基于LabVIEW的飛機(jī)配電控制盒自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要： 針對傳統(tǒng)飛機(jī)配電控制盒手動測試周期長、測試步驟復(fù)雜、可靠性低等弊端，提出的一種基于LabVIEW的飛機(jī)配電控制盒自動測試系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)配電盒各項(xiàng)性能的測試。系統(tǒng)采用了軟硬件相結(jié)合的虛擬儀器技術(shù)，硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)了測試的自動化。介紹了測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，重點(diǎn)給出了系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，提出了一種利用配置文件進(jìn)行指令數(shù)據(jù)管理的方法，這種方式靈活、高效，方便數(shù)據(jù)的處理以及測試系統(tǒng)程序的擴(kuò)展。經(jīng)測試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證明，這種配置文件的利用方法大大提高了系統(tǒng)的效率。

關(guān)鍵詞： LabVIEW； 配電控制盒； 自動測試系統(tǒng)； 指令配置

中圖分類號： TN964?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）08?0045?03

0 引 言

目前，國家大力發(fā)展航空航天產(chǎn)業(yè)，努力縮小同發(fā)達(dá)國家的差距，由于對飛機(jī)性能要求的提高而需大量使用先進(jìn)的機(jī)載設(shè)備，飛機(jī)朝著多電、全電方向發(fā)展。飛機(jī)供電系統(tǒng)指飛機(jī)電能的生產(chǎn)、變換和輸配的一整套裝置所組成的一個(gè)完整系統(tǒng)，它的作用是向飛機(jī)上所有用電設(shè)備提供電能，以保證飛機(jī)的安全飛行和完成運(yùn)輸或作戰(zhàn)任務(wù)[1]。針對于飛機(jī)供電系統(tǒng)的地面測試試驗(yàn)對研究其性能和功能有著重要意義，一個(gè)穩(wěn)定、可靠的飛機(jī)供電系統(tǒng)和測控系統(tǒng)對保證飛機(jī)各部件實(shí)現(xiàn)功能和動作決策是十分必要的。傳統(tǒng)的飛機(jī)測試試驗(yàn)主要采取試驗(yàn)人員手動逐項(xiàng)操作完成，導(dǎo)致試驗(yàn)項(xiàng)目有限，試驗(yàn)周期長，為了更精確的測試各項(xiàng)參數(shù)以及簡化測試操作，設(shè)計(jì)、開發(fā)一套自動測試系統(tǒng)十分必要。

1 測試系統(tǒng)組成原理

測試系統(tǒng)需要模擬飛控計(jì)算機(jī)的控制指令以及各類傳感器信號，然后通過測試接口傳送給配電控制盒，配電控制盒根據(jù)輸入信號做出相應(yīng)，同時(shí)信號采集單元通過對配電盒相應(yīng)節(jié)點(diǎn)輸出信號的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對比配電盒正常工作狀態(tài)下的輸出，確定其工作狀態(tài)，從而完成飛機(jī)配電控制盒的測試任務(wù)[2]。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用 NI公司的LabVIEW作為開發(fā)工具，LabVIEW是一種圖形化編程語言，它能為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)極為簡潔、輕松的圖形化設(shè)計(jì)環(huán)境，而目提供強(qiáng)大的模擬和數(shù)據(jù)處理功能[3]，非常適合飛機(jī)配電控制盒測試系統(tǒng)軟件的開發(fā)工作，十分有利于以后軟件的擴(kuò)展應(yīng)用。此外，LabVIEW強(qiáng)大的硬件驅(qū)動、圖形界面表示能力和便捷高效的圖形化程序設(shè)計(jì)（G語言） [4]也為過程控制和工業(yè)化應(yīng)用提供了良好的解決方案。

2.1 操作界面設(shè)計(jì)

對于配電盒各個(gè)模塊性能的測試需要針對性的給出不同的測試流程，而每個(gè)方面的測試流程中又可以分為不同的測試項(xiàng)目，通過配置指令來組成一個(gè)項(xiàng)目從而實(shí)現(xiàn)控制盒某一性能的測試，因?yàn)闇y試要求不同，所以需要配置的指令也不相同，運(yùn)行步驟也有所差異，所以測試系統(tǒng)需要根據(jù)測試項(xiàng)目來配置指令，自定義流程來實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)的自動化運(yùn)行，操作界面如圖2所示。

測試內(nèi)容歸類分為不同的流程，同時(shí)每個(gè)流程中又包涵不同的測試項(xiàng)目[5]，而單個(gè)測試項(xiàng)目則有若干指令組成。如模擬量測試這個(gè)流程中包括電壓、電流、頻率等多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而單個(gè)電壓測試項(xiàng)目則由發(fā)電機(jī)電壓、蓄電池電壓、應(yīng)急發(fā)電機(jī)電壓等等單個(gè)的實(shí)驗(yàn)指令組成[6]。這樣用戶可以根據(jù)需要配置指令、項(xiàng)目或者流程來循環(huán)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行復(fù)雜實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)具有很好的兼容性、擴(kuò)展性和通用性，更好地滿足用戶對試驗(yàn)流程變化的實(shí)際需求和越來越復(fù)雜的試驗(yàn)。由此可見該系統(tǒng)最基本，核心的內(nèi)容在于配置功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程如圖3所示，軟件從指令配置開始分步完成指令配置、項(xiàng)目配置、流程配置，每一步的配置信息都需要加載到下一步運(yùn)行中，從而指令配置作為最基本的配置同時(shí)也是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)采用配置文件作為基本數(shù)據(jù)庫，來實(shí)現(xiàn)指令數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

2.2 指令配置的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 配置文件

系統(tǒng)的軟件核心是配置功能，它完成終端指令、試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)流程的配置，為了使配置參數(shù)的組織與存儲盡可能通用，通過配置參數(shù)文件生成器可將配置參數(shù)以.ini文檔的形式進(jìn)行組織和保存；相應(yīng)地，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，則需要參數(shù)解析器將各個(gè)配置模塊的參數(shù)從.ini參數(shù)配置文件中解析出來[7]，為各個(gè)子模塊運(yùn)行提供初始化參數(shù)，并為系統(tǒng)各模塊的動態(tài)數(shù)據(jù)交互提供接口參數(shù)。

配置文件本身為文本文件，可以用記事本打開，組成結(jié)構(gòu)為簡單的樹形結(jié)構(gòu)，如下所示：

[Section Name]

key1_Name=VALUE

key2_Name=VALUE

由于配置文件是整個(gè)系統(tǒng)共用的，所以使用[Section Name]段名來區(qū)分不同用途的參數(shù)區(qū)。例如：[Section Name1]表示發(fā)電機(jī)電壓；[Section Name2]表示發(fā)電機(jī)頻率等等，而key1_Name=VALUE則表示該參數(shù)的所有可設(shè)定值。

配置文件保存、讀取界面如圖4，圖5所示。

2.2.2 基于配置文件的指令配置的實(shí)現(xiàn)

各模塊的配置參數(shù)以.ini進(jìn)行組織，形成配置文件，運(yùn)行時(shí)對.ini文件進(jìn)行解析，生成特定試驗(yàn)流程的指令序列和控制邏輯[5]，并且配置終端還包括裝載、刪除命令用戶可以裝載之前的指令文件，也可以對現(xiàn)有指令文件進(jìn)行修改，來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目要求，指令配置界面如圖6所示，基于配置文件的指令配置程序框圖如圖7所示。

系統(tǒng)配置過的信息都需要進(jìn)行保存，因?yàn)橄乱徊脚渲眯枰虞d上一步的配置信息，同時(shí)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)也可以直接加載第一次配置過的指令、項(xiàng)目或者流程，這樣能大大減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。后面的項(xiàng)目配置、流程配置以及運(yùn)行界面與指令配置界面類似，只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求加載上一步配置好的信息，然后便可以實(shí)現(xiàn)，在此不做贅述。

2.2.3 配置文件的優(yōu)點(diǎn)

配置文件對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）使用方便、針對性強(qiáng)

配置文件包含了測試系統(tǒng)需要的一切模擬量以及數(shù)字量信息，通過配置指令面板可以方便的對指令參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

（2）維護(hù)性能，擴(kuò)展性能好

.ini的格式是基于文本的，便于閱讀、存檔和調(diào)試。當(dāng)測試硬件發(fā)生變化或者參數(shù)改變時(shí)，只需要在配置文件中添加或者修改關(guān)鍵字即可，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模式則需要重新定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展性能差。

（3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)，減少數(shù)據(jù)冗余

傳統(tǒng)文件類數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)與程序相互耦合，使用配置文件方式數(shù)據(jù)與程序相對獨(dú)立，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而配置文件將測試系統(tǒng)所有被測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的定義、存儲、更新，大大減少不必要的數(shù)據(jù)冗余。

3 結(jié) 語

該飛機(jī)配電盒測試系統(tǒng)基于LabVIEW 2010開發(fā)環(huán)境，基本上實(shí)現(xiàn)了測試系統(tǒng)的分布式自動測試，系統(tǒng)利用.ini這種配置文件大大減少了程序復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性、穩(wěn)定性以及可擴(kuò)展性。該系統(tǒng)已經(jīng)交付使用，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，人機(jī)界面友好，操作簡單方便，測試效率有了顯著提高。

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