基于PXI的模塊電路檢測診斷系統軟件設計

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

基于PXI的模塊電路檢測診斷系統軟件設計

欒寶寬，田華明，王傳剛
（海軍航空工程學院青島校區，山東青島266041）

作為設備組成部分的模塊電路，為判斷其性能狀況并進行故障檢修，需要開發基于PXI總線的檢測診斷系統，而系統功能的實現主要依賴軟件。結合構建的平臺，設計了軟件結構和軟件流程，并就主要軟件的實現進行了討論。綜合運用虛擬儀器、數據庫、計算機通信等技術進行系統軟件設計，軟件結構良好，易于二次開發。

PXI；模塊電路；檢測診斷

0　引言

模塊電路作為設備的組成部分，判斷其性能狀況并進行故障檢修通常需要特定的工作環境。開發相應的檢測診斷系統，不僅能夠獨立模擬模塊電路的實際工作環境，而且可以提供一定的自動檢測功能及維修幫助［1］。考慮到具體功能實現和維修成本，采用基于PXI總線的檢測診斷系統是非常可取的，而功能的實現主要依靠軟件。

1　檢測診斷系統平臺構建

系統采用平臺化的設計理念，通過建立通用的硬件平臺和軟件平臺，使用不同的測試接口和運行不同的應用程序模塊完成相應的測試，使系統達到最優配置。系統由軟件和硬件組成，系統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、測試接口［2］；系統軟件包括開發環境、測試軟件、維修訓練軟件等。其原理組成框圖如圖1所示。

圖1　系統組成框圖

檢測診斷系統核心由PXI-1042機箱、PXI-8187零槽控制器、PXI-4070六位半萬用表、PXI-6713模擬輸出器、PXI-6602定時/計數器、PXI-5112示波器（16MB內存）［3］、PXI-2530矩陣開關以及PXI-2630端子等組成，PXI機箱組成如圖2所示。

圖2　PXI機箱組成圖

2　檢測診斷系統軟件設計

軟件是本系統的重要組成部分，為完成測試系統的功能，主要包括系統管理、系統自檢、校驗、儀器驅動、設備測試、設備故障診斷、測試數據處理及管理、數據庫的管理8部分內容［4］。為實現測試軟件的標準化、模塊化和圖形化，軟件開發采用Visual Basic和Measurement Studio聯合編程實現，數據庫采用MS SQL Server數據庫。

2.1軟件結構及流程

檢測診斷系統軟件主要由系統管理軟件、測試診斷軟件、維修訓練軟件三大部分組成，具體可分為虛擬儀器驅動程序、測試信息庫、故障知識庫、測試引導信息庫、維修訓練知識庫以及自動測試、故障診斷等模塊，其結構圖如圖3所示。

圖3　系統軟件結構圖

管理軟件負責測試程序與數據庫程序之間信息的傳遞與通信、信息的讀取與保存、人機交互和結果處理與分析；同時還負責系統的自檢，包括測試控制電路和調理電路工作狀態檢測，通過后可進入測試診斷程序，否則中止程序進一步執行并報告出錯。

測試程序完成具體項目的測試過程控制，采用數據庫技術，應用模塊化的軟件、測試信息、測試儀器，實現對裝備的綜合檢測和故障的自動診斷。

維修訓練軟件為操作人員提供了大量的裝備信息，便于裝備學習和進行維修保障訓練。

軟件流程如圖4所示。

圖4　系統軟件流程圖

系統工作時，由中心控制器圖形界面引導用戶選擇系統功能操作：系統測試、單元測試、故障診斷、維修訓練和系統幫助。

（1）系統測試：主要完成整機系統和分系統性能或功能的測試，確定裝備的質量狀況，同時可對系統進行診斷，確定故障單元。

（2）單元測試：該子程序對待測單元進行故障檢測。給待測單元施加必要的激勵后，對單元的輸出信號進行檢測，以確定單元工作是否正常。若檢測出待測單元存在故障，則報告并進入測試單元故障診斷程序。

（3）故障診斷：該子程序對待測單元進行故障診斷。對有故障的單元，在連接必要的測試探針后，給待測單元施加所需的激勵，在故障樹引導下自動對各測試孔進行檢測，依據測試診斷數據庫，判斷各級工作是否正常。最后給出診斷結果，可將故障定位到級。

在對某單元進行測試診斷之前，必須建立與它對應的數據庫。測試診斷數據庫在SQL Server中開發，其內容主要包括診斷步驟、激勵信號、信號類型、調理系數、測試節點、測試位置、特征范圍、正確情況、錯誤情況和提示信息等。

（4）維修訓練：在系統界面引導下，根據用戶需要可查閱各種技術文檔，包括維修數據、維修經驗、維修記錄和近導系統的工作原理。模擬故障現象并給出相應的維修規程，進行故障檢測和診斷的模擬。

（5）系統幫助：提供了檢測診斷系統的使用說明。

2.2部分軟件設計實現

（1）單元測試模塊

此模塊完成的主要功能是自動完成對被測單元的測試。應用Visual Basic語言開發應用程序，通過與底層硬件控制平臺交換信息，實現用戶層對多種總線儀器的統一控制，從而構建起自動測試系統。軟件自動測試流程如圖5所示。

圖5　軟件自動測試流程圖

（2）故障診斷模塊

系統將技術較為成熟的故障樹分析法作為故障診斷的基本方法，原始技術資料以故障樹形式給出［5］。檢測時系統首先產生待測單元激勵信號，系統測試診斷程序讀取數據庫的某一數據，該數據包括診斷步驟、模擬激勵、提示信息各項內容，然后依照數據內容對待測單元配置信號通道并采集輸出信號，將結果與數據庫中的信號參數范圍進行比較以決定下一步驟。如此循環下去，直至檢測結束，給出診斷結論。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　結論

采用PXI技術來實現模塊電路的檢測診斷，符合自動測試系統標準化、通用化和一體化的發展趨勢。綜合運用虛擬儀器、數據庫、計算機通信等技術進行系統軟件設計，易于操作，結構良好，易于進行二次開發。

［1］樊世友，范梅生，魏震生.VXI總線在通用裝備測試系統中的應用及發展［J］.電子技術應用，2002，28（5）：38-40.

［2］楊樂平，苗增良.一種新的模塊化儀器總線標準——PXI［J］.測控技術，1998，17（5）：62-63.

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

［4］楊軍，馮振聲，黃考利，等.裝備智能故障診斷技術［M］.北京：國防工業出版社，2004.

［5］周東華，葉銀忠.現代故障診斷與容錯控制［M］.北京：清華大學出版社，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：無線電導航。