某引进装备国产化故障诊断测试设备系统的设计

李开静

（国营长风电子科技有限责任公司 ，甘肃　兰州 730070）

某引进装备国产化故障诊断测试设备系统的设计

李开静

（国营长风电子科技有限责任公司 ，甘肃兰州 730070）

该系统采取“通用平台+专用仪器仪表+专用适配器”的模式进行设计；通过更换不同的适配器和调用不同的故障诊断程序，能够完成某三型引进装备产品的故障诊断、分系统的故障诊断及平台的计量和校验工作。

自动检测设备；LXI总线；被测产品；测试适配器；用户界面；VPC接口。

现代雷达装备的系统结构日趋复杂，尤其对引进雷达的诊断会更加具有针对性，由于没有可以参考的模型，完全依靠自我创新，但仍具有明显的层次性特点，即可按整机系统、分系统、各分系统功能模块单元、电路板、元器件的顺序逐层向下扩展。系统结构的层次性，势必使故障也具有层次性的特点。

长期以来，引进武器装备的售后服务一直受其管理体制的约束，根据有关规定，外国军工企业向国外用户提供零配件必须经国防出口公司批准，审批手续复杂，审批相关文件的时间长，造成维修拖延时间较长。武器装备引进后，一般外国的工程师不能随机前往引进装备所在国长期驻留，买了引进武器的国家如遇到维护难题时，需要再从引进国邀请工程师前来指导、维修，而审批程序又是非常复杂。

鉴于上述原因，引进入我国的武器装备，在维修和测试方面依赖原产国的测试设备及专家。为克服引进装备的维修技术的局限性，保障部队战斗值班和日常练习训练需求，适应军方提出的引进装备国内一体化保障要求，利用长风厂的专家智能库进行反解反绘，增加一些专用仪器，结合引进装备的结构和故障特点，研制了一种引进装备国产化故障诊断测试设备系统。该系统可完成3种型号的引进装备的测试、维修功能。该系统采用分层次分模块的故障诊断方式，将反解反绘、专家系统、专用平台和专用适配器等技术有机结合，对被测产品进行快速、准确地故障定位。性能试验结果表明，该系统能实现对复杂形式故障快速、精准地进行诊断，并能故障定位到模块。

1　系统组成

包括硬件系统设计和软件系统设计。

1.1硬件系统设计

该系统的硬件设计包括：主控机柜、电源机柜、测试机柜、综合机柜、分系统测试机柜1、分系统测试机柜2和VPC接口的设计。

该系统的组成框图如图1所示。

图1　该系统的组成框图

主控机柜为整个平台的控制中心，内部主要安装UPS、智能PDU、计算机和显控单元等组成。计算机和显控单元用于平台控制、运行测试程序及进行数据管理。UPS在外部电源中断的情况下可以继续为计算机和显控单元供电；智能PDU模块用于主控机柜内部设备上电、断电时序控制；交换机具有8个10/100M网络接口。主控机柜还通过连接器与其它机柜进行电气交互。

电源机柜为被测产品测试提供电源。电源机柜中的智能PDU接收来自主控机柜的智能PDU输出的按钮信号，并根据预设的指令动作。综合机柜内部安装信号源；信号源的控制由机柜内预留的LXI总线和RS232串口进行控制。

测试机柜能够为被测产品提供激励信号并采集被测产品输出的信号。测试机柜采用PXI机箱及嵌入式控制器，内有函数发生器、多功能采集卡、数字I/O卡、串口服务器、多路复用器等模块和VPC接口。

测试机柜中VPC接口由25个槽位的VPC适配器接口接收器（ICA）组成，ICA信号通道主要由高频通道、数字通道、模拟通道、电源通道、矩阵通道、开关通道等组成，占用若干槽位，其余为备份槽位，便于系统扩展。分系统测试机柜1所含的仪表包括：频谱仪、信号源和备件箱组成。分系统测试机柜2所含的仪表包括：扫频仪、函数发生器和备件箱组成。

1.2软件系统设计

该系统采用可视化编程工具 VisualStudio 2005作为前端开发程序工具开发。根据测试流程进行开发、编译、调试，最后生成可执行的“*.EXE”文件代码提供给用户。开发环境包括：用户界面开发；测试流程开发；资源配置设计。

仪器驱动程序采用IVI规范，仪器控制命令满足SCPI规范要求。驱动程序包括两个部分：一是部件函数，它们是一些控制仪器特定功能的软件模块，包括初始化、配置、动作/状态、数据、实用和关闭等功能函数。二是应用函数，它们使用一些部分函数共同实现完整的测试和测量操作。仪器驱动程序的部件函数包括：初始化、配置、动作/状态、数据、实用和关闭等功能函数。初始化函数是访问仪器驱动程序时调用的第一个函数，它被用于初始化软件连接。配置函数是一些软件程序，它对仪器进行配置，以便执行所希望的操作。作用/状态函数使仪器执行一项操作或者报告正在执行或已挂起的操作的状态。这些操作包括激活触发系统，激励输出信号或报告测量结果。数据函数是用来从仪器取回数据或向仪器发送数据。实用函数包括许多标准的仪器操作，如复位、自检、错误查询、错误处理、驱动程序的版本及仪器硬件版本。关闭函数是最后调用的，它只是简单地关闭仪器与软件的连接。应用函数是一组以源代码提供的面向测试任务的高级函数，在大部分情况下，这些例行程序通过配置、触发和从仪器读取数据来完成整个测试操作。应用函数本身是基于部件函数之上的。从部件函数的类型看出，初始化函数、关闭函数以及实用函数是所有VPP仪器驱动程序都必须包含的，属于仪器的通用函数部分。配置函数、动作/状态函数以及数据函数是每个仪器驱动程序的不同部分，属于仪器的特定函数部分。

该系统的测试软件有手动测试、自动测试和单元抽测的功能。在对测试项目自动测试中，测试程序进行判断，满足要求的项目，在其测试结果框判断为“合格”，否则判为“不合格”，当有故障时，会在测试界面上弹出专家诊断界面，将可能出现的故障点指示出来，便于技术人员进一步定位和排除故障。测试的参数结果能够保存和打印。

1.3功能实现

整机自动测试与故障诊断部分具有自动测试和故障诊断功能，在对测试项目自动测试中，测试程序根据技术要求进行判断，满足要求的项目，在其测试结果框判断为“合格”，否则判为“不合格”，当有故障时，会在测试界面上弹出专家诊断界面，将可能出现的故障点指示出来，便于技术人员进一步定位故障和排除故障。

测试诊断程序开始执行时，测试程序根据程序流程自上而下开始执行，并对导引头各个参数进行测试，可以将测试结果同时在人机界面上显示出来，并对测试数据或故障点的数据上报到数据库中进行保存。

对测试诊断的结果，测试程序能够作出判断，并将判断结果和测试数据在自动化测试界面显示出来。测试的结果能够保存在数据库中。

通过测试界面，可以将导引头的各个测试单元和测试项目进行单独测试和诊断，测试诊断的结果可以传输到数据库并保存。

自动测试界面上可以将导引头当前工作状态直观地显示出来。每一种状态均设置状态指示，在每个图标的下方，标注该图标所指示的导引头状态含义。直观的图形界面便于技术人员的观测和监控。

在测试界面上设置有测试诊断进度的进度条显示，同时测试到某个项目时能够醒目的显示测试项目的名称。

在测试过程中，发现有故障时，在测试界面上弹出专家故障诊断对话框，列举出可能的故障点，并询问是否继续。

说明：如果出现潜在危险比较大的故障时，程序会自动终止测试诊断程序，同时发出切断导引头供电指令，隔离故障，待故障彻底排除后，方可重新开机。

在进入自动测试诊断界面之前，要求输入口令，口令正确，则进入诊断程序；如果输入口令错误，则无法进入诊断与检测程序。

被测产品的自动测试用户界面如图2所示。

图2　被测产品自动测试界面

2　结束语

本文从整个系统的角度出发，详细论述了系统的硬件和软件设计组成。该系统的成功研制，不仅对自动检测维修设备的开发具有指导意义，更重要的是对引进装备产品国产化故障诊断设备的研制发展有极大的促进作用。实践证明，该设计对系统资源进行整合、重组、共享，完成不同型号引进装备产品的整机和分系统的检测和故障诊断，避免资源重复开发和浪费，在可移植性上具有良好的科研效益，具有极强的可行性和实用性，为引进装备的自主维护和保养提供了可靠的保障。

［1］ 吴今培，肖建华，智能故障诊断与专家系统［M］.北京：科学出版社，1997：38-150.

［2］ 董文峰.某型雷达设备原理［M］.武汉：空军雷达学院，2002 ：115-136.

［3］ 朱三文，席泽敏，薛林.基于神经网络的雷达故障诊断专家系统［J］.武汉：机械与电子，2004，26（7）：29-33.

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