李開靜

（國營長風電子科技有限責任公司 ，甘肅　蘭州 730070）

某引進裝備國產(chǎn)化故障診斷測試設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計

李開靜

（國營長風電子科技有限責任公司 ，甘肅蘭州 730070）

該系統(tǒng)采取“通用平臺+專用儀器儀表+專用適配器”的模式進行設(shè)計；通過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裝備產(chǎn)品的故障診斷、分系統(tǒng)的故障診斷及平臺的計量和校驗工作。

自動檢測設(shè)備；LXI總線；被測產(chǎn)品；測試適配器；用戶界面；VPC接口。

現(xiàn)代雷達裝備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，尤其對引進雷達的診斷會更加具有針對性，由于沒有可以參考的模型，完全依靠自我創(chuàng)新，但仍具有明顯的層次性特點，即可按整機系統(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展。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次性，勢必使故障也具有層次性的特點。

長期以來，引進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，外國軍工企業(yè)向國外用戶提供零配件必須經(jīng)國防出口公司批準，審批手續(xù)復(fù)雜，審批相關(guān)文件的時間長，造成維修拖延時間較長。武器裝備引進后，一般外國的工程師不能隨機前往引進裝備所在國長期駐留，買了引進武器的國家如遇到維護難題時，需要再從引進國邀請工程師前來指導(dǎo)、維修，而審批程序又是非常復(fù)雜。

鑒于上述原因，引進入我國的武器裝備，在維修和測試方面依賴原產(chǎn)國的測試設(shè)備及專家。為克服引進裝備的維修技術(shù)的局限性，保障部隊戰(zhàn)斗值班和日常練習訓(xùn)練需求，適應(yīng)軍方提出的引進裝備國內(nèi)一體化保障要求，利用長風廠的專家智能庫進行反解反繪，增加一些專用儀器，結(jié)合引進裝備的結(jié)構(gòu)和故障特點，研制了一種引進裝備國產(chǎn)化故障診斷測試設(shè)備系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完成3種型號的引進裝備的測試、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、專家系統(tǒng)、專用平臺和專用適配器等技術(shù)有機結(jié)合，對被測產(chǎn)品進行快速、準確地故障定位。性能試驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能實現(xiàn)對復(fù)雜形式故障快速、精準地進行診斷，并能故障定位到模塊。

1　系統(tǒng)組成

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

1.1硬件系統(tǒng)設(shè)計

該系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括：主控機柜、電源機柜、測試機柜、綜合機柜、分系統(tǒng)測試機柜1、分系統(tǒng)測試機柜2和VPC接口的設(shè)計。

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

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

電源機柜為被測產(chǎn)品測試提供電源。電源機柜中的智能PDU接收來自主控機柜的智能PDU輸出的按鈕信號，并根據(jù)預(yù)設(shè)的指令動作。綜合機柜內(nèi)部安裝信號源；信號源的控制由機柜內(nèi)預(yù)留的LXI總線和RS232串口進行控制。

測試機柜能夠為被測產(chǎn)品提供激勵信號并采集被測產(chǎn)品輸出的信號。測試機柜采用PXI機箱及嵌入式控制器，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。

測試機柜中VPC接口由25個槽位的VPC適配器接口接收器（ICA）組成，ICA信號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)擴展。分系統(tǒng)測試機柜1所含的儀表包括：頻譜儀、信號源和備件箱組成。分系統(tǒng)測試機柜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

該系統(tǒng)采用可視化編程工具 VisualStudio 2005作為前端開發(fā)程序工具開發(fā)。根據(jù)測試流程進行開發(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。開發(fā)環(huán)境包括：用戶界面開發(fā)；測試流程開發(fā)；資源配置設(shè)計。

儀器驅(qū)動程序采用IVI規(guī)范，儀器控制命令滿足SCPI規(guī)范要求。驅(qū)動程序包括兩個部分：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、動作/狀態(tài)、數(shù)據(jù)、實用和關(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)共同實現(xiàn)完整的測試和測量操作。儀器驅(qū)動程序的部件函數(shù)包括：初始化、配置、動作/狀態(tài)、數(shù)據(jù)、實用和關(guān)閉等功能函數(shù)。初始化函數(shù)是訪問儀器驅(qū)動程序時調(diào)用的第一個函數(shù)，它被用于初始化軟件連接。配置函數(shù)是一些軟件程序，它對儀器進行配置，以便執(zhí)行所希望的操作。作用/狀態(tài)函數(shù)使儀器執(zhí)行一項操作或者報告正在執(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)，激勵輸出信號或報告測量結(jié)果。數(shù)據(jù)函數(shù)是用來從儀器取回數(shù)據(jù)或向儀器發(fā)送數(shù)據(jù)。實用函數(shù)包括許多標準的儀器操作，如復(fù)位、自檢、錯誤查詢、錯誤處理、驅(qū)動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試任務(wù)的高級函數(shù)，在大部分情況下，這些例行程序通過配置、觸發(fā)和從儀器讀取數(shù)據(jù)來完成整個測試操作。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)的類型看出，初始化函數(shù)、關(guān)閉函數(shù)以及實用函數(shù)是所有VPP儀器驅(qū)動程序都必須包含的，屬于儀器的通用函數(shù)部分。配置函數(shù)、動作/狀態(tài)函數(shù)以及數(shù)據(jù)函數(shù)是每個儀器驅(qū)動程序的不同部分，屬于儀器的特定函數(shù)部分。

該系統(tǒng)的測試軟件有手動測試、自動測試和單元抽測的功能。在對測試項目自動測試中，測試程序進行判斷，滿足要求的項目，在其測試結(jié)果框判斷為“合格”，否則判為“不合格”，當有故障時，會在測試界面上彈出專家診斷界面，將可能出現(xiàn)的故障點指示出來，便于技術(shù)人員進一步定位和排除故障。測試的參數(shù)結(jié)果能夠保存和打印。

1.3功能實現(xiàn)

整機自動測試與故障診斷部分具有自動測試和故障診斷功能，在對測試項目自動測試中，測試程序根據(jù)技術(shù)要求進行判斷，滿足要求的項目，在其測試結(jié)果框判斷為“合格”，否則判為“不合格”，當有故障時，會在測試界面上彈出專家診斷界面，將可能出現(xiàn)的故障點指示出來，便于技術(shù)人員進一步定位故障和排除故障。

測試診斷程序開始執(zhí)行時，測試程序根據(jù)程序流程自上而下開始執(zhí)行，并對導(dǎo)引頭各個參數(shù)進行測試，可以將測試結(jié)果同時在人機界面上顯示出來，并對測試數(shù)據(jù)或故障點的數(shù)據(jù)上報到數(shù)據(jù)庫中進行保存。

對測試診斷的結(jié)果，測試程序能夠作出判斷，并將判斷結(jié)果和測試數(shù)據(jù)在自動化測試界面顯示出來。測試的結(jié)果能夠保存在數(shù)據(jù)庫中。

通過測試界面，可以將導(dǎo)引頭的各個測試單元和測試項目進行單獨測試和診斷，測試診斷的結(jié)果可以傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫并保存。

自動測試界面上可以將導(dǎo)引頭當前工作狀態(tài)直觀地顯示出來。每一種狀態(tài)均設(shè)置狀態(tài)指示，在每個圖標的下方，標注該圖標所指示的導(dǎo)引頭狀態(tài)含義。直觀的圖形界面便于技術(shù)人員的觀測和監(jiān)控。

在測試界面上設(shè)置有測試診斷進度的進度條顯示，同時測試到某個項目時能夠醒目的顯示測試項目的名稱。

在測試過程中，發(fā)現(xiàn)有故障時，在測試界面上彈出專家故障診斷對話框，列舉出可能的故障點，并詢問是否繼續(xù)。

說明：如果出現(xiàn)潛在危險比較大的故障時，程序會自動終止測試診斷程序，同時發(fā)出切斷導(dǎo)引頭供電指令，隔離故障，待故障徹底排除后，方可重新開機。

在進入自動測試診斷界面之前，要求輸入口令，口令正確，則進入診斷程序；如果輸入口令錯誤，則無法進入診斷與檢測程序。

被測產(chǎn)品的自動測試用戶界面如圖2所示。

圖2　被測產(chǎn)品自動測試界面

2　結(jié)束語

本文從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，詳細論述了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計組成。該系統(tǒng)的成功研制，不僅對自動檢測維修設(shè)備的開發(fā)具有指導(dǎo)意義，更重要的是對引進裝備產(chǎn)品國產(chǎn)化故障診斷設(shè)備的研制發(fā)展有極大的促進作用。實踐證明，該設(shè)計對系統(tǒng)資源進行整合、重組、共享，完成不同型號引進裝備產(chǎn)品的整機和分系統(tǒng)的檢測和故障診斷，避免資源重復(fù)開發(fā)和浪費，在可移植性上具有良好的科研效益，具有極強的可行性和實用性，為引進裝備的自主維護和保養(yǎng)提供了可靠的保障。

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

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

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

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