全动模拟机SimI/O系统研究及应用

王 依，王金达，杨庆奎，王景阳，谭昌浩

（天津杰普逊国际飞行学院有限公司朝阳飞行训练基地，辽宁朝阳 122000）

0 引言

随着中国民用航空的发展，全动模拟机市场的需求越来越大，如何最大限度的保障全动模拟机的可靠性，是各模拟中心运营人不断探索的方向。全动模拟机的组成通常有服务器、座舱航电系统、教员操作系统、电源分配系统、载荷控制系统、运动系统、视景系统等众多复杂部件组成。拥有SimI/O系统的全动模拟机可以有效帮助维护人员快速的排查并定位故障，节省维修时间，提高设备的可用率。

1 SimI/O的工作原理

1.1 系统组成

SimI/O系统由机箱、背板、散热组件和断路器接口模块组成。

（1）SimI/O机箱是一个12插槽机箱，为SimI/O系统中使用的板卡组件提供安装设施，如图1所示。

图1 SimI/O机箱

电源模块：为机箱内部模块提供直流电源。

处理器模块：处理器板卡组件加载并执行控制和模拟软件。在启动时，处理器通过主以太网端口访问文件服务器，下载启动文件和模拟文件。处理器通过主机与SimI/O服务器通信。处理器板卡组件包含一个PowerPC芯片和相关的网络接口控制（NIC）逻辑，控制所有以太网通信功能。

缓冲器模块：缓冲板卡组件（在处理器板卡和I/O模块地址/控制/时钟线之间）为防止数据丢失提供额外的安全余量。

I/O模块：分为数字输入输出卡、模拟输入输出卡，处理数字和模拟信号。根据需要实现功能不同，配置不同型号及数量的I/O板卡。

（2）背板中包含用于板卡组件的各种插槽，还包含两个温度传感器，位于电源卡组件插槽和处理器（CPU）卡组件插槽上方。这些传感器持续监控内部温度，如果内部温度超过45℃，则打开风扇，当温度低于45℃时关闭风扇，如果超过上限则关闭电源。背板如图2所示。

图2 SimI/O背板

（3）SimI/O机箱的后部带有一个安装有4个风扇和4个可更换的过滤网散热组件，通过循环空气控制机箱内温度，如图3所示。

图3 散热组件

（4）断路器接口模块是一个矩阵式I/O转换器卡，位于带有断路器的面板上或附近。每个矩阵I/O转换器最多可以处理256个断路器。全动模拟机中转换器卡的数量取决于包含断路器的面板数量。CBI接收来自SimI/O系统的信号以激活和监控断路器的状态。如图4所示。

图4 断路器接口模块

1.2 工作原理

SimI/O系统是全动模拟机输入/输出系统，连接主机与驾驶舱、航空电子设备、载荷和运动控制等系统，充当主机与驾驶舱、航空电子设备、载荷和运动控制之间的接口，工作原理如图5所示。SimI/O系统与主机之间的连接是通过以太网和网络交换机进行的。SimI/O系统有两个以太网连接，一个与主机之间的数据传输，另一个作为诊断/控制端口。SimI/O与主机通信，通过以太网接口传输大量数据。通常SimI/O不会更改或生成数据，只修改接收到的数据的格式。以太网总线提供在系统重启、维护诊断和软件实用程序期间加载模拟文件。

图5 SimI/O工作原理

1.3 主要功能

（1）将从全动模拟机接收到的数据传输到主机。

（2）将新处理的数据从主机传输到相应的模拟机设备。

（3）使用SimI/O软件进行更改并访问SimI/O系统的所有功能，以进行测试、监视、故障排查和控制。

2 全动模拟机SimI/O系统的典型应用

结合停留刹车的故障实例简述全自动模拟机SimI/O系统的典型应用。

2.1 故障描述

全动模拟机停留刹车开关打到OFF位后，刹车状态无法接触，飞机不能滑行。

2.2 故障分析

真实飞机停留刹车ON位时，利用刹车液罐中的压力挤压住刹车片，机组增加油门时，飞机机轮不会滑动；停留刹车OFF位时，刹车液管压力释放，飞机可以滑行。全动模拟机的功能是模拟真实飞机操作和性能，它的停留刹车控制来自于控制信号的变化。

（1）根据故障现象和分析，查找停留刹车信号处理线路图，如图6所示。根据线路图中的I/O信息，确定控制该信号的编号为6A7A2A1，对应SimI/O中的I/O 10模块，信号标签为22、23。

图6 停留刹车信号线路图

（2）在主机桌面中点击SimI/O图标，进入软件。在初始页面，选择用户编号，点击闪烁的前进箭头以访问主页。SimI/O程序最多可支持10个用户，主页显示系统的整体状态，如图7所示。

图7 SimI/O软件界面

（3）找到对应的6A7A2A1中模块10和标签22、23，对应名称为线路图中park_brake_on和park_brake_off，检查停留刹车工作逻辑，停留刹车信号控制逻辑见表1。

表1 停留刹车信号控制逻辑表

（4）测试停留刹车在ON位和OFF位，SimI/O系统中停留刹车信号标签park_brake_off数值始终为0，如图8所示。这显示刹车系统一直起作用，飞机无法滑行。接下来需要判断导致该情况发生是信号处理还是信号产生的原因。

图8 SimI/O中停留刹车信号

（5）使用SimI/O的维护模式，中断主机与驾驶舱的通信，由人工直接介入，向终端发送指令。按照逻辑表中的值更改park_brake_on和park_brake_off的值，如图9所示。进入驾驶舱检查停留刹车开关ON位和OFF位效果正常，由此判断逻辑和信号处理是正确的，需继续检查信号发生设备。

图9 SimI/O维护模式下修改参数

（6）通过查找信号发生模块，发现停留刹车组件中开关中滚轮金属弹片损坏发生形变，在停留刹车OFF位时，不能触发闭合开关，导致输出信号park_brake_off的值一直为0，刹车状态不能解除，如图10所示。

图10 发生形变的开关

2.3 故障排除

维护人员更换S2开关后，再次通过SIM I/O软件中检查信号，停留刹车OFF位时，park_brake_on值为0，park_brake_off值为1，如图11所示，进入驾驶舱操作模拟机可以正常滑行，故障消除。

图11 停留刹车开关OFF位，SimI/O中正确参数

3 结束语

研究全动模拟机中SimI/O系统的工作原理，针对模拟机停留刹车故障，使用SimI/O系统进行排查，快速有效地进行故障定位，降低全动模拟机的维护时间。