基于虚拟仪器的远控系统自动测试技术

各量的状态对原动机的运行状态、报警信号、停机信号等进行复示。

图1远控系统组成及与其它设备的连接关系

图2自动测试系统硬件组成示意图

2.2自动测试系统硬件组成

虚拟仪用具有硬件少、体积小、重量轻、功能强、可扩充性强等优点。与传统仪器一样，虚拟仪器可以划分为数据采集与控制、数据分析与处理、结果表达与输出三大功能模块。结合虚拟仪器的思想[2,7]，设计自动测试系统的硬件实现方案如图2所示。

图2中被测试对象是待测试的远控系统整机或者某一分机。电源电路向远控系统和信号调理电路供电，其中远控系统需要的是特殊的电源，需要购买专门的电源或者自行设计电源变换电路。

为了实现远控系统整机或分机的自动测试，需要为其设计专门的接口电路和信号调理电路，信号发生器、数据采集设备和被测试对象之间的所有信号都通过它传递，其主要作用有：①将信号发生器发出的信号（模拟量、数字量等）根据需要转换成远控系统所能接受的信号;②将远控系统产生的信号（模拟量、数字量等）转换成数据采集设备所能接受的信号。

信号发生器的主要作用是：在工控机的控制下产生相应的信号，经信号调理电路转换后送到远控系统，即产生激励矢量。

数据采集设备的主要作用是：在工控机的控制下，采集远控系统在激励矢量作用下的响应信号（经过信号调理电路转换），然后将信号送到工控机进行数据分析和处理。

工控机在软件的指挥下控制整个自动测试系统的运行，也是人机交互的主要途径，它根据需要控制信号发生器向远控系统发出激励矢量，同时将远控系统的响应矢量进行数据分析和处理，判定被测对象的功能是否正常并对其进行故障诊断，最后将判定结果及诊断信息通过显示设备进行显示或通过打印机进行打印。

3自动测试系统的软件设计

虚拟仪器的软件开发环境目前主要有两类：一类是文本式的编程语言，如VisualC++、VisualBasic、C++、LabWindows/CVI等;另一类是图形化编程语言，具有代表性的有LabVIEW、HPVEE等[8]。图形化编程语言和文本式编程语言相比，具有编程简单、直观、开发效率高的特点;而文本式编程语言灵活性较好，用户可以灵活的添加功能，而且比图形化编程软件开发本钱低。考虑到本自动测试系统有大量的信号仿真、信号检测、数据处理，而且需要有大量的图形界面处理，选择LabVIEW作为软件开发平台。程序框图如图3所示。

图3自动测试系统软件程序框图

图4自动测试系统主界面

系统开机后，首先进行测试系统本身的自检，如无异常，进进自动测试系统主界面，如图4所示。用户可以根据需要选择测试方案，测试方案分为以下三种：

1）整机功能测试。点击主界面上的“整机功能测试”按钮进进整机功能测试主界面。当控制系统的所有设备正常连接时，针对控制系统整体的所有功能（电源变换功能、信号指示功能、原动机控制功能、远控和保护功能），仿真模拟被控对象的工作过程，按照程序设置送给控制系统所需的输进信号，检测其输出信号，根据输进矢量和输出矢量之间的关系判定整机功能是否正常。假如功能测试不正常，则控制系统有故障，将故障定位到分机。

2）分机功能测试。在“分机功能”测试区点击分机名称按钮进进相应分机的测试界面。根据该分机的工作原理和功能，仿真模拟被控对象的工作过程和与其相联系的其它分机的耦合信号，按照程序设置送给该分机所需的输进信号，检测其输出信号，根据输进矢量和输出矢量之间的关系判定该分机功能是否正常。若不正常，则该分机有故障，视具体情况可以初步确定该分机的故障性质和故障部位。

3）故障设备的故障诊断。当通过“整机功能测试”或“分机功能测试”判定出某个分机故障时，就要对该分机进行具体的故障诊断。故障诊断时可以采用各种公道、先进的故障诊断方法搜寻故障的原因，尽可能将故障定位到元器件，进步故障诊出率，并尽量减少漏报和误报现象。本系统中采用以故障树分析法为主、模糊神经网络推理为辅的诊断方法。对故障设备故障树的构造，采取理论与实践相结合的方法，即在具体分析其工作原理的基础上，结合大量的人工诊断的经验，构造公道的故障树。故障诊断时，先将故障树结构存进计算机中，然后采取自上而下的方式进行故障搜寻和定位，测试时，工控机根据需要不断向故障设备送出故障激励矢量，同时采集关键电子元器件的响应矢量，根据激励矢量和响应矢量的关系进行故障定位。当需要辅助推理时，采用模糊神经网络推理方法，终极搜寻到故障的真正原因。当需要人工辅助时，软件会提示用户进行辅助测试，并提示人工辅助的方法。