萬(wàn)晶晶

（國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

某型飛機(jī)機(jī)載起動(dòng)箱設(shè)備，是我空軍目前裝備的某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)設(shè)備，主要用于燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)，在地面維護(hù)中一直沒(méi)有操作較簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度較高的檢測(cè)設(shè)備。傳統(tǒng)的起動(dòng)箱維護(hù)的主要方法是將修理過(guò)的起動(dòng)箱裝配到飛機(jī)上使用，或者在地面進(jìn)行手動(dòng)檢測(cè)設(shè)備操作檢查，觀察其工作性能是否正常。由于起動(dòng)箱需要檢查的信號(hào)較多，在地面使用手動(dòng)檢測(cè)設(shè)備檢查時(shí)，需要撥動(dòng)較多的開(kāi)關(guān)，且需要觀察多個(gè)指示燈是否指示正常，對(duì)人員的操作能力和觀察能力都提出了較高的要求，且長(zhǎng)時(shí)間使用容易造成人員疲勞甚至誤判，設(shè)備使用具有一定的局限性。而如果將修理過(guò)的起動(dòng)箱裝配到飛機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，如果起動(dòng)箱內(nèi)部有修理時(shí)未發(fā)現(xiàn)的故障，將很有可能在通電時(shí)損壞起動(dòng)箱，甚至燒毀機(jī)上與其相連的其他機(jī)載設(shè)備。

在這種情況下，在飛機(jī)的日常維護(hù)和大修中，亟需一種在地面檢測(cè)起動(dòng)箱性能的檢測(cè)設(shè)備，能夠在離機(jī)狀態(tài)對(duì)起動(dòng)箱進(jìn)行檢測(cè)，且要做到設(shè)備操作簡(jiǎn)潔、提示清晰，對(duì)人員無(wú)需過(guò)高的要求即能完成整套測(cè)試工作，保證起動(dòng)箱的各項(xiàng)性能參數(shù)符合要求，本文即提出了該種類型起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法。本文所提出的某型飛機(jī)起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，是屬于一種飛機(jī)機(jī)電一體化檢測(cè)設(shè)備的開(kāi)發(fā)方法，是一種某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)箱地面檢測(cè)設(shè)備的開(kāi)發(fā)方法，是目前該系列機(jī)型中自動(dòng)化程度最高和報(bào)警信息最全面的一種起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備的開(kāi)發(fā)方法，且通過(guò)該設(shè)備便于故障點(diǎn)定位，提供排故參考依據(jù)，更快地定位和排除故障。

1 功能設(shè)計(jì)

某型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備，包括操作面板、參數(shù)檢測(cè)模塊、加電控制模塊、判斷模塊、顯示模塊和嵌入的自動(dòng)測(cè)試程序。

操作面板包括指示燈、觸摸屏、電壓表、電流表、保險(xiǎn)絲、兩個(gè)電源開(kāi)關(guān)。指示燈用于起動(dòng)箱檢測(cè)過(guò)程中的信號(hào)正確性判斷；觸摸屏用于人機(jī)交互、并提供簡(jiǎn)潔明了的測(cè)試結(jié)果；電壓表、電流表用于監(jiān)測(cè)測(cè)試過(guò)程中的電壓、電流波動(dòng)，防止過(guò)壓、過(guò)流造成設(shè)備與產(chǎn)品的損傷；保險(xiǎn)絲有效地對(duì)檢測(cè)時(shí)部分線路故障進(jìn)行隔離；兩個(gè)電源開(kāi)關(guān)，一個(gè)為起動(dòng)箱供電開(kāi)關(guān)，為起動(dòng)箱提供檢測(cè)電壓，另一個(gè)為檢測(cè)設(shè)備供電開(kāi)關(guān)，為檢測(cè)設(shè)備提供工作電壓，兩路電壓獨(dú)立工作，隔離起動(dòng)箱與檢測(cè)設(shè)備電路異常引起損傷交聯(lián)，避免檢測(cè)時(shí)互干擾。

參數(shù)檢測(cè)模塊用于檢測(cè)起動(dòng)箱的輸出狀態(tài)信號(hào)，主要包括繼電器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)的通斷信號(hào)，起動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火附件信號(hào)，排氣門電動(dòng)機(jī)構(gòu)工作信號(hào)，和內(nèi)部供電、顯示板、計(jì)數(shù)器和其他的中間狀態(tài)信號(hào)，將相應(yīng)輸出端輸出電壓信號(hào)，通過(guò)信號(hào)生成與分析模塊，判斷這些信號(hào)輸出是否正常，并給出相應(yīng)的故障信息和用指示燈顯示。

加電控制模塊能提供起動(dòng)箱進(jìn)入工作狀態(tài)所需的電壓信號(hào)，通過(guò)信號(hào)生成與分析模塊，模擬生成輸入電壓信號(hào)，主要包括狀態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)綜合調(diào)節(jié)器信號(hào)、計(jì)時(shí)器信號(hào)、離合器信號(hào)、速度信號(hào)、起動(dòng)方式信號(hào)、負(fù)線信號(hào)、溫度、油壓、信號(hào)，對(duì)起動(dòng)箱進(jìn)行加電。

判斷模塊主要用于分析采集起動(dòng)箱的輸出信號(hào)是否正常，對(duì)起動(dòng)箱不同的工作狀態(tài)在不同的接口輸出的信號(hào)，通過(guò)采集該信號(hào)，并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后，對(duì)比預(yù)先加載于判斷模塊處理器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)數(shù)據(jù)，從而判斷出該輸出信號(hào)是否正確。

操作面板按功能可以分為兩部分，一部分是位于設(shè)備面板上部的兩排LED燈泡，可以實(shí)時(shí)地顯示檢測(cè)信號(hào)的狀態(tài)，提供直觀的信號(hào)狀態(tài)顯示，另一部分是通過(guò)顯示模塊在觸摸屏上顯示檢測(cè)結(jié)果，兩部分互為熱備份。

觸摸屏的另一個(gè)功能是人機(jī)對(duì)話，可選擇進(jìn)行起動(dòng)箱自動(dòng)測(cè)試和手動(dòng)測(cè)試。

自動(dòng)測(cè)試。通過(guò)觸摸屏的界面選擇，選擇自動(dòng)測(cè)試項(xiàng)，即可起動(dòng)加載設(shè)備內(nèi)部的完整測(cè)試流程，測(cè)試過(guò)程中無(wú)需人為干預(yù)，即可按照預(yù)定的檢測(cè)程序進(jìn)行加電和檢測(cè)起動(dòng)箱輸出信號(hào)和內(nèi)部單元工作狀態(tài)，檢測(cè)完畢后，得出檢測(cè)結(jié)果是否合格的信息顯示到觸摸屏。

手動(dòng)測(cè)試。通過(guò)觸摸屏的界面選擇，選擇手動(dòng)測(cè)試項(xiàng)，可人為選擇分步測(cè)試程序。在起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，將所有檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行分類，以盡量詳細(xì)地測(cè)量每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目，達(dá)到檢測(cè)與故障定位更準(zhǔn)確的目的。選擇時(shí)，通過(guò)點(diǎn)選相應(yīng)的分級(jí)目錄，即可選擇各個(gè)測(cè)試項(xiàng)，加載與其對(duì)應(yīng)的測(cè)試程序，測(cè)試完畢，給出檢測(cè)結(jié)果顯示到觸摸屏。

圖1為起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備原理框圖，電纜實(shí)現(xiàn)對(duì)起動(dòng)箱的加電和檢測(cè)，各個(gè)板卡實(shí)現(xiàn)加電控制信號(hào)和檢測(cè)采集信號(hào)。

2 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)起動(dòng)箱的輸入輸出接口需求，采用微型控制器組合套件作為信號(hào)生成與分析模塊，該模塊以SR9050作為母板，SR9160為CPU板卡，I/O口擴(kuò)展選定采用兩塊SR9205和一塊SR9210接口板卡的搭配方式，共形成40路輸入接口、32路輸出接口，滿足起動(dòng)箱檢測(cè)需求。

圖1 起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)原理框圖

根據(jù)微型控制器組合套件的數(shù)字電路與起動(dòng)箱內(nèi)部模擬信號(hào)的關(guān)系，自行設(shè)計(jì)制作了A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)計(jì)的主要思想是使用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路之間的隔離與控制。在實(shí)現(xiàn)起動(dòng)箱的控制信號(hào)時(shí)，通過(guò)編寫(xiě)相應(yīng)的程序，使微型控制器執(zhí)行在相應(yīng)端口輸出高低電平，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)繼電器觸點(diǎn)的閉合與斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)電路的通斷，模擬機(jī)上各個(gè)機(jī)載設(shè)備對(duì)起動(dòng)箱電壓信號(hào)的輸入；在檢測(cè)信號(hào)時(shí)，通過(guò)在與起動(dòng)箱連接的檢測(cè)線路上接入繼電器和LED燈泡，當(dāng)起動(dòng)箱的該線路上具有電壓信號(hào)時(shí)，就能控制繼電器的閉合與斷開(kāi)，一方面可以點(diǎn)亮LED燈泡；另一方面，繼電器的觸點(diǎn)接在I/O板卡的輸入端，實(shí)現(xiàn)了I/O口上高低電平的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)了處理器對(duì)信號(hào)狀態(tài)的讀入，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的判讀，實(shí)現(xiàn)了余度控制下的起動(dòng)箱的各項(xiàng)狀態(tài)的監(jiān)控。輸入與輸出接口均采用了繼電器隔離，既保證了電路的正常工作，又降低了電路的硬件需求，并杜絕了電路損傷的連鎖反應(yīng)，保護(hù)了硬件設(shè)施。通過(guò)該轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)的生成與檢測(cè)。

微型控制器組合套件外部接口采用RS-232/485接口，用來(lái)連接外接液晶顯示屏或數(shù)據(jù)下載線，液晶顯示屏采用8英寸彩色液晶顯示屏，便于顯示起動(dòng)箱檢測(cè)結(jié)果與報(bào)警信息提示，簡(jiǎn)潔直觀，方便開(kāi)發(fā)使用。

3 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)起動(dòng)箱本身的功能檢測(cè)需求以及在機(jī)上的使用狀態(tài)，將起動(dòng)箱的所有需檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行分類，以盡量詳細(xì)地測(cè)量每個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目，達(dá)到檢測(cè)與故障定位更準(zhǔn)確的目的。

利用微型控制器支持的編程語(yǔ)言根據(jù)硬件架構(gòu)和起動(dòng)箱檢測(cè)流程，編制專用的測(cè)試軟件程序。該測(cè)試程序以最小化的單步測(cè)試為基點(diǎn)，編制各個(gè)測(cè)試函數(shù)，然后，進(jìn)行相應(yīng)的組合，以達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)起動(dòng)箱的單步測(cè)試、自動(dòng)測(cè)試、選擇測(cè)試等功能，選擇性較強(qiáng)，特別是對(duì)于一些需要提供信號(hào)較多的測(cè)試步驟，解決了人工測(cè)量時(shí)既需要不停地掰開(kāi)關(guān)，又要檢查信號(hào)燈容易造成人為誤差的難題，以較快捷的方式實(shí)現(xiàn)了整個(gè)性能參數(shù)的檢測(cè)，并且在檢測(cè)遇到故障時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)提供全面的報(bào)警信息，為故障的排除提供精確的定位，故障信息通過(guò)8英寸觸摸屏顯示，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)話控制，方便直觀。

圖2為起動(dòng)箱的軟件設(shè)計(jì)流程圖，在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，分為自動(dòng)測(cè)試和手動(dòng)測(cè)試，其中，手動(dòng)測(cè)試可以根據(jù)起動(dòng)箱本身的功能檢測(cè)需求，進(jìn)行各個(gè)分類的測(cè)試功能選擇。

圖2 起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)流程圖

根據(jù)起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備制作軟件流程圖，進(jìn)行操作界面的設(shè)計(jì)制作，設(shè)計(jì)出的操作界面簡(jiǎn)潔明了，全流程化界面，大小項(xiàng)分類明確、查找簡(jiǎn)便，軟件操作性強(qiáng)，有良好的人機(jī)界面，對(duì)人員技能和操作要求較低。在遇到性能檢測(cè)故障時(shí)，能夠提供全面的報(bào)警信息，報(bào)警提示信息能定位到起動(dòng)箱檢測(cè)時(shí)的最細(xì)化的測(cè)試流程，以提供排故參考。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所提出的某型飛機(jī)起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法，解決了原來(lái)的起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備可操作性差、對(duì)人員要求高、易造成人為誤差等方面的問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)在離機(jī)狀態(tài)對(duì)起動(dòng)箱進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，控制檢查起動(dòng)箱各種輸入輸出信號(hào)狀態(tài)，判斷起動(dòng)箱各項(xiàng)性能參數(shù)是否符合要求。設(shè)備具有良好的人機(jī)交互界面，操作簡(jiǎn)潔，能有效減少人為誤差，操作性大大提高。當(dāng)檢測(cè)到起動(dòng)箱性能參數(shù)與正常數(shù)據(jù)偏離時(shí)，能夠自動(dòng)出現(xiàn)報(bào)警提示信息，且報(bào)警提示信息能定位到最細(xì)化測(cè)試流程，以便于故障點(diǎn)定位，提供排故參考依據(jù)。

本文所提出的起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法，難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

第一，起動(dòng)箱的加電控制信號(hào)與各種狀態(tài)信號(hào)數(shù)量較多，選用微型控制器組合套件的形式，形成強(qiáng)大的多信道并行處理能力，滿足了起動(dòng)箱輸入輸出接口數(shù)量較多的需求。

第二，起動(dòng)箱自身無(wú)檢測(cè)結(jié)果顯示功能，且在機(jī)上檢測(cè)時(shí)顯示數(shù)據(jù)不詳盡，因此，采用連接外接液晶顯示屏和LED燈泡雙備份顯示，可以詳細(xì)地顯示檢測(cè)流程與結(jié)果，大大提高了檢測(cè)的可靠性，并且方便開(kāi)發(fā)使用。其中，液晶顯示屏為觸摸屏，還需要自行編制專門的針對(duì)起動(dòng)箱檢測(cè)流程的操作軟件和界面設(shè)計(jì)，并與單板機(jī)共同編制適當(dāng)?shù)慕涌诔绦颉?/p>

第三，檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)主要是使用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路之間的隔離與控制。在控制工作開(kāi)關(guān)和檢測(cè)信號(hào)狀態(tài)時(shí)，采用單片機(jī)輸入輸出接口驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加電電路的通斷和對(duì)信號(hào)狀態(tài)的讀入。輸入與輸出接口均采用了繼電器隔離，既保證了電路的正常工作，又降低了電路的硬件需求，并杜絕了電路損傷的連鎖反應(yīng)，保護(hù)了硬件設(shè)施。

本文所提出的起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法中的難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，可以作為典型檢測(cè)設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程的借鑒和參考。