某故障检测仪的设计

刘文义，杨巧华

(山西大众电子信息产业集团有限公司，山西 太原 030024)

0 引言

随着我国军事装备现代化、自动化水平的不断发展和提高，对部队装备的综合保障能力也提出了更高的要求。如何维护保障好新装备，在最短的时间内排除故障，确保装备的正常运行是摆在部队维修保障工作面前的一个十分重要的任务。

针对某型燃气射流车这样一种功能强、结构复杂的大型现代化设备，仅靠人工维修保障困难较大，尤其是在短时间内正确判断故障的位置显得尤为困难。为此，我们结合部队使用情况，研制出某型燃气射流车故障检测仪。该仪器自动化程度较高，性能可靠，使用操作简单、方便，基本实现了故障快速、准确判断。

1 组成及工作原理

1.1 组成

系统主要由PC主控机、检测控制模块、接口模块、电源模块以及检测电缆等组成，系统组成框图如图1所示。

图1 系统组成框图

主控机部分采用基于windows操作系统的PC机，既可以使用普通计算机，也可以用专用计算机。检测控制模块主要采用以多片AT89C系列单片机为分布式的控制模块，外围电路采用了电源模块、PSD可编程的逻辑器件、数模转换器、数据驱动器、译码器、运算放大器等电路。各种接口主要是由检测连接电缆、信号隔离板、接口板组成。

系统软件包括主控机控制软件、故障诊断专家系统、检测控制软件等，其中前两个软件安装在主控机内，检测控制软件安装在检测控制模块中。

1.2 主要功能

1) 主车故障检测：对主车故障的检测是根据上位机的检测命令，将主车的检测量转换成数字信息上传作为故障诊断的依据，主要检测数据有蓄电池电压、滑油液位、燃油液位、发动机转速、发烟油油压、启动机电压等。

2) 副车故障检测：对副车的检测主要是对上装设备的电器部分进行检测，主要是对发电机的传感器部分、油路控制电磁阀、蓄电池电压、继电器功能等进行检测。

3) 微机控制仪整机故障检测：对副车配置的微机控制仪整机进行故障检测。

4) 微机控制仪单板故障检测：对微机控制仪单板进行故障检测，可定位故障到芯片。

2 工作原理及设计思路

2.1 工作原理

作为故障检测设备，其工作流程见图2。

图2 工作流程框图

启动主控机控制软件，在检测菜单下制定检测项目向检测控制模块发出检测指令，检测控制模块检测结束后，将检测的结果上报主控机，故障诊断专家系统根据上报的检测结果并结合系统内故障库及分析结果，输出故障位置、解决措施以及故障处理步骤等处理结果供维修人员维修。为部队维修保障工作提供了简单、快速的故障定位和确定维修方案。

2.2 设计思路

2.2.1 主车的检测

当检测控制模块接收到主控机的检测主车的指令后，依次将蓄电池电压、滑油液位、燃油液位、发动机转速、发烟油油压、启动机电压的模拟量通过电子开关控制送入A/D7812进行模/数转换，转换后的数据作为采集结果保存后传送到主控机，主控机接收到上报数据后通过故障诊断专家系统的分析判断做出诊断结果，输出到主控机显示界面。

2.2.2 副车的检测

对副车的检测分为两部分，一部分是对副车工作过程中的各种状态进行检测，另一部分是对副车各继电器线包的检测。

1) 对副车的工作过程中的状态进行检测：通过检测控制模块模拟微机控制仪的工作状态，实时对副车的整个工作状态进行检测。采用一片AT89C2051和一片GAL16V8构成了模拟键盘电路，用四片TLP521和两片74HC244构成了采集信号输入电路。用一块CPU板，一块I/O板构成了模拟微机控制仪主电路。检测控制模块给AT89C2051下达副车检测命令，AT89C2051收到命令后由P1口输出各种副车工作的命令码，经GAL16V8译码输出为模拟键盘信号，微机控制仪的CPU读入键盘扫描码，经译码后发出相应的指令使副车作出各种正常工作所需要的动作。实现了对副车的单独检测又得到了副车正常工作所需要的指令信号。通过采集发出命令所对应的各种动作的控制信号与发出命令信息，由专家诊断系统分析判断，做出结论并显示。

2) 对副车各继电器线包的检测：副车的作用主要是为主车提供不同种类的油料。副车无论做哪种作业都需要控制输油管路上相应继电器的开启与断开，用继电器的触点接通或者断开相应的电磁阀。因此每个继电器的好坏是直接影响副车各项作业能否正常进行的一个重要环节。为此检测仪具有对副车输油管路上的16个继电器线包的检测功能。在检测仪的主菜单下用鼠标点击“副车继电器线包检测”检测仪就会把每一个继电器线包的状态检测出来并且显示在屏幕上。

2.2.3 微机控制仪的整机检测

微机控制仪是副车自动控制设备的核心。作为副车自动控制的核心部件它控制着输油管路上的各个电磁阀、油泵的开启，从而完成轻质油或重质油的加油、泵站、自吸、回抽以及重质油加温和加温后的自循环冷启动、热启动等项作业。整机检测时，检测仪模拟副车与微机控制仪通过电缆连接，通过检测仪下达动作指令，微机控制仪人工操作配合试验，可检测到微机控制仪的每个操作结果，通过结果信息采集、专家系统的判断做出故障位置断定，可达到板级故障定位。

2.2.4 微机控制仪的单板检测

对微机控制仪中的单板检测主要是对CPU板和I/O板的检测。当整机检测有故障时，判定到单板故障后，将有故障的单板进行检测，确定故障所在位置，可定位到芯片。

由PC主控机在主检测菜单下点击“CPU板检测”或“I/O板检测”AT89C52单片机控制模块就会分别将“CPU板”或“I/O板”每一条回路检测的结果发送到主控机，主控机通过专家诊断系统分析判断后将诊断结果显示在LCD显示屏上。

2.2.5 自检功能

检测仪有自检功能，主要检测主控机与检测控制模块之间的通信以及检测控制模块的自检。检测仪在开机后，点击桌面上的仪器图标后，可进入自检菜单，当点击自检按钮，再点击确定按钮后，检测仪屏幕上会显示自检结果，并且只有在显示“自检通过”后，检测仪才能进入检测主菜单进行各种检测工作，否则就不能进入检测菜单。这样就保证了只有在检测仪工作正常的情况下才能进行检测工作，确保检测工作的可靠性。

3 软件设计

故障检测软件是将技术人员在检测故障时的思路和检测方法，包括检测内容、测试条件、正确结果、错误结果及相关的故障现象转变为程序，达到无图纸、无专业人员即可查处故障的目的。

软件分为三部分：主控机控制软件、专家诊断系统软件和检测控制模块软件。

▶ 主控机控制软件主要完成主控机与检测控制模块的指令通信、通信链路建立维护、与专家诊断系统的接口通信以及代码解析显示等功能。

▶ 专家诊断系统软件是诊断的核心软件，它通过接收检测结果代码，将代码解析后与系统信息库内的信息作比较，参考已建立的故障库数据并与之进行比对，做出故障判定。故障数据库还可以进行人工添加信息，随时添加故障信息及故障部位，此外还具有信息库的导出和合并功能，为不同用户之间的信息共享提供便利。

▶ 检测控制模块软件主要完成模拟微机控制仪的工作，模拟副车的负载，对主车、副车、微机控制仪、微机单板检测的过程进行控制和结果采集以及结果上报。

4 结束语

本系统已批量生产使用，经过几年的使用证明本系统性能可靠、故障定位快速、准确，可直接定位到发生故障的元件，大大降低了故障检测的困难，提高了排除故障的速度和能力。从而进一步提高了维护保障水平。