郝云虎，李 強(qiáng)，張賢周

(中國人民解放軍第四三二八工廠，山西 長(zhǎng)治 046011)

隨著一些先進(jìn)裝備的服役期限進(jìn)入后期階段，裝備本身及其部件出現(xiàn)故障的概率增加，對(duì)部隊(duì)相關(guān)單位的裝備保障能力提出了更高的要求。為了保障武器系統(tǒng)的可靠性、維修性和戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，發(fā)揮其應(yīng)有的戰(zhàn)斗力，就需要保障部門針對(duì)性地運(yùn)用高效的設(shè)備和方法來確保武器系統(tǒng)可靠運(yùn)行。研制測(cè)試設(shè)備是一種有效的應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)可以將修理保障經(jīng)驗(yàn)融入到測(cè)試系統(tǒng)中，完成測(cè)試系統(tǒng)的集成化，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備的快速故障診斷，提高對(duì)裝備的臨時(shí)搶修和應(yīng)急以及機(jī)動(dòng)保障能力。采用LabWindows/CVI進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)，具有界面友好、操作簡(jiǎn)便、開發(fā)周期短、效率高等特點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測(cè)試測(cè)量分析和數(shù)據(jù)顯示等方面[1]。

1 綜合控制單元簡(jiǎn)介

該型綜合控制單元是某裝備電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，它主要用于實(shí)現(xiàn)各電子部件間的各種信號(hào)傳輸控制、各電子設(shè)備的供電控制及實(shí)現(xiàn)供電和信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)序控制。

綜合控制單元信號(hào)特征分類：

1) 開關(guān)量信號(hào)：包括向綜合控制單元發(fā)出的控制信號(hào)，以及控制單元反饋的狀態(tài)信號(hào)；

2) 模擬量信號(hào)：包括綜合控制單元反饋至裝備的各種電壓信號(hào)，以及由裝備輸入至控制單元的模擬激勵(lì)信號(hào)。

綜合控制單元測(cè)試需求類別有：電路電壓輸出信號(hào)測(cè)試；各供電電路初始狀態(tài)測(cè)試；各個(gè)繼電器最小吸合電壓測(cè)試；各個(gè)繼電器最大吸合電壓測(cè)試；各供電電路帶載工作狀態(tài)測(cè)試；綜合控制單元工作時(shí)序狀態(tài)正常測(cè)試。

2 測(cè)試臺(tái)硬件構(gòu)成

硬件平臺(tái)由工控機(jī)、PCI板卡、調(diào)理箱、直流電電源等組成。如圖1所示。

圖1 最小系統(tǒng)電路

工控機(jī)使用研華610H型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是測(cè)試臺(tái)的中心控制單元，集工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)控制與通訊技術(shù)以及嵌入式操作系統(tǒng)于一體。數(shù)據(jù)采集采用研華PCI-1747U模擬量輸入卡，采集綜合控制單元各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電壓，提供物理檢測(cè)診斷資源，完成32路差分模擬量輸入、輸入電壓0～10 V、0～5 V、0～2.5 V、0～1.25 V等功能；數(shù)字量輸入卡采用研華PCI-1754，作為綜合控制單元測(cè)試離散量信號(hào)輸入模塊，完成64路隔離數(shù)字量輸入的功能；繼電器開關(guān)卡采用縱橫測(cè)控PCI-JV25517開關(guān)模塊，作為測(cè)試臺(tái)控制信號(hào)和反饋信號(hào)的輸入輸出控制模塊，實(shí)現(xiàn)通道的靈活選擇與控制，PCI-JV25517采用單刀雙擲繼電器開關(guān)控制完成64通道繼電器開關(guān)模塊的功能。適配器是被測(cè)對(duì)象與測(cè)試資源之間提供電子、電氣和機(jī)械連接的一個(gè)或一系列裝置，可以包括測(cè)試資源中并不具備的適當(dāng)激勵(lì)和負(fù)載，測(cè)試資源通過適配器直接與測(cè)試對(duì)象連接，適配器除提供連接通道以外，還完成形成控制指令或激勵(lì)信號(hào)，將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行梳理、歸類，分別送到相應(yīng)測(cè)試資源，被測(cè)對(duì)象輸出的多路模擬量信號(hào)在適配器內(nèi)進(jìn)行幅值調(diào)理，達(dá)到數(shù)據(jù)采集卡采集要求。直流電源選用航天長(zhǎng)峰直流電源模塊，為一體化開關(guān)電源。

3 測(cè)試臺(tái)基本工作原理

3.1 測(cè)試臺(tái)信號(hào)控制原理

電信號(hào)從連線形式上分成激勵(lì)和響應(yīng)兩類信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)由電源產(chǎn)生并通過繼電器開關(guān)板卡選通實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序，經(jīng)過信號(hào)適配器輸出給被測(cè)對(duì)象；響應(yīng)信號(hào)是被測(cè)對(duì)象的輸出信號(hào)，經(jīng)過適配器轉(zhuǎn)換給信號(hào)采集板卡。如圖2所示。

圖2 測(cè)試信號(hào)連接/控制基本原理

3.2 基本測(cè)試工作過程

首先啟動(dòng)軟件平臺(tái)，進(jìn)行系統(tǒng)資源掃描和系統(tǒng)自檢，進(jìn)入預(yù)備狀態(tài)。

啟動(dòng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，選擇測(cè)試項(xiàng)目，在進(jìn)行測(cè)試之前，測(cè)試系統(tǒng)先進(jìn)行硬件測(cè)試資源識(shí)別和被測(cè)對(duì)象識(shí)別，確認(rèn)測(cè)試資源、適配器和被測(cè)對(duì)象三者一致，允許加電測(cè)試，啟動(dòng)測(cè)試工作狀態(tài)。按照測(cè)試項(xiàng)目確定的測(cè)試流程，測(cè)試系統(tǒng)控制測(cè)試資源向被測(cè)對(duì)象發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，然后從被測(cè)對(duì)象上采集相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)，轉(zhuǎn)變成數(shù)字結(jié)果通過總線發(fā)送給測(cè)試系統(tǒng)，由測(cè)試程序的數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析處理，給出相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試過程全自動(dòng)化操作。

圖3 基本測(cè)試原理示意

3.3 基本測(cè)試方法

根據(jù)測(cè)試對(duì)象的信號(hào)特征以及測(cè)試流程，設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路；對(duì)由綜合控制單元產(chǎn)生的反饋信號(hào)進(jìn)行處理，輸入到工控機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)測(cè)試對(duì)象的測(cè)試；同時(shí)控制激勵(lì)信號(hào)按照時(shí)序輸入到綜合控制單元。適配器主要完成激勵(lì)信號(hào)對(duì)測(cè)試對(duì)象的時(shí)序輸入，以及對(duì)反饋信號(hào)的采集處理，信號(hào)采集如圖4所示。

圖4 信號(hào)采集電路示意

4 軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)采用NI LabWindows/CVI平臺(tái)，LabWindows/CVI是NI公司推出的交互式C語言開發(fā)平臺(tái)，其將功能強(qiáng)大、使用靈活的C語言平臺(tái)與用于數(shù)據(jù)采集分析和顯示的測(cè)試控制專業(yè)工具有機(jī)地結(jié)合起來，利用它的集成化開發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數(shù)面板和豐富的庫函數(shù)，大大地增強(qiáng)了C語言的功能，為熟悉C代碼的程序開發(fā)人員開發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用軟件提供了理想的軟件開發(fā)環(huán)境[2-4]。

圖5 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主界面

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件的功能模塊有：系統(tǒng)自檢；測(cè)試參數(shù)的裝訂；按測(cè)試步驟、項(xiàng)目完成對(duì)綜合控制單元的測(cè)試；根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行故障的自動(dòng)診斷、定位；測(cè)試系統(tǒng)用戶的管理；顯示和打印測(cè)試結(jié)果；建立測(cè)試數(shù)據(jù)庫。

圖6 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)使用流程圖

測(cè)試臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)操作模塊主要由人機(jī)界面模塊(主界面)(如圖5所示)、自檢測(cè)模塊、計(jì)量模塊、綜合控制單元自動(dòng)測(cè)試模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、幫助說明模塊、用戶管理模塊等組成。如圖6所示自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)工作流程。

5 結(jié)束語

完成開發(fā)的該型綜合控制單元測(cè)試臺(tái)是一套綜合化、數(shù)字化總線式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，符合標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的未來發(fā)展方向[5]；測(cè)試臺(tái)及測(cè)試流程滿足修理廠對(duì)該型綜合控制單元工廠維修的需求；最大限度地采用了市場(chǎng)上的最新技術(shù)及成熟產(chǎn)品，確保了系統(tǒng)的可靠性和維修性；自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)操作使用簡(jiǎn)便，邏輯性強(qiáng)，人機(jī)界面良好；硬件布局、系統(tǒng)布線、電源接口、接地方式等合理規(guī)劃符合ATE系統(tǒng)電磁兼容性技術(shù)方面的要求。LabWindows/CVI功能全面且具備更多有效的調(diào)試功能，可以幫助工程師在開發(fā)程序時(shí)提高軟件設(shè)計(jì)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性[6]。

[1] 張秋菊,劉珍陽.航空電子自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2006(6):45-49.

[2] 白渚銓,張曉明,王宇，等.基于LabWindows/CVI的數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2015(4):30-32.

[3] 王建新.LabWindows/CVI測(cè)試技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[4] 龐麗娟,陶小亮.基于LabWindows/CVI的測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)與研究[J].國外電子測(cè)量技術(shù),2014(6):78-80.

[5] 趙冬艷.軍用測(cè)試設(shè)備需求與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù),2011(2):45-48.

[6] 陳矯陽,陳楸,劉桓龍.基于LabWindows/CVI多線程數(shù)據(jù)采集的研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2008(9):2459-2461.