基于LabWindows/CVI的某型综合控制单元测试设备开发

郝云虎，李 强，张贤周

(中国人民解放军第四三二八工厂，山西 长治 046011)

随着一些先进装备的服役期限进入后期阶段，装备本身及其部件出现故障的概率增加，对部队相关单位的装备保障能力提出了更高的要求。为了保障武器系统的可靠性、维修性和战术技术性能，发挥其应有的战斗力，就需要保障部门针对性地运用高效的设备和方法来确保武器系统可靠运行。研制测试设备是一种有效的应对措施，同时可以将修理保障经验融入到测试系统中，完成测试系统的集成化，实现对装备的快速故障诊断，提高对装备的临时抢修和应急以及机动保障能力。采用LabWindows/CVI进行自动测试系统开发，具有界面友好、操作简便、开发周期短、效率高等特点，它广泛应用于各个行业的仿真、数据采集、仪器控制、测试测量分析和数据显示等方面[1]。

1 综合控制单元简介

该型综合控制单元是某装备电气系统的关键组成部分，它主要用于实现各电子部件间的各种信号传输控制、各电子设备的供电控制及实现供电和信号传输的时序控制。

综合控制单元信号特征分类：

1) 开关量信号：包括向综合控制单元发出的控制信号，以及控制单元反馈的状态信号；

2) 模拟量信号：包括综合控制单元反馈至装备的各种电压信号，以及由装备输入至控制单元的模拟激励信号。

综合控制单元测试需求类别有：电路电压输出信号测试；各供电电路初始状态测试；各个继电器最小吸合电压测试；各个继电器最大吸合电压测试；各供电电路带载工作状态测试；综合控制单元工作时序状态正常测试。

2 测试台硬件构成

硬件平台由工控机、PCI板卡、调理箱、直流电电源等组成。如图1所示。

图1 最小系统电路

工控机使用研华610H型工业控制计算机，是测试台的中心控制单元，集工业计算机技术、工业控制与通讯技术以及嵌入式操作系统于一体。数据采集采用研华PCI-1747U模拟量输入卡，采集综合控制单元各个测试点的电压，提供物理检测诊断资源，完成32路差分模拟量输入、输入电压0～10 V、0～5 V、0～2.5 V、0～1.25 V等功能；数字量输入卡采用研华PCI-1754，作为综合控制单元测试离散量信号输入模块，完成64路隔离数字量输入的功能；继电器开关卡采用纵横测控PCI-JV25517开关模块，作为测试台控制信号和反馈信号的输入输出控制模块，实现通道的灵活选择与控制，PCI-JV25517采用单刀双掷继电器开关控制完成64通道继电器开关模块的功能。适配器是被测对象与测试资源之间提供电子、电气和机械连接的一个或一系列装置，可以包括测试资源中并不具备的适当激励和负载，测试资源通过适配器直接与测试对象连接，适配器除提供连接通道以外，还完成形成控制指令或激励信号，将被测信号进行梳理、归类，分别送到相应测试资源，被测对象输出的多路模拟量信号在适配器内进行幅值调理，达到数据采集卡采集要求。直流电源选用航天长峰直流电源模块，为一体化开关电源。

3 测试台基本工作原理

3.1 测试台信号控制原理

电信号从连线形式上分成激励和响应两类信号，激励信号由电源产生并通过继电器开关板卡选通实现信号产生时序，经过信号适配器输出给被测对象；响应信号是被测对象的输出信号，经过适配器转换给信号采集板卡。如图2所示。

图2 测试信号连接/控制基本原理

3.2 基本测试工作过程

首先启动软件平台，进行系统资源扫描和系统自检，进入预备状态。

启动自动测试系统，选择测试项目，在进行测试之前，测试系统先进行硬件测试资源识别和被测对象识别，确认测试资源、适配器和被测对象三者一致，允许加电测试，启动测试工作状态。按照测试项目确定的测试流程，测试系统控制测试资源向被测对象发出激励信号，然后从被测对象上采集相应的响应信号，转变成数字结果通过总线发送给测试系统，由测试程序的数据处理模块进行分析处理，给出相应的测试结果。测试过程全自动化操作。

图3 基本测试原理示意

3.3 基本测试方法

根据测试对象的信号特征以及测试流程，设计信号调理电路；对由综合控制单元产生的反馈信号进行处理，输入到工控机数据采集模块，实现测试对象的测试；同时控制激励信号按照时序输入到综合控制单元。适配器主要完成激励信号对测试对象的时序输入，以及对反馈信号的采集处理，信号采集如图4所示。

图4 信号采集电路示意

4 软件设计

测试台自动测试系统开发采用NI LabWindows/CVI平台，LabWindows/CVI是NI公司推出的交互式C语言开发平台，其将功能强大、使用灵活的C语言平台与用于数据采集分析和显示的测试控制专业工具有机地结合起来，利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数，大大地增强了C语言的功能，为熟悉C代码的程序开发人员开发检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了理想的软件开发环境[2-4]。

图5 自动测试系统主界面

自动测试系统软件的功能模块有：系统自检；测试参数的装订；按测试步骤、项目完成对综合控制单元的测试；根据测试结果进行故障的自动诊断、定位；测试系统用户的管理；显示和打印测试结果；建立测试数据库。

图6 自动测试系统使用流程图

测试台自动测试系统操作模块主要由人机界面模块(主界面)(如图5所示)、自检测模块、计量模块、综合控制单元自动测试模块、数据管理模块、帮助说明模块、用户管理模块等组成。如图6所示自动测试系统工作流程。

5 结束语

完成开发的该型综合控制单元测试台是一套综合化、数字化总线式自动测试系统，符合标准化、通用化、系列化的未来发展方向[5]；测试台及测试流程满足修理厂对该型综合控制单元工厂维修的需求；最大限度地采用了市场上的最新技术及成熟产品，确保了系统的可靠性和维修性；自动测试系统操作使用简便，逻辑性强，人机界面良好；硬件布局、系统布线、电源接口、接地方式等合理规划符合ATE系统电磁兼容性技术方面的要求。LabWindows/CVI功能全面且具备更多有效的调试功能，可以帮助工程师在开发程序时提高软件设计运行的可靠性和稳定性[6]。

[1] 张秋菊,刘珍阳.航空电子自动测试设备的开发与实现[J].光电技术应用,2006(6):45-49.

[2] 白渚铨,张晓明,王宇，等.基于LabWindows/CVI的数据处理软件设计[J].计算机应用与软件,2015(4):30-32.

[3] 王建新.LabWindows/CVI测试技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社,2006.

[4] 庞丽娟,陶小亮.基于LabWindows/CVI的测试设备设计与研究[J].国外电子测量技术,2014(6):78-80.

[5] 赵冬艳.军用测试设备需求与技术发展趋势[J].战术导弹控制技术,2011(2):45-48.

[6] 陈矫阳,陈楸,刘桓龙.基于LabWindows/CVI多线程数据采集的研究[J].科学技术与工程,2008(9):2459-2461.