周俊山 呂楊 韓慶偉

摘要：針對(duì)電子裝備維修訓(xùn)練中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種裝備模擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用“硬電路，軟故障”的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)軟件模擬故障信息，硬件電路指示故障狀態(tài)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以真實(shí)模擬裝備故障現(xiàn)象，體現(xiàn)維修過(guò)程，更加適用與電子裝備維修技能訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：模擬維修;故障狀態(tài);電路設(shè)計(jì)

引言

裝備維修能力的訓(xùn)練，主要采用的方法是在裝備上設(shè)置故障，然后讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行故障排除，這種訓(xùn)練方式必須依托實(shí)裝才能進(jìn)行訓(xùn)練，脫離裝備難以進(jìn)行訓(xùn)練。而依托實(shí)裝訓(xùn)練容易造成裝備性能的下降，效益不高?，F(xiàn)在可以通過(guò)維修模擬器來(lái)解決這一問(wèn)題。

維修模擬器可以通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，一種是虛擬維修，一種是模擬維修。其中，虛擬維修[1]是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)上模擬裝備維修的過(guò)程，使維修人員能夠快速掌握設(shè)備維修知識(shí)、維修原理以及維修過(guò)程。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)，成本低，這是由于虛擬維修訓(xùn)練主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真產(chǎn)生，對(duì)具體的硬件電路要求較低。而這種訓(xùn)練方法過(guò)于注重理論分析，缺乏維修技能訓(xùn)練，不能完全體現(xiàn)維修過(guò)程。模擬維修是通過(guò)制作裝備模擬維修樣機(jī)，設(shè)計(jì)硬件仿真電路，通過(guò)軟硬件設(shè)置故障，讓受訓(xùn)人員根據(jù)軟硬件故障現(xiàn)象定位并排除故障的一種維修訓(xùn)練手段。

系統(tǒng)的組成與功能

系統(tǒng)組成

電子裝備模擬維修系統(tǒng)主要由導(dǎo)控臺(tái)、接口板、程控信號(hào)源、故障狀態(tài)讀取模塊、故障指示模塊和模擬維修分機(jī)等六部分組成。其中模擬維修分機(jī)包含故障仿真板（包含測(cè)試信號(hào)和狀態(tài)存儲(chǔ)器）、故障指示器件（指示燈、電表、蜂鳴器、顯示器）、故障器件（保險(xiǎn)絲、繼電器、電纜連線）等。

系統(tǒng)工作過(guò)程

模擬維修系統(tǒng)工作包括以下五個(gè)工作步驟：故障設(shè)置、故障狀態(tài)讀取、案例庫(kù)比對(duì)、故障指示信息下發(fā)、故障修復(fù)。

故障設(shè)置可以有“軟設(shè)置”和“硬設(shè)置”兩種方式，其中“軟設(shè)置”就是將通過(guò)導(dǎo)控臺(tái)對(duì)維修平臺(tái)中的故障仿真板的狀態(tài)進(jìn)行寫(xiě)入設(shè)置，“硬設(shè)置”就是對(duì)維修平臺(tái)中的故障件進(jìn)行故障設(shè)置，例如可對(duì)保險(xiǎn)絲、電纜連線、繼電器等器件進(jìn)行故障設(shè)置。由導(dǎo)演臺(tái)通過(guò)接口電路和故障狀態(tài)讀取模塊讀取系統(tǒng)中各故障件（保險(xiǎn)絲、繼電器、電纜、電路板）的狀態(tài)。導(dǎo)控臺(tái)讀取了故障狀態(tài)信息后將故障信息和案例庫(kù)中的故障案例進(jìn)行比對(duì)，從故障案例故障找到相同的故障狀態(tài)然后生成相應(yīng)的故障指示信息。導(dǎo)控臺(tái)將比對(duì)生成的故障指示信息發(fā)送給各個(gè)模擬維修分機(jī)，各分機(jī)依據(jù)送來(lái)的故障指示信息，通過(guò)故障指示模塊在故障仿真板和其他故障指示器件（如指示燈、蜂鳴器、電壓電流表、顯示器等）上顯示出相應(yīng)的故障狀態(tài)，供維修訓(xùn)練人員測(cè)試或觀察，收到故障信息后按照故障狀態(tài)顯示對(duì)應(yīng)的故障現(xiàn)象，從而適時(shí)的復(fù)現(xiàn)故障狀態(tài)。維修人員根據(jù)各分機(jī)的故障狀態(tài)，通過(guò)測(cè)試電路、換板、換件等手段進(jìn)行故障維修，如果維修人員修復(fù)了故障件，導(dǎo)控臺(tái)將適時(shí)的讀取故障狀態(tài)信息，并將此信息和案例庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，如果修復(fù)成功將生成正確的狀態(tài)信息發(fā)給各分機(jī)的指示器件，從而實(shí)現(xiàn)故障修復(fù)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

為了實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化，和可擴(kuò)展性，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“應(yīng)用層、用戶接口層、信號(hào)處理層、硬件層”的四層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

應(yīng)用層主要作用是記錄用戶的操作信息并且傳遞給用戶接口層。

用戶接口層根據(jù)用戶層送來(lái)的操作信息如故障設(shè)置信息，修復(fù)信息等，以及讀取的機(jī)柜上的電路及易損件的狀態(tài)信息，進(jìn)行綜合分析后，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息去控制信號(hào)處理層產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，這里所說(shuō)的綜合分析是指，根據(jù)裝備結(jié)構(gòu)原理和設(shè)置的故障信息，分析出仿真電路板的輸出信號(hào)和仿真分機(jī)上的狀態(tài)指示器件。

用戶接口層設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的裝備型號(hào)設(shè)計(jì)不同的軟件包，每個(gè)軟件包內(nèi)封裝了接口函數(shù)，通過(guò)修改接口函數(shù)修改信號(hào)處理層的輸出信號(hào)。

信號(hào)處理層是用來(lái)產(chǎn)生仿真電路所需的各類電信號(hào)，以及狀態(tài)指示器件所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。信號(hào)處理層設(shè)計(jì)了多個(gè)通用信號(hào)源模塊，信號(hào)源模塊用一類電路實(shí)現(xiàn)，每個(gè)模塊的輸出信號(hào)特性參數(shù)可以通過(guò)軟件層送來(lái)的控制信息進(jìn)行靈活控制，便于二次開(kāi)發(fā)。

硬件層主要包括：各分機(jī)機(jī)柜以及機(jī)柜上的仿真板，狀態(tài)指示器件，裝備易損器件等。硬件層的只是在外觀上模擬裝備電路，預(yù)留的關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)信號(hào)以及狀態(tài)指示器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)源于信號(hào)處理層的信號(hào)源模塊。硬件層設(shè)計(jì)根據(jù)裝備型號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)，硬件層和信號(hào)處理層相互獨(dú)立，這樣系統(tǒng)的可移植性大大增強(qiáng)。

在以上四層結(jié)構(gòu)中，信號(hào)處理層是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)。通用信號(hào)源模塊設(shè)計(jì)方案如下。信號(hào)源模塊設(shè)計(jì)采用“主控單片機(jī)+DDS信號(hào)生成+數(shù)控增益放大器”的方案。單片機(jī)負(fù)責(zé)與導(dǎo)控臺(tái)之間的通信，并對(duì)信號(hào)生成支路進(jìn)行控制。信號(hào)生成方面采用先進(jìn)的數(shù)字頻率直接合成技術(shù)，采用DDS芯片，頻率分辨率高，捷變速率快，通過(guò)全數(shù)字接口，易于集成，且體積小，價(jià)格低，有助于提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比。

技術(shù)應(yīng)用

由于采用軟故障的方式，系統(tǒng)能化解保證裝備可靠性與拆裝備維修影響可靠性間的矛盾，提高電子裝備維修保障能力。系統(tǒng)軟件及硬件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，可以通過(guò)二次開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)其他型號(hào)裝備維修訓(xùn)練系統(tǒng)的研制。從開(kāi)發(fā)成本上看，相當(dāng)于以一套系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)投入研制多種型號(hào)維修訓(xùn)練系統(tǒng)，系統(tǒng)的擴(kuò)展性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

王眾北.虛擬檢測(cè)維修系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].火力與檢測(cè)技術(shù)，2016，11.