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        某型飛機(jī)起動(dòng)箱檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究

        2021-06-10 01:37:46萬(wàn)晶晶
        中國(guó)設(shè)備工程 2021年10期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備設(shè)計(jì)觸摸屏繼電器

        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。

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