随着近年来我国信息化水平的不断提高, 航空行业所涉及的数控系统也逐步转变模式, 向着数字化与资源共享的趋势发展。为了改变目前飞行器各控制系统间, 因没有进行标准参照设置而难以对数据传输安全实现保障的现状, 相关技术人员对数据总线的进行了研发, 可以通过总线实现各系统间在任意时间的相互通信。笔者立足实际工作经验, 结合1553B总线模块进行了详细阐述, 通过对1553B总线模块故障进行深入分析, 描述基于虚拟仪器技术的故障诊断系统实现方案, 旨在提高故障定位的精确度。
一、1553B总线研究的概述
首先控制系统的发展历程经历了从最早单一控制原理, 渐渐形成了自动采集功能、智能电气功能以及自主计算等相应的子系统, 并且这些子控制系统之间可以完成数据的共享和对接工作, 从而在共同运转操作的机制下建立一个智能化程度高、实时同步并且安全性高的集合系统。这里就不得不对MIL-STD-1553B总线进行介绍。1553B总线起初是由是美国军方制定并规范的一项串行总线标准, 因此最早在军用战斗机与机载系统中使用。MIL-STD-1553B总线的全称为“飞机内部时分制指令/响应型多路传输数据总线”, 在计算机协议中还规定了1553B总线的运行原理、总线上的信息流和总线传输功能格式等信息。目前, 1553B总线作为一个传递媒介的主要功能在于实现不同系统间的数据和信息的传输, 因此相关MIL-STD-1553B总线协议在军事、工业和科技领域内得到了很大的发展, 应用于飞行器、舰艇、太空站以及导弹射程设备灯。
1553B的优势可以总结为几方面, (1) 线性拓扑结构使得系统的布线数量和重量大大降低, 因此1553B总线能够成为航空系统中各个设备的最佳连接方式。与曾经的连接相比1553B总线维护更加简单, 增加或减少节点的操作简便也使系统更加灵活。 (2) 控制器是1553B总线的指挥官, 其发出的对相关信息传输的命令通过一定的方式呈现, 相关终端进行信息的接受并执行要求的程序, 这一优势体现在实施适合集中控制的系统。 (3) 1553B总线是具有双重储备的, 因此可以对线路和接口的信息进行两次储存, 当信息在一条总线上进行传输时, 还有一份处于备份的状态, 从而有效保障了系统通信的安全性能。 (4) 1553B总线的可以高速传输数据, 其线路容量也非常可观, 因此大大缩短了消息传输的时间。 (5) 1553B总线相互作用的形式尤为关键, 安全的将每个节点与网络系统阻断, 降低了潜在的计算设备损坏的风险。
二、1553B总线故障诊断相关软件
(1) 1553B总线故障诊断软件。这里将用于1553B总线故障判断处理软件分为不同类别, 其中一类可以总结为虚拟器为依托的软件研发系统和用户操作系统, 另一类则基于是1553B总线模块内部中央处理器的研发, 需要对中央处理器的不同品牌和种类进行划分, 系统的开发也因此也存在差异。例如, 中央处理器为80C186的开发环境与中央处理器为TMS320F240的开发环境就完全不同。该软件功能具有综合性且相关程序可便捷的用于信息采集分析, 并与显示测控技术工具有效地整合。 (2) 1553B总线维修测试软件。测试软件的开发和利用极为关键, 维修测试系统需要其支撑任务的完成, 其中测试程序集设计具有明显的优势。该软件的开发适用于1553B总线模块所具有的各个功能组成的测试, 同时测试程序集设计关系到了到测试能否全方位覆盖整个系统, 并以此精确的实施问题出现位置的锁定。通过对1553B总线模块的性能和指标进行优化, 当前1553B总线模块的电路设计改良为组件单元的分解形式。基于1553B总线模块机构所特有的双口存储器, 也就是DPRAM功能, 这里可以将1553B总线模块的功能可由以下四各方面组成, 分别是模块通信控制器电路测试, 子系统主机接口电路测试, 1553B协议接口电路测试和复位电路测试。通信控制器电路测试包括:EPROM功能单元电路测试、RAM功能单元电路测试、中央处理器控制DPRAM电路测试、定时器功能电路测试和复位RTC计数器功能电路测试。
三、基于故障树的1553B总线故障诊断
(一) 1553B总线故障模型建立
故障树模型可以理解为以被检测对象的结构为基础的行为模型, 其性质为定性的因果模型, 这里可有将原理解释为将顶矢量设计为系统厌恶矢量, 以可能引起顶矢量产生的相关矢量为中间和底矢量, 并用逻辑门表示矢量互相联系的呈现出倒树状的结构, 这就反映了特征问题与引发故障因素之间的所有逻辑关系。因此可以发现故障树的应用中, 最重要也是最基本的流程就建树, 分析诊断的结果是否准确就依靠建树是否合理。建树对于系统诊断有着非同寻常的意义, 科学合理的建树是直接关系着系统属性判断, 以及定量计算结果准确性的关键步骤。
(二) 1553B总线故障树建立
1553B总线模块是系统的应用中, 是为了完成1553B总线接口信息之间的交换, 以1553B总线通信中产生的数据传输错误、总线不响应故障或者主机命令不响应为故障事件, 判断出对1553B总线通信造成阻断的影响因素有: (1) 子系统主机错误的口令设置; (2) 通信控制在子系统发出的命令后无法执行; (3) 通信控制器在处理1553B总线协议时出现错误; (4) 1553B总线协议处理器的相关方式出现问题; (5) 1553B总线收发器产生错误的曼码数字信号。1553B总线通信故障树的构建, 就基于以上几个方面。
四、结语
综上所述, 为实现飞行器控制系统稳定性的目标, 需要建立完整的网络通讯电气及协议规范要求, 本文在1553B总线模块工作原理进行总结的基础上, 建立完整的1553B总线模块维修测试平台与故障模型, 力求将故障现象和故障诊断智能化, 从而指导1553B总线模块的维修任务, 对降低故障风险与提高维修质量做出了贡献。
摘要：我国当前的航空控制系统的设计重点不只针对于飞行途中的控制, 也更加重视安全科学的网络与数字信息高效传递的系统建设。世界范围内使航空总线使用频率最高的是ARINC422总线、ARINC429总线以及MIL-STD-1553B总线, 这几种总线技术经过多年的实践发展已经逐步完善。本文对1553B总线首先进行了简单的概述, 说明其设计原理并对模块故障树做出了分析, 并以此进行相应故障诊断系统的构建, 为增加故障定位的准确性提供了参考。
关键词：1553B总线,模块故障,诊断系统
参考文献
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