基于PXI的模塊電路檢測(cè)診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

欒寶寬，田華明，王傳剛（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東　青島　266041）

基于PXI的模塊電路檢測(cè)診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

欒寶寬，田華明，王傳剛
（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島266041）

作為設(shè)備組成部分的模塊電路，為判斷其性能狀況并進(jìn)行故障檢修，需要開(kāi)發(fā)基于PXI總線的檢測(cè)診斷系統(tǒng)，而系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴軟件。結(jié)合構(gòu)建的平臺(tái)，設(shè)計(jì)了軟件結(jié)構(gòu)和軟件流程，并就主要軟件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論。綜合運(yùn)用虛擬儀器、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，軟件結(jié)構(gòu)良好，易于二次開(kāi)發(fā)。

PXI；模塊電路；檢測(cè)診斷

0　引言

模塊電路作為設(shè)備的組成部分，判斷其性能狀況并進(jìn)行故障檢修通常需要特定的工作環(huán)境。開(kāi)發(fā)相應(yīng)的檢測(cè)診斷系統(tǒng)，不僅能夠獨(dú)立模擬模塊電路的實(shí)際工作環(huán)境，而且可以提供一定的自動(dòng)檢測(cè)功能及維修幫助［1］。考慮到具體功能實(shí)現(xiàn)和維修成本，采用基于PXI總線的檢測(cè)診斷系統(tǒng)是非常可取的，而功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠軟件。

1　檢測(cè)診斷系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建

系統(tǒng)采用平臺(tái)化的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)建立通用的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)，使用不同的測(cè)試接口和運(yùn)行不同的應(yīng)用程序模塊完成相應(yīng)的測(cè)試，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)配置。系統(tǒng)由軟件和硬件組成，系統(tǒng)硬件主要包括中心控制器、PXI卡式儀器、通用程控儀器、專用程控儀、測(cè)試接口［2］；系統(tǒng)軟件包括開(kāi)發(fā)環(huán)境、測(cè)試軟件、維修訓(xùn)練軟件等。其原理組成框圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)組成框圖

檢測(cè)診斷系統(tǒng)核心由PXI-1042機(jī)箱、PXI-8187零槽控制器、PXI-4070六位半萬(wàn)用表、PXI-6713模擬輸出器、PXI-6602定時(shí)/計(jì)數(shù)器、PXI-5112示波器（16MB內(nèi)存）［3］、PXI-2530矩陣開(kāi)關(guān)以及PXI-2630端子等組成，PXI機(jī)箱組成如圖2所示。

圖2　PXI機(jī)箱組成圖

2　檢測(cè)診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件是本系統(tǒng)的重要組成部分，為完成測(cè)試系統(tǒng)的功能，主要包括系統(tǒng)管理、系統(tǒng)自檢、校驗(yàn)、儀器驅(qū)動(dòng)、設(shè)備測(cè)試、設(shè)備故障診斷、測(cè)試數(shù)據(jù)處理及管理、數(shù)據(jù)庫(kù)的管理8部分內(nèi)容［4］。為實(shí)現(xiàn)測(cè)試軟件的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和圖形化，軟件開(kāi)發(fā)采用Visual Basic和Measurement Studio聯(lián)合編程實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MS SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.1軟件結(jié)構(gòu)及流程

檢測(cè)診斷系統(tǒng)軟件主要由系統(tǒng)管理軟件、測(cè)試診斷軟件、維修訓(xùn)練軟件三大部分組成，具體可分為虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序、測(cè)試信息庫(kù)、故障知識(shí)庫(kù)、測(cè)試引導(dǎo)信息庫(kù)、維修訓(xùn)練知識(shí)庫(kù)以及自動(dòng)測(cè)試、故障診斷等模塊，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

管理軟件負(fù)責(zé)測(cè)試程序與數(shù)據(jù)庫(kù)程序之間信息的傳遞與通信、信息的讀取與保存、人機(jī)交互和結(jié)果處理與分析；同時(shí)還負(fù)責(zé)系統(tǒng)的自檢，包括測(cè)試控制電路和調(diào)理電路工作狀態(tài)檢測(cè)，通過(guò)后可進(jìn)入測(cè)試診斷程序，否則中止程序進(jìn)一步執(zhí)行并報(bào)告出錯(cuò)。

測(cè)試程序完成具體項(xiàng)目的測(cè)試過(guò)程控制，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，應(yīng)用模塊化的軟件、測(cè)試信息、測(cè)試儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備的綜合檢測(cè)和故障的自動(dòng)診斷。

維修訓(xùn)練軟件為操作人員提供了大量的裝備信息，便于裝備學(xué)習(xí)和進(jìn)行維修保障訓(xùn)練。

軟件流程如圖4所示。

圖4　系統(tǒng)軟件流程圖

系統(tǒng)工作時(shí)，由中心控制器圖形界面引導(dǎo)用戶選擇系統(tǒng)功能操作：系統(tǒng)測(cè)試、單元測(cè)試、故障診斷、維修訓(xùn)練和系統(tǒng)幫助。

（1）系統(tǒng)測(cè)試：主要完成整機(jī)系統(tǒng)和分系統(tǒng)性能或功能的測(cè)試，確定裝備的質(zhì)量狀況，同時(shí)可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷，確定故障單元。

（2）單元測(cè)試：該子程序?qū)Υ郎y(cè)單元進(jìn)行故障檢測(cè)。給待測(cè)單元施加必要的激勵(lì)后，對(duì)單元的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以確定單元工作是否正常。若檢測(cè)出待測(cè)單元存在故障，則報(bào)告并進(jìn)入測(cè)試單元故障診斷程序。

（3）故障診斷：該子程序?qū)Υ郎y(cè)單元進(jìn)行故障診斷。對(duì)有故障的單元，在連接必要的測(cè)試探針后，給待測(cè)單元施加所需的激勵(lì)，在故障樹(shù)引導(dǎo)下自動(dòng)對(duì)各測(cè)試孔進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)測(cè)試診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，判斷各級(jí)工作是否正常。最后給出診斷結(jié)果，可將故障定位到級(jí)。

在對(duì)某單元進(jìn)行測(cè)試診斷之前，必須建立與它對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。測(cè)試診斷數(shù)據(jù)庫(kù)在SQL Server中開(kāi)發(fā)，其內(nèi)容主要包括診斷步驟、激勵(lì)信號(hào)、信號(hào)類型、調(diào)理系數(shù)、測(cè)試節(jié)點(diǎn)、測(cè)試位置、特征范圍、正確情況、錯(cuò)誤情況和提示信息等。

（4）維修訓(xùn)練：在系統(tǒng)界面引導(dǎo)下，根據(jù)用戶需要可查閱各種技術(shù)文檔，包括維修數(shù)據(jù)、維修經(jīng)驗(yàn)、維修記錄和近導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理。模擬故障現(xiàn)象并給出相應(yīng)的維修規(guī)程，進(jìn)行故障檢測(cè)和診斷的模擬。

（5）系統(tǒng)幫助：提供了檢測(cè)診斷系統(tǒng)的使用說(shuō)明。

2.2部分軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

（1）單元測(cè)試模塊

此模塊完成的主要功能是自動(dòng)完成對(duì)被測(cè)單元的測(cè)試。應(yīng)用Visual Basic語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，通過(guò)與底層硬件控制平臺(tái)交換信息，實(shí)現(xiàn)用戶層對(duì)多種總線儀器的統(tǒng)一控制，從而構(gòu)建起自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。軟件自動(dòng)測(cè)試流程如圖5所示。

圖5　軟件自動(dòng)測(cè)試流程圖

（2）故障診斷模塊

系統(tǒng)將技術(shù)較為成熟的故障樹(shù)分析法作為故障診斷的基本方法，原始技術(shù)資料以故障樹(shù)形式給出［5］。檢測(cè)時(shí)系統(tǒng)首先產(chǎn)生待測(cè)單元激勵(lì)信號(hào)，系統(tǒng)測(cè)試診斷程序讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的某一數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括診斷步驟、模擬激勵(lì)、提示信息各項(xiàng)內(nèi)容，然后依照數(shù)據(jù)內(nèi)容對(duì)待測(cè)單元配置信號(hào)通道并采集輸出信號(hào)，將結(jié)果與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)參數(shù)范圍進(jìn)行比較以決定下一步驟。如此循環(huán)下去，直至檢測(cè)結(jié)束，給出診斷結(jié)論。故障診斷軟件工作流程如圖6所示。

圖6　故障診斷軟件工作流程

3　結(jié)論

采用PXI技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊電路的檢測(cè)診斷，符合自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和一體化的發(fā)展趨勢(shì)。綜合運(yùn)用虛擬儀器、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，易于操作，結(jié)構(gòu)良好，易于進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

［1］樊世友，范梅生，魏震生.VXI總線在通用裝備測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2002，28（5）：38-40.

［2］楊樂(lè)平，苗增良.一種新的模塊化儀器總線標(biāo)準(zhǔn)——PXI［J］.測(cè)控技術(shù)，1998，17（5）：62-63.

［3］PXI—5112usermanual［DB/OL］.美國(guó)：美國(guó)NI公司，2004.

［4］楊軍，馮振聲，黃考利，等.裝備智能故障診斷技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

［5］周東華，葉銀忠.現(xiàn)代故障診斷與容錯(cuò)控制［M］.北京：清華大學(xué)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）

欒寶寬（1970-），男，碩士，講師，主要研究方向：無(wú)線電導(dǎo)航。