基于PXI的模块电路检测诊断系统软件设计

栾宝宽，田华明，王传刚（海军航空工程学院青岛校区，山东　青岛　266041）

基于PXI的模块电路检测诊断系统软件设计

栾宝宽，田华明，王传刚
（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

作为设备组成部分的模块电路，为判断其性能状况并进行故障检修，需要开发基于PXI总线的检测诊断系统，而系统功能的实现主要依赖软件。结合构建的平台，设计了软件结构和软件流程，并就主要软件的实现进行了讨论。综合运用虚拟仪器、数据库、计算机通信等技术进行系统软件设计，软件结构良好，易于二次开发。

PXI；模块电路；检测诊断

0　引言

模块电路作为设备的组成部分，判断其性能状况并进行故障检修通常需要特定的工作环境。开发相应的检测诊断系统，不仅能够独立模拟模块电路的实际工作环境，而且可以提供一定的自动检测功能及维修帮助［1］。考虑到具体功能实现和维修成本，采用基于PXI总线的检测诊断系统是非常可取的，而功能的实现主要依靠软件。

1　检测诊断系统平台构建

系统采用平台化的设计理念，通过建立通用的硬件平台和软件平台，使用不同的测试接口和运行不同的应用程序模块完成相应的测试，使系统达到最优配置。系统由软件和硬件组成，系统硬件主要包括中心控制器、PXI卡式仪器、通用程控仪器、专用程控仪、测试接口［2］；系统软件包括开发环境、测试软件、维修训练软件等。其原理组成框图如图1所示。

图1　系统组成框图

检测诊断系统核心由PXI-1042机箱、PXI-8187零槽控制器、PXI-4070六位半万用表、PXI-6713模拟输出器、PXI-6602定时/计数器、PXI-5112示波器（16MB内存）［3］、PXI-2530矩阵开关以及PXI-2630端子等组成，PXI机箱组成如图2所示。

图2　PXI机箱组成图

2　检测诊断系统软件设计

软件是本系统的重要组成部分，为完成测试系统的功能，主要包括系统管理、系统自检、校验、仪器驱动、设备测试、设备故障诊断、测试数据处理及管理、数据库的管理8部分内容［4］。为实现测试软件的标准化、模块化和图形化，软件开发采用Visual Basic和Measurement Studio联合编程实现，数据库采用MS SQL Server数据库。

2.1软件结构及流程

检测诊断系统软件主要由系统管理软件、测试诊断软件、维修训练软件三大部分组成，具体可分为虚拟仪器驱动程序、测试信息库、故障知识库、测试引导信息库、维修训练知识库以及自动测试、故障诊断等模块，其结构图如图3所示。

图3　系统软件结构图

管理软件负责测试程序与数据库程序之间信息的传递与通信、信息的读取与保存、人机交互和结果处理与分析；同时还负责系统的自检，包括测试控制电路和调理电路工作状态检测，通过后可进入测试诊断程序，否则中止程序进一步执行并报告出错。

测试程序完成具体项目的测试过程控制，采用数据库技术，应用模块化的软件、测试信息、测试仪器，实现对装备的综合检测和故障的自动诊断。

维修训练软件为操作人员提供了大量的装备信息，便于装备学习和进行维修保障训练。

软件流程如图4所示。

图4　系统软件流程图

系统工作时，由中心控制器图形界面引导用户选择系统功能操作：系统测试、单元测试、故障诊断、维修训练和系统帮助。

（1）系统测试：主要完成整机系统和分系统性能或功能的测试，确定装备的质量状况，同时可对系统进行诊断，确定故障单元。

（2）单元测试：该子程序对待测单元进行故障检测。给待测单元施加必要的激励后，对单元的输出信号进行检测，以确定单元工作是否正常。若检测出待测单元存在故障，则报告并进入测试单元故障诊断程序。

（3）故障诊断：该子程序对待测单元进行故障诊断。对有故障的单元，在连接必要的测试探针后，给待测单元施加所需的激励，在故障树引导下自动对各测试孔进行检测，依据测试诊断数据库，判断各级工作是否正常。最后给出诊断结果，可将故障定位到级。

在对某单元进行测试诊断之前，必须建立与它对应的数据库。测试诊断数据库在SQL Server中开发，其内容主要包括诊断步骤、激励信号、信号类型、调理系数、测试节点、测试位置、特征范围、正确情况、错误情况和提示信息等。

（4）维修训练：在系统界面引导下，根据用户需要可查阅各种技术文档，包括维修数据、维修经验、维修记录和近导系统的工作原理。模拟故障现象并给出相应的维修规程，进行故障检测和诊断的模拟。

（5）系统帮助：提供了检测诊断系统的使用说明。

2.2部分软件设计实现

（1）单元测试模块

此模块完成的主要功能是自动完成对被测单元的测试。应用Visual Basic语言开发应用程序，通过与底层硬件控制平台交换信息，实现用户层对多种总线仪器的统一控制，从而构建起自动测试系统。软件自动测试流程如图5所示。

图5　软件自动测试流程图

（2）故障诊断模块

系统将技术较为成熟的故障树分析法作为故障诊断的基本方法，原始技术资料以故障树形式给出［5］。检测时系统首先产生待测单元激励信号，系统测试诊断程序读取数据库的某一数据，该数据包括诊断步骤、模拟激励、提示信息各项内容，然后依照数据内容对待测单元配置信号通道并采集输出信号，将结果与数据库中的信号参数范围进行比较以决定下一步骤。如此循环下去，直至检测结束，给出诊断结论。故障诊断软件工作流程如图6所示。

图6　故障诊断软件工作流程

3　结论

采用PXI技术来实现模块电路的检测诊断，符合自动测试系统标准化、通用化和一体化的发展趋势。综合运用虚拟仪器、数据库、计算机通信等技术进行系统软件设计，易于操作，结构良好，易于进行二次开发。

［1］樊世友，范梅生，魏震生.VXI总线在通用装备测试系统中的应用及发展［J］.电子技术应用，2002，28（5）：38-40.

［2］杨乐平，苗增良.一种新的模块化仪器总线标准——PXI［J］.测控技术，1998，17（5）：62-63.

［3］PXI—5112usermanual［DB/OL］.美国：美国NI公司，2004.

［4］杨军，冯振声，黄考利，等.装备智能故障诊断技术［M］.北京：国防工业出版社，2004.

［5］周东华，叶银忠.现代故障诊断与容错控制［M］.北京：清华大学出版社，2000.

The software design of testing and diagnosis system for module circuit based on PXI

Luan Baokuan，Tian Huaming，Wang Chuangang
（Naval Aeronautical Engineering Institute Qingdao Branch，Qingdao 266041，China）

Module circuit is a part of an equipment.In order to estimate its performance and repair its failure，exploiting the testing and diagnosis system based on PXI is needed.The function depends on the software.Combined with the flat roof，the software structure and flow are designed.The main software implement is discussed.The software design combined with virtual instrument，database and computer communication meets the character of better structure and exploiting again.

PXI；module circuit；test and diagnosis

TM93

A

1674-7720（2015）10-0087-02

2014-12-16）

栾宝宽（1970-），男，硕士，讲师，主要研究方向：无线电导航。