劉慶杰，江相樂，任 杰，艾素霄，徐 維

(成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司技術(shù)中心，成都 610092)

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機(jī)載機(jī)電公共設(shè)備自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)研究

劉慶杰，江相樂，任 杰，艾素霄，徐 維

(成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司技術(shù)中心，成都 610092)

為研究機(jī)載機(jī)電公共設(shè)備裝機(jī)后的電纜導(dǎo)通特性、配電功率裝置供電功能、傳感器性能、綜合管理計(jì)算機(jī)與其它相關(guān)系統(tǒng)通信狀態(tài)的自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套地面測(cè)試用途的測(cè)試系統(tǒng)；首先明確了測(cè)試對(duì)象和測(cè)試項(xiàng)目，而后設(shè)計(jì)了硬件測(cè)試環(huán)境及其與機(jī)載設(shè)備交聯(lián)的電纜，基于LabWindows/CVI開發(fā)了軟件測(cè)試程序，將硬件與軟件集成并測(cè)試，最后進(jìn)行了應(yīng)用；結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)電公共設(shè)備進(jìn)行全面自動(dòng)化測(cè)試，準(zhǔn)確給出測(cè)試結(jié)果并生成報(bào)告，具有應(yīng)用推廣價(jià)值。

電纜導(dǎo)通；配電功率裝置；綜合管理計(jì)算機(jī)；自動(dòng)化測(cè)試；公共設(shè)備管理系統(tǒng)

0 引言

飛機(jī)機(jī)載公共設(shè)備主要包括液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)，環(huán)控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等(以下統(tǒng)稱為機(jī)電系統(tǒng))，是飛機(jī)正常、安全飛行所必須的航空機(jī)載公共設(shè)備[1-2]。機(jī)載機(jī)電系統(tǒng)電纜及產(chǎn)品裝機(jī)后，需要對(duì)電纜的導(dǎo)通特性、配電功率裝置供電功能、傳感器性能以及綜合管理計(jì)算機(jī)與其它機(jī)載系統(tǒng)通信狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。傳統(tǒng)測(cè)試電纜導(dǎo)通特性時(shí)，采用導(dǎo)通燈或萬用表測(cè)試電纜兩端間的電阻值，但由于機(jī)載電纜很多，手動(dòng)方式測(cè)量耗費(fèi)時(shí)間及人力非常大，而且準(zhǔn)確度不高。其余測(cè)試項(xiàng)目也分別通過單獨(dú)設(shè)備分項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試，沒有統(tǒng)一設(shè)備對(duì)機(jī)電公共設(shè)備進(jìn)行完整的自動(dòng)化測(cè)試。

針對(duì)手動(dòng)測(cè)試的不足，研究了自動(dòng)化測(cè)試方法。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)測(cè)試構(gòu)型和具體實(shí)施方案。最終，設(shè)計(jì)了一套測(cè)試系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試替代傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)試，即自動(dòng)完成所需測(cè)試項(xiàng)目。

1 測(cè)試場(chǎng)景分析

1.1 機(jī)載電纜導(dǎo)通測(cè)試

機(jī)載電纜導(dǎo)通特性的主要參數(shù)為其電阻值R。將被測(cè)機(jī)載電纜兩端分別與延長(zhǎng)電纜連接，2根延長(zhǎng)電纜電阻為R1和R2，在阻值為R1的延長(zhǎng)電纜一端加載恒定電流I，在阻值為R2的延長(zhǎng)電纜一端檢測(cè)電壓值U，則機(jī)載電纜電阻為：

(1)

設(shè)定門限值為R0，若R

1.2 全機(jī)配電功能測(cè)試

全機(jī)配電由配電功率裝置完成，其通過RS422與綜合管理計(jì)算機(jī)通信。因此，需模擬綜合管理計(jì)算機(jī)向配電功率裝置發(fā)送上/斷控制指令并接收其反饋的供電狀態(tài)，同時(shí)在被供電設(shè)備端檢測(cè)電壓，若被供電的設(shè)備上/斷電狀態(tài)與指令一致且電壓值在期望范圍內(nèi)，即表示其配電功能符合設(shè)計(jì)要求。

1.3 傳感器數(shù)據(jù)測(cè)試

配電功率裝置為傳感器上電后，檢測(cè)傳感器輸出的信號(hào)與期望狀態(tài)是否一致。主要電氣信號(hào)有模擬量、離散量、脈沖量等。模擬量為-10～10 V電壓信號(hào)，離散量為高/開和地/開信號(hào)，脈沖量為占空比為50%頻率為0～20 kHz的脈沖信號(hào)。

1.4 RS422數(shù)據(jù)接口測(cè)試

部分機(jī)載設(shè)備通過RS422與綜合管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，為驗(yàn)證數(shù)據(jù)接口正確性，需要對(duì)RS422的波特率、奇偶校驗(yàn)位、校驗(yàn)和以及其它ICD定義的內(nèi)容進(jìn)行全面測(cè)試。因此，需要模擬綜合管理計(jì)算機(jī)與被測(cè)設(shè)備間通過RS422收發(fā)數(shù)據(jù)、進(jìn)行通信。

1.5 綜合管理計(jì)算機(jī)1553通信測(cè)試

機(jī)電公共設(shè)備控制核心為綜合管理計(jì)算機(jī)。其通過1553總線與其它系統(tǒng)進(jìn)行通信。其中綜合管理計(jì)算機(jī)作為BC(總線控制器)，因此，需要模擬飛控、地面站、飛參等(作為RT，遠(yuǎn)程終端)以及綜檢(作為BM，總線監(jiān)視器)與綜合管理計(jì)算機(jī)通過1553進(jìn)行通信。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

測(cè)試系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分。綜合考慮使用需求、成本控制及維護(hù)升級(jí)等因素，一種可行的硬件設(shè)計(jì)方法是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)+板卡的構(gòu)型，用于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)測(cè)試功能及數(shù)據(jù)通信，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展所需附屬設(shè)備，具體設(shè)計(jì)思路如下：

1)根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景需求選擇相應(yīng)板卡;

2)選擇相匹配的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；

3)由于部分機(jī)載信號(hào)特性與板卡信號(hào)特性不一致，需考慮信號(hào)調(diào)理；

4)為預(yù)防測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)停電給測(cè)試帶來影響，需配備UPS電源；

5)將上述設(shè)備布置于機(jī)柜中，機(jī)柜體積應(yīng)盡量小，方便運(yùn)輸及使用；

6)設(shè)計(jì)延長(zhǎng)電纜，將機(jī)柜與機(jī)載設(shè)備相連，導(dǎo)線型號(hào)與機(jī)載保持一致。

綜上，硬件主要包括主控計(jì)算機(jī)、板卡、信號(hào)調(diào)理箱、UPS電源、機(jī)柜及電纜。詳細(xì)板卡信息見表1。

表1 板卡列表

各型號(hào)板卡均為工業(yè)中常用板卡，功能、性能穩(wěn)定可靠。

主控計(jì)算機(jī)為研華SYS-4U4000-7A01，主板型號(hào)為MIC-3328。UPS電源為山特3C15KS，保障外部電源斷電后測(cè)試系統(tǒng)仍能正常工作30分鐘。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

延長(zhǎng)電纜與機(jī)載電纜對(duì)接，由于電纜導(dǎo)通測(cè)試和全機(jī)配電功能測(cè)試中的機(jī)載電纜數(shù)量多，為節(jié)約硬件資源，將待測(cè)電纜連接至信號(hào)調(diào)理箱中的繼電器卡，每16通道為一組，通過繼電器卡進(jìn)行分組切換。

確定所有硬件選型后，對(duì)各個(gè)通道進(jìn)行資源分配，主要包括繼電器卡的一級(jí)分配和信號(hào)板卡的二級(jí)分配，基于分時(shí)復(fù)用原理，實(shí)現(xiàn)資源的合理分配及使用。

基于LabWindows/CVI開發(fā)應(yīng)用層軟件，安裝所有板卡的驅(qū)動(dòng)軟件，通過對(duì)各板卡的控制與管理完成各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。

2.2 工作原理

機(jī)載電纜特性測(cè)試：測(cè)試前，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)量R1和R2。測(cè)試時(shí)應(yīng)用層軟件調(diào)用GDR-3160卡輸出50 mA電流，電流輸出端繼電器卡和電壓采集端繼電器卡同時(shí)接入第1組16通道電纜，持續(xù)0.1 s后，應(yīng)用層軟件通過MIC-3716卡采集電路16通道電壓值，通過計(jì)算得出被測(cè)機(jī)電載電纜電阻值。與設(shè)定的門限值比較，最終判斷被測(cè)電纜是否通過測(cè)試，在界面顯示并生成報(bào)告。第1組16通道測(cè)試完成后，繼電器卡切換至第2組的16通道，以此類推，直至完成所有機(jī)載電纜測(cè)試。

全機(jī)供電功能測(cè)試：應(yīng)用層軟件按照機(jī)載ICD規(guī)定，通過BST23208卡向配電功率裝置發(fā)送設(shè)備上電控制指令同時(shí)采集反饋的供電狀態(tài)，繼電器卡同時(shí)接入第1組16通道電纜，0.1 s后通過BST-31201采集電壓，判斷電壓是否在期望范圍內(nèi)。而后，再向配電功率裝置發(fā)送設(shè)備斷電控制指令，0.1 s后通過BST-31201采集電壓，判斷電壓是否在期望范圍內(nèi)，在界面顯示并生成報(bào)告。第1組16通道測(cè)試完成后，繼電器卡切換至第2組的16通道，以此類推，直至完成所有設(shè)備的上/斷電測(cè)試。

傳感器數(shù)據(jù)測(cè)試：通過BST23208卡向配電功率裝置發(fā)送傳感器上電控制指令，通過MIC-3716、GDR-3151、AECCT-8采集傳感器輸出的模擬量、離散量和脈沖量信號(hào)，根據(jù)傳感器所處環(huán)境，確定合格判據(jù)，將測(cè)試結(jié)果與合格判據(jù)比較得出結(jié)果，在界面顯示并生成報(bào)告。

RS422數(shù)據(jù)接口測(cè)試[3-4]：通過BST23208卡向帶有RS422數(shù)據(jù)接口的機(jī)載產(chǎn)品按照機(jī)載ICD格式要求發(fā)送數(shù)據(jù)并接收反饋狀態(tài)，通過調(diào)整周期、波特率、校驗(yàn)位、校驗(yàn)和等內(nèi)容，驗(yàn)證RS422數(shù)據(jù)接口是否正確。

綜合管理計(jì)算機(jī)1553通信測(cè)試[5-6]：綜合管理計(jì)算機(jī)作為1553總線的BC，測(cè)試系統(tǒng)作為RT/BM模擬飛控、地面站、綜檢等機(jī)載設(shè)備。測(cè)試系統(tǒng)按照機(jī)載ICD格式發(fā)送數(shù)據(jù)/解析數(shù)據(jù)，1553網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 1553網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 測(cè)試軟件界面

根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景需求，測(cè)試系統(tǒng)軟件功能劃分為啟動(dòng)自檢、用戶權(quán)限管理、新建保存與查詢測(cè)試項(xiàng)目、報(bào)表式自動(dòng)測(cè)試、面板式實(shí)時(shí)監(jiān)控。

基于LabWindows/CVI開發(fā)了測(cè)試軟件程序[7-8]，利用其用戶界面庫函數(shù)可以很方便地創(chuàng)建和控制GUI。新建與查詢測(cè)試項(xiàng)目界面見圖3。另外，為實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)、過程中數(shù)據(jù)，還開發(fā)了實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，界面見圖4。

圖3 新建與查詢測(cè)試項(xiàng)目界面

圖4 實(shí)時(shí)監(jiān)控界面

實(shí)時(shí)監(jiān)控界面主要通過燈、曲線、數(shù)值等方式直觀顯示數(shù)據(jù)。

3.2 測(cè)試軟件工作流程

通過分析測(cè)試需求，得出了測(cè)試軟件工作流程，見圖5。

圖5 軟件工作流程圖

測(cè)試過程主要包括系統(tǒng)登陸、選擇測(cè)試項(xiàng)目、通道分配、板卡操作、輸出結(jié)果/打印報(bào)告。

3.3 自動(dòng)測(cè)試框架設(shè)計(jì)

為方便軟件后期升級(jí)/維護(hù)，對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。有設(shè)計(jì)變更時(shí)，僅需對(duì)相應(yīng)模塊進(jìn)行適應(yīng)性更改即可，自動(dòng)測(cè)試框架中模塊包括：表格界面、配置界面、測(cè)試主引擎、測(cè)試項(xiàng)參數(shù)表、數(shù)據(jù)采集模塊、板卡功能封裝、初始化模塊、復(fù)位模塊、系統(tǒng)自檢測(cè)模塊等。

4 測(cè)試過程及結(jié)果

4.1 測(cè)試過程

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)機(jī)載機(jī)電公共設(shè)備的測(cè)試效果，進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。對(duì)全機(jī)供電功能測(cè)試項(xiàng)目的驗(yàn)證性試驗(yàn)進(jìn)行闡述。將延長(zhǎng)電纜兩端分別連接航插和測(cè)試系統(tǒng)機(jī)柜后面板，其中部分傳感器/設(shè)備不參加試驗(yàn)。啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，登陸用戶界面，選擇測(cè)試項(xiàng)目，初始化板卡，在測(cè)試界面點(diǎn)擊“開始檢查”，應(yīng)用軟件自動(dòng)調(diào)用相關(guān)板卡并自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試過程，通過報(bào)告顯示界面查看測(cè)試結(jié)果。另外，還可以通過點(diǎn)擊“獨(dú)立測(cè)試”對(duì)單項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試。

4.2 測(cè)試結(jié)果

全機(jī)供電功能測(cè)試顯示界面共有7個(gè)標(biāo)簽頁，如圖6所示，每個(gè)標(biāo)簽頁對(duì)應(yīng)1個(gè)機(jī)電系統(tǒng)，如液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)，環(huán)控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等。結(jié)果顯示，第4個(gè)標(biāo)簽頁顯示，此頁共測(cè)試了48項(xiàng)，其中14項(xiàng)(第3、4、7、8、11、12、19、23、24、27、28、31、32、33行)未通過，由于條件限制，15項(xiàng)未測(cè)試。經(jīng)與機(jī)上設(shè)備對(duì)比，未通過項(xiàng)目為相應(yīng)機(jī)上設(shè)備未安裝，通過的項(xiàng)目與被測(cè)設(shè)備上/斷電期望工作狀態(tài)一致。

圖6 全機(jī)供電功能測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)束語

試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)電公共設(shè)備進(jìn)行全面自動(dòng)化測(cè)試，準(zhǔn)確給出測(cè)試結(jié)果并生成報(bào)告，節(jié)約了人力、時(shí)間等資源，提高了測(cè)試效率。資源分配時(shí)預(yù)留了備用通道(占總通道數(shù)20%)，并且基于框架式結(jié)構(gòu)編程，使得設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。

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Research of Automatic Test Technology for Utility Management System

Liu Qingjie, Jiang Xiangle, Ren Jie, Ai Suxiao, Xu Wei

(AVIC Chengdu Aircraft Industrial (Group) Co.,Ltd, Chengdu 610092,China)

To research on automatic testing technology, which includes cable breakover character, PDD (power distribution device) function of power supply, sensor performance, the communication state between IMC (integrated manage computer) and onboard relevant system, when the UMS (Utility Management System) equipment after installed, a set of ground testing system was designed. Test object and project were identified, then both hardware testing environment and the cable cross-linked with relevant equipment were designed. Testing software was developed based on LabWindows/CVI. Hardware and software were integrated and tested, and applied finally. The result shows, the testing system can carry overall automated testing on the equipment of UMS. After that, correct testing result and report were given. It has application and promotion value.

cable breakover;PDD; IMC; automated testing; UMS

2015-11-26；

2016-01-03。

劉慶杰(1986-)，男，河北唐山人，工學(xué)碩士，工程師，主要從事機(jī)載機(jī)電系統(tǒng)控制仿真方向的研究。

1671-4598(2016)06-0012-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.06.003

TP311

A