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(yán)格、客觀、準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(fù)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(dǎo)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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(biāo)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(biāo)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(dāng)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(biāo)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。