 730070）

某引進(jìn)裝備國(guó)產(chǎn)化故障診斷測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李開(kāi)靜

（國(guó)營(yíng)長(zhǎng)風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司 ，甘肅蘭州 730070）

該系統(tǒng)采取“通用平臺(tái)+專(zhuān)用儀器儀表+專(zhuān)用適配器”的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)；通過(guò)更換不同的適配器和調(diào)用不同的故障診斷程序，能夠完成某三型引進(jìn)裝備產(chǎn)品的故障診斷、分系統(tǒng)的故障診斷及平臺(tái)的計(jì)量和校驗(yàn)工作。

自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備；LXI總線(xiàn)；被測(cè)產(chǎn)品；測(cè)試適配器；用戶(hù)界面；VPC接口。

現(xiàn)代雷達(dá)裝備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，尤其對(duì)引進(jìn)雷達(dá)的診斷會(huì)更加具有針對(duì)性，由于沒(méi)有可以參考的模型，完全依靠自我創(chuàng)新，但仍具有明顯的層次性特點(diǎn)，即可按整機(jī)系統(tǒng)、分系統(tǒng)、各分系統(tǒng)功能模塊單元、電路板、元器件的順序逐層向下擴(kuò)展。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次性，勢(shì)必使故障也具有層次性的特點(diǎn)。

長(zhǎng)期以來(lái)，引進(jìn)武器裝備的售后服務(wù)一直受其管理體制的約束，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，外國(guó)軍工企業(yè)向國(guó)外用戶(hù)提供零配件必須經(jīng)國(guó)防出口公司批準(zhǔn)，審批手續(xù)復(fù)雜，審批相關(guān)文件的時(shí)間長(zhǎng)，造成維修拖延時(shí)間較長(zhǎng)。武器裝備引進(jìn)后，一般外國(guó)的工程師不能隨機(jī)前往引進(jìn)裝備所在國(guó)長(zhǎng)期駐留，買(mǎi)了引進(jìn)武器的國(guó)家如遇到維護(hù)難題時(shí)，需要再?gòu)囊M(jìn)國(guó)邀請(qǐng)工程師前來(lái)指導(dǎo)、維修，而審批程序又是非常復(fù)雜。

鑒于上述原因，引進(jìn)入我國(guó)的武器裝備，在維修和測(cè)試方面依賴(lài)原產(chǎn)國(guó)的測(cè)試設(shè)備及專(zhuān)家。為克服引進(jìn)裝備的維修技術(shù)的局限性，保障部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗值班和日常練習(xí)訓(xùn)練需求，適應(yīng)軍方提出的引進(jìn)裝備國(guó)內(nèi)一體化保障要求，利用長(zhǎng)風(fēng)廠(chǎng)的專(zhuān)家智能庫(kù)進(jìn)行反解反繪，增加一些專(zhuān)用儀器，結(jié)合引進(jìn)裝備的結(jié)構(gòu)和故障特點(diǎn)，研制了一種引進(jìn)裝備國(guó)產(chǎn)化故障診斷測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完成3種型號(hào)的引進(jìn)裝備的測(cè)試、維修功能。該系統(tǒng)采用分層次分模塊的故障診斷方式，將反解反繪、專(zhuān)家系統(tǒng)、專(zhuān)用平臺(tái)和專(zhuān)用適配器等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，對(duì)被測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地故障定位。性能試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜形式故障快速、精準(zhǔn)地進(jìn)行診斷，并能故障定位到模塊。

1　系統(tǒng)組成

包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括：主控機(jī)柜、電源機(jī)柜、測(cè)試機(jī)柜、綜合機(jī)柜、分系統(tǒng)測(cè)試機(jī)柜1、分系統(tǒng)測(cè)試機(jī)柜2和VPC接口的設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。

圖1　該系統(tǒng)的組成框圖

主控機(jī)柜為整個(gè)平臺(tái)的控制中心，內(nèi)部主要安裝UPS、智能PDU、計(jì)算機(jī)和顯控單元等組成。計(jì)算機(jī)和顯控單元用于平臺(tái)控制、運(yùn)行測(cè)試程序及進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。UPS在外部電源中斷的情況下可以繼續(xù)為計(jì)算機(jī)和顯控單元供電；智能PDU模塊用于主控機(jī)柜內(nèi)部設(shè)備上電、斷電時(shí)序控制；交換機(jī)具有8個(gè)10/100M網(wǎng)絡(luò)接口。主控機(jī)柜還通過(guò)連接器與其它機(jī)柜進(jìn)行電氣交互。

電源機(jī)柜為被測(cè)產(chǎn)品測(cè)試提供電源。電源機(jī)柜中的智能PDU接收來(lái)自主控機(jī)柜的智能PDU輸出的按鈕信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的指令動(dòng)作。綜合機(jī)柜內(nèi)部安裝信號(hào)源；信號(hào)源的控制由機(jī)柜內(nèi)預(yù)留的LXI總線(xiàn)和RS232串口進(jìn)行控制。

測(cè)試機(jī)柜能夠?yàn)楸粶y(cè)產(chǎn)品提供激勵(lì)信號(hào)并采集被測(cè)產(chǎn)品輸出的信號(hào)。測(cè)試機(jī)柜采用PXI機(jī)箱及嵌入式控制器，內(nèi)有函數(shù)發(fā)生器、多功能采集卡、數(shù)字I/O卡、串口服務(wù)器、多路復(fù)用器等模塊和VPC接口。

測(cè)試機(jī)柜中VPC接口由25個(gè)槽位的VPC適配器接口接收器（ICA）組成，ICA信號(hào)通道主要由高頻通道、數(shù)字通道、模擬通道、電源通道、矩陣通道、開(kāi)關(guān)通道等組成，占用若干槽位，其余為備份槽位，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。分系統(tǒng)測(cè)試機(jī)柜1所含的儀表包括：頻譜儀、信號(hào)源和備件箱組成。分系統(tǒng)測(cè)試機(jī)柜2所含的儀表包括：掃頻儀、函數(shù)發(fā)生器和備件箱組成。

1.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用可視化編程工具 VisualStudio 2005作為前端開(kāi)發(fā)程序工具開(kāi)發(fā)。根據(jù)測(cè)試流程進(jìn)行開(kāi)發(fā)、編譯、調(diào)試，最后生成可執(zhí)行的“*.EXE”文件代碼提供給用戶(hù)。開(kāi)發(fā)環(huán)境包括：用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)；測(cè)試流程開(kāi)發(fā)；資源配置設(shè)計(jì)。

儀器驅(qū)動(dòng)程序采用IVI規(guī)范，儀器控制命令滿(mǎn)足SCPI規(guī)范要求。驅(qū)動(dòng)程序包括兩個(gè)部分：一是部件函數(shù)，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(dòng)作/狀態(tài)、數(shù)據(jù)、實(shí)用和關(guān)閉等功能函數(shù)。二是應(yīng)用函數(shù)，它們使用一些部分函數(shù)共同實(shí)現(xiàn)完整的測(cè)試和測(cè)量操作。儀器驅(qū)動(dòng)程序的部件函數(shù)包括：初始化、配置、動(dòng)作/狀態(tài)、數(shù)據(jù)、實(shí)用和關(guān)閉等功能函數(shù)。初始化函數(shù)是訪(fǎng)問(wèn)儀器驅(qū)動(dòng)程序時(shí)調(diào)用的第一個(gè)函數(shù)，它被用于初始化軟件連接。配置函數(shù)是一些軟件程序，它對(duì)儀器進(jìn)行配置，以便執(zhí)行所希望的操作。作用/狀態(tài)函數(shù)使儀器執(zhí)行一項(xiàng)操作或者報(bào)告正在執(zhí)行或已掛起的操作的狀態(tài)。這些操作包括激活觸發(fā)系統(tǒng)，激勵(lì)輸出信號(hào)或報(bào)告測(cè)量結(jié)果。數(shù)據(jù)函數(shù)是用來(lái)從儀器取回?cái)?shù)據(jù)或向儀器發(fā)送數(shù)據(jù)。實(shí)用函數(shù)包括許多標(biāo)準(zhǔn)的儀器操作，如復(fù)位、自檢、錯(cuò)誤查詢(xún)、錯(cuò)誤處理、驅(qū)動(dòng)程序的版本及儀器硬件版本。關(guān)閉函數(shù)是最后調(diào)用的，它只是簡(jiǎn)單地關(guān)閉儀器與軟件的連接。應(yīng)用函數(shù)是一組以源代碼提供的面向測(cè)試任務(wù)的高級(jí)函數(shù)，在大部分情況下，這些例行程序通過(guò)配置、觸發(fā)和從儀器讀取數(shù)據(jù)來(lái)完成整個(gè)測(cè)試操作。應(yīng)用函數(shù)本身是基于部件函數(shù)之上的。從部件函數(shù)的類(lèi)型看出，初始化函數(shù)、關(guān)閉函數(shù)以及實(shí)用函數(shù)是所有VPP儀器驅(qū)動(dòng)程序都必須包含的，屬于儀器的通用函數(shù)部分。配置函數(shù)、動(dòng)作/狀態(tài)函數(shù)以及數(shù)據(jù)函數(shù)是每個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)程序的不同部分，屬于儀器的特定函數(shù)部分。

該系統(tǒng)的測(cè)試軟件有手動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)測(cè)試和單元抽測(cè)的功能。在對(duì)測(cè)試項(xiàng)目自動(dòng)測(cè)試中，測(cè)試程序進(jìn)行判斷，滿(mǎn)足要求的項(xiàng)目，在其測(cè)試結(jié)果框判斷為“合格”，否則判為“不合格”，當(dāng)有故障時(shí)，會(huì)在測(cè)試界面上彈出專(zhuān)家診斷界面，將可能出現(xiàn)的故障點(diǎn)指示出來(lái)，便于技術(shù)人員進(jìn)一步定位和排除故障。測(cè)試的參數(shù)結(jié)果能夠保存和打印。

1.3功能實(shí)現(xiàn)

整機(jī)自動(dòng)測(cè)試與故障診斷部分具有自動(dòng)測(cè)試和故障診斷功能，在對(duì)測(cè)試項(xiàng)目自動(dòng)測(cè)試中，測(cè)試程序根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行判斷，滿(mǎn)足要求的項(xiàng)目，在其測(cè)試結(jié)果框判斷為“合格”，否則判為“不合格”，當(dāng)有故障時(shí)，會(huì)在測(cè)試界面上彈出專(zhuān)家診斷界面，將可能出現(xiàn)的故障點(diǎn)指示出來(lái)，便于技術(shù)人員進(jìn)一步定位故障和排除故障。

測(cè)試診斷程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，測(cè)試程序根據(jù)程序流程自上而下開(kāi)始執(zhí)行，并對(duì)導(dǎo)引頭各個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，可以將測(cè)試結(jié)果同時(shí)在人機(jī)界面上顯示出來(lái)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)或故障點(diǎn)的數(shù)據(jù)上報(bào)到數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行保存。

對(duì)測(cè)試診斷的結(jié)果，測(cè)試程序能夠作出判斷，并將判斷結(jié)果和測(cè)試數(shù)據(jù)在自動(dòng)化測(cè)試界面顯示出來(lái)。測(cè)試的結(jié)果能夠保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

通過(guò)測(cè)試界面，可以將導(dǎo)引頭的各個(gè)測(cè)試單元和測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試和診斷，測(cè)試診斷的結(jié)果可以傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)并保存。

自動(dòng)測(cè)試界面上可以將導(dǎo)引頭當(dāng)前工作狀態(tài)直觀(guān)地顯示出來(lái)。每一種狀態(tài)均設(shè)置狀態(tài)指示，在每個(gè)圖標(biāo)的下方，標(biāo)注該圖標(biāo)所指示的導(dǎo)引頭狀態(tài)含義。直觀(guān)的圖形界面便于技術(shù)人員的觀(guān)測(cè)和監(jiān)控。

在測(cè)試界面上設(shè)置有測(cè)試診斷進(jìn)度的進(jìn)度條顯示，同時(shí)測(cè)試到某個(gè)項(xiàng)目時(shí)能夠醒目的顯示測(cè)試項(xiàng)目的名稱(chēng)。

在測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有故障時(shí)，在測(cè)試界面上彈出專(zhuān)家故障診斷對(duì)話(huà)框，列舉出可能的故障點(diǎn)，并詢(xún)問(wèn)是否繼續(xù)。

說(shuō)明：如果出現(xiàn)潛在危險(xiǎn)比較大的故障時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)終止測(cè)試診斷程序，同時(shí)發(fā)出切斷導(dǎo)引頭供電指令，隔離故障，待故障徹底排除后，方可重新開(kāi)機(jī)。

在進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試診斷界面之前，要求輸入口令，口令正確，則進(jìn)入診斷程序；如果輸入口令錯(cuò)誤，則無(wú)法進(jìn)入診斷與檢測(cè)程序。

被測(cè)產(chǎn)品的自動(dòng)測(cè)試用戶(hù)界面如圖2所示。

圖2　被測(cè)產(chǎn)品自動(dòng)測(cè)試界面

2　結(jié)束語(yǔ)

本文從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)，詳細(xì)論述了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)組成。該系統(tǒng)的成功研制，不僅對(duì)自動(dòng)檢測(cè)維修設(shè)備的開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義，更重要的是對(duì)引進(jìn)裝備產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化故障診斷設(shè)備的研制發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行整合、重組、共享，完成不同型號(hào)引進(jìn)裝備產(chǎn)品的整機(jī)和分系統(tǒng)的檢測(cè)和故障診斷，避免資源重復(fù)開(kāi)發(fā)和浪費(fèi)，在可移植性上具有良好的科研效益，具有極強(qiáng)的可行性和實(shí)用性，為引進(jìn)裝備的自主維護(hù)和保養(yǎng)提供了可靠的保障。

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

［2］ 董文峰.某型雷達(dá)設(shè)備原理［M］.武漢：空軍雷達(dá)學(xué)院，2002 ：115-136.

［3］ 朱三文，席澤敏，薛林.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)［J］.武漢：機(jī)械與電子，2004，26（7）：29-33.

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