一種飛機掛梁電氣附件綜合測試設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)

李宏超，張友偉，王之云，李 繼

（蕪湖航翼集成設(shè)備有限公司，安徽 蕪湖）

引言

飛機掛梁電氣附件產(chǎn)品廣泛應(yīng)用裝機于某類飛機相關(guān)系統(tǒng)機載設(shè)備功能模塊中，且各型掛梁電氣附件產(chǎn)品功能及原理也不盡相同。掛梁電氣附件出現(xiàn)故障的情況在飛機相關(guān)系統(tǒng)機載設(shè)備功能模塊中時有發(fā)生，在飛機相關(guān)系統(tǒng)機載設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，直接影響著飛機的戰(zhàn)斗力，關(guān)鍵時刻影響飛行安全和國家安全。因此在對飛機相關(guān)系統(tǒng)機載設(shè)備電氣附件產(chǎn)品進行故障維修或檢測時，產(chǎn)品嚴格、客觀、準確的檢測實驗，是保障掛梁電氣附件修理質(zhì)量的有效手段，為了及時、準確、定性地判斷某類飛機各型掛梁附件產(chǎn)品維修前后功能參數(shù)是否合格，研制一種客觀、準確、快速、方便的掛梁電氣附件產(chǎn)品綜合測試設(shè)備是必要的選擇，設(shè)備研制過程通過對某類飛機多種不同型號的掛梁電氣附件產(chǎn)品的電氣接口及產(chǎn)品修理工藝的梳理、消化和總結(jié)，并經(jīng)過反復的測試實驗驗證，最終成功研制了一臺某類飛機掛梁電氣附件綜合測試設(shè)備。下面對該測試設(shè)備研制技術(shù)方面相關(guān)的系統(tǒng)硬件設(shè)計和測控軟件設(shè)計方法和思路進行總結(jié)和敘述。

1 硬件系統(tǒng)原理設(shè)計

1.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能原理

該設(shè)備以工業(yè)計算機為控制平臺，采用多塊USB總線接口的多通道開關(guān)信號控制卡、1 塊ARINC429串行航空總線板卡及一臺六位半的高精度程控數(shù)字萬用表,通過電氣適配箱內(nèi)部電路信號調(diào)理，來滿足設(shè)備各項功能的控制及相關(guān)電參量信號的測試測量[1]。設(shè)備整體自動化測試程度較高，可以實現(xiàn)對十多種不同型號的飛機掛梁電氣附件產(chǎn)品的電氣性能進行自動檢測和測試數(shù)據(jù)結(jié)果的保存記錄，提高了在工程實踐中的應(yīng)用性[2]。

測試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1 所示。本設(shè)備功能整體采用模塊化設(shè)計，通過固定導軌分別安裝在19 寸電氣控制柜內(nèi)部，主要的系統(tǒng)模塊有電源控制箱、工業(yè)計算機系統(tǒng)、鍵鼠、電氣適配箱1、電氣適配箱2、各型產(chǎn)品測試電纜等。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1.1 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)包含一個電源控制箱和兩個電氣適配箱，主要為設(shè)備集中供電，電源系統(tǒng)輸入部分采用～220V/50Hz 市電整體供電，電源系統(tǒng)內(nèi)部具備～220V/50Hz 轉(zhuǎn)27VDC、24VDC、±5VD、5VDC 的二次電源轉(zhuǎn)換模塊，滿足各型掛梁附件產(chǎn)品測試的供電及設(shè)備自身各測量儀器功能模塊工作供電需求。

1.1.2 程控數(shù)字萬用表

本測試設(shè)備采用一臺高精度程控數(shù)字萬用表作為飛機附件產(chǎn)品各類電氣信號參數(shù)的通用測量儀器，對各型掛梁電氣附件產(chǎn)品需要測試的電壓、電阻及線路導通性等電參數(shù)及功能進行檢測。使用時通過系統(tǒng)的測控軟件程控數(shù)字萬用表的功能及量程，將數(shù)字萬用表采集到的對應(yīng)過程接口實時電參量數(shù)據(jù)由系統(tǒng)測控軟件系統(tǒng)進行實時讀取，在通過測量軟件程序的比較、判讀和保存，從而實現(xiàn)各型掛梁產(chǎn)品電氣參數(shù)的自動、手動的快速采集處理及滿足自動測試的目的。

1.2 USB 多通道開關(guān)控制卡的應(yīng)用

本設(shè)備在研制過程中采用了多塊USB 總線接口的多通道開關(guān)控制卡，其單塊板卡達到了110 通道數(shù)字信號輸入/輸出功能，使用該卡能夠極大減少了計算機系統(tǒng)與外部線路的配線，使用時可將該卡完全放置于對應(yīng)的電氣適配箱內(nèi)部，通過USB 線纜與控制工業(yè)計算機USB 通訊接口連接，能有效減少電氣適配箱與計算機系統(tǒng)的控制連線。同時USB 總線板卡支持設(shè)備的熱插拔和即插即用，最大傳輸速度可達12 Mb/s。傳輸速度快，使用方便，相對以往的PCI 接口卡總線板卡易用性極好。另外該卡能夠?qū)崿F(xiàn)輸入輸出功能軟件自動配置，即根據(jù)實際使用功能的需求，該卡各個通道能夠滿足信號全讀/全寫/半讀半寫的采集控制功能模式軟件配置。具有良好的互換性，該USB 多通道開關(guān)控制卡輸入輸出接口（J1、J2、J3）采用三個標準牛角座DC3-40P，方便通過40 針的排線與適配箱內(nèi)的信號調(diào)理電路可靠連接。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

軟件開發(fā)平臺選用自動化測試系統(tǒng)方面廣泛使用的虛擬儀器開發(fā)平臺NI LabWindows CVI。使用前，需要在工控機Windows 操作系統(tǒng)下正確安裝USB多通道開關(guān)控制卡驅(qū)動、ARINC 429 通信板卡驅(qū)動和安捷倫數(shù)字多用表驅(qū)動。該設(shè)備的測試程序整體功能采用模塊化框架設(shè)計，整體框架如圖2 所示。

圖2 測試程序總體功能框架

2.1 對硬件系統(tǒng)自檢功能模塊的設(shè)計

硬件自檢及初始化模塊主要用于對組成設(shè)備的USB 多通道開關(guān)控制卡，數(shù)字多用表等硬件在計算機系統(tǒng)開機及硬件加電的情況下進行自檢及初始化狀態(tài)設(shè)置工作[3]。測控軟件打開時，自動進行各硬件的自檢及初始化。當硬件功能正常時，軟件界面相關(guān)硬件對應(yīng)指示燈顯示為綠色，否則顯示為紅色，并提示故障信息，當硬件自檢未通過時，無法進行測試。

2.2 自動測試模塊的設(shè)計

自動測試模塊主要完成各產(chǎn)品的交互式自動測試工作。主要由“測試流程裝載選擇”、“測試控制按鈕”、“測試記錄”表格控件、“測試信息顯示”控件、“測試進度”狀態(tài)條、“故障存在標志”指示燈等組成[4]。單擊“開始自動測試”按鈕后，軟件將自動裝載該產(chǎn)品的測試流程內(nèi)容，控制相關(guān)硬件進行信號輸入及采集，并將測試過程信息和測試結(jié)果顯示在主面板中。測試結(jié)束后，根據(jù)測試結(jié)果，“故障存在標志”指示燈會以不同的顏色指示產(chǎn)品測試是否存在故障，綠色表示全部合格，紅色表示有故障存在。同時自動測試模塊中的測試記錄保存模塊主要對當前測試記錄表格中的測試記錄信息以EXCEL 表格形式進行保存，便于今后查詢。自動測試模塊軟件測試界面及功能介紹如圖3 所示。

圖3 自動測試模塊功能界面

2.3 手動測試模塊的設(shè)計

手動測試模塊以虛擬開關(guān)的方式提供設(shè)備所有硬件的控制，包括開關(guān)、指示燈、ARINC429 板卡、數(shù)字多用表控制和采集，虛擬控制面板如圖4 所示。其中，“飛機掛梁電氣附件測試”區(qū)域部分主要對應(yīng)電氣適配箱1 的開關(guān)控制和信號采集，包含429 板卡的設(shè)置和數(shù)據(jù)采集控制等內(nèi)容，用于A 型飛機各型掛梁內(nèi)部電氣附件產(chǎn)品功能的手動測試；“繼電器盒測試”區(qū)域主要對應(yīng)電氣適配箱2 的各類I/O 離散量信號控制和數(shù)字多用表的采集功能設(shè)置及數(shù)據(jù)回讀，用于B 型飛機各型繼電器盒產(chǎn)品性能的手動測試[5]；“輸入電源控制”區(qū)域用于控制對應(yīng)產(chǎn)品測試時所需電源種類的手動所需加載；“產(chǎn)品輸出電壓測試”區(qū)域用于對某些型號被測試產(chǎn)品向外輸出的交流中頻36V/400Hz 等交流電壓信號的測試顯示。

圖4 手動測試模塊功能界面

3 總結(jié)

該掛梁電氣附件綜合測試設(shè)備已經(jīng)成功完成研制，并投入工程使用，通過實際工程使用表明，該設(shè)備測試方法合理、設(shè)備集成測試自動化度較高、測試產(chǎn)品型號種類多，整體操作方便快捷，能夠可靠檢測相關(guān)飛機武器控制系統(tǒng)掛梁電氣附件的各項電氣參數(shù)性能指標和故障定位判斷，成功的滿足相關(guān)飛機掛梁電氣附件修理后的產(chǎn)品質(zhì)量的測試檢驗，有效的保障了相關(guān)飛機掛梁電氣附件產(chǎn)品的修理質(zhì)量。