自動控制故障注入設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)研究

【摘要】論文結(jié)合故障注入設(shè)備的特點，在闡述注入設(shè)備操作性、通用性、拓展性以及無破壞性的基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)了一種自動控制注入設(shè)備，設(shè)計了輸入設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架圖以及設(shè)備主要的模塊框架圖。

【關(guān)鍵詞】自動控制；故障注入設(shè)備；設(shè)計

自動控制故障注入是對產(chǎn)品進行檢測實驗以及驗證容錯系統(tǒng)的技術(shù)手段之一。利用故障注入這一形式，設(shè)備檢測實驗?zāi)茉赨UT（被驗證單元）進行機內(nèi)測試功能的診斷以及外部測試功能診斷的驗證。在科學(xué)技術(shù)不斷進步發(fā)展的背景下，自動控制故障注入這一技術(shù)已經(jīng)全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工的故障注入技術(shù)。在驗證容錯系統(tǒng)的過程中，故障注入能客觀評價整個系統(tǒng)的容錯能力。當前從驗證對象不同的技術(shù)狀態(tài)進行劃分，可將故障注入這一技術(shù)分為兩大類型：一是應(yīng)用到成品中的技術(shù)，一是在產(chǎn)品模型或者產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計狀態(tài)中的技術(shù)。

當前故障輸入技術(shù)能有驗證對象進行緊密的聯(lián)系，但是無法直接在電子成品設(shè)備中進行驗證，所以，自動控制故障注入設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)成了該領(lǐng)域的重點以及難點。

一、自動控制故障注入設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.自動控制故障注入設(shè)備結(jié)構(gòu)研究

自動控制故障注入設(shè)備包含了多個模塊，各個不同的模塊功能各有特點。

數(shù)字控制的主要功能在于對軟件發(fā)出的命令進行接收，形成對應(yīng)的控制信息；控制軟件能對故障注入設(shè)備的相關(guān)數(shù)值進行設(shè)定、控制，外界測試器測試出的結(jié)論將向控制軟件進行反饋，做出故障結(jié)果的分析以及處理動作；驅(qū)動放大模塊主要功能在于放大控制信號，驅(qū)動加強信號的接收以及切換模塊，驅(qū)動故障控制模塊；注入設(shè)備的信號接收模塊功能在于提供UUT信號接收線口，在還未進行故障注入時保證UUT能夠進行正常的工作，所謂接口適配器能將故障注入設(shè)備與UUT進行匹配以及連接，類型各異的UUT適用于不同的接口適配器類型，以此來提高故障注入的實用性能；另外，注入設(shè)備的信號接入總線主要是利用接口適配器，將UUT的信號線與故障注入設(shè)備進行連接，免于在大量故障接入過程中再重新進行連線，最終保證注入故障的實用性以及操作便利。

該注入設(shè)備結(jié)構(gòu)還包括以下部分：故障注入總線主要是用來進行故障注入操作；信號切換模塊以及注入模塊主要以故障注入要求為前提，將相對的信號與總線發(fā)出的信號進行切換；故障注入能對不同類型的故障注入進行操作，顯示模塊會將與總線進行連接的信號注入至總線信號通道，在通道上完成故障類型的設(shè)置。

2.自動控制注入設(shè)備設(shè)計工作原理

在自控注入設(shè)備設(shè)計與實現(xiàn)過程中，主要工作原理在于利用設(shè)備控制軟件實現(xiàn)故障參數(shù)的注入，通過數(shù)字控制設(shè)計模塊，控制軟件形成信息被解析成為控制信號，利用驅(qū)動放大模塊來將信號進行放大，利用驅(qū)動控制接收模塊、故障注入模塊等運作，最終實現(xiàn)故障的自動注入以及撤銷。

設(shè)計故障注入設(shè)備的重點在于實對設(shè)備的實用性能、通用性能及完整性能做充分考慮。在通用性設(shè)計中，UUT與接口適配器注入設(shè)備分離，可對UUT進行信號處理時了使用耐大電壓的電流器件，將UUT的信號兼容能力進行提升。在操作性能的設(shè)計中，將接口適配器所需要的UUT信號一次性與故障輸入設(shè)備進行連接，利用顯示模塊對控制指令進行確認，保證指令的正確執(zhí)行，如此便于進行多種復(fù)雜的軟件操作。在設(shè)備完整性設(shè)計方面，故障注入相關(guān)模塊進行了保護性相關(guān)安排，能夠免于物理性質(zhì)損壞UUT相關(guān)的電子元件。在注入設(shè)備的拓展性方面，信號拓展接口以及信號切換對應(yīng)模塊在接入信號時實現(xiàn)了能力拓展，而故障注入模塊則直接開拓了故障注入能力。

二、注入設(shè)備重點模塊設(shè)計

1.輸入設(shè)備故障注入模塊設(shè)計

故障注入模塊包括多種故障類型：錯誤信號、短路信號、串聯(lián)電阻、固高信號以及信號與電阻產(chǎn)生地面搭接等。

信號串聯(lián)電阻的主要原理圖如上。在必要的條件下，可對電阻進行多個組合完成阻值的匹配，阻值選擇主要通過驅(qū)動大模塊以及數(shù)字控制模塊進行確定，利用K1、K2完成操作，再將電阻與對應(yīng)的故障注入總線進行串聯(lián)。

2.控制軟件的設(shè)計

故障注入自動控制軟件的運用原理主要是：在注入設(shè)備參數(shù)得以建立之后，利用自動控制使用界面產(chǎn)生和形成了注入?yún)?shù)值，產(chǎn)生同UUT的故障參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)文件，形成UUT不相關(guān)的控制數(shù)值等，向UUT注入故障注入設(shè)備的故障信息，在此基礎(chǔ)上對相關(guān)的信息以及最終的注入效果進行結(jié)果的收集，產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的形式文件，便于進行分析。

3.自動控制故障注入設(shè)備的實現(xiàn)

在設(shè)計故障注入設(shè)備的前提條件之上實現(xiàn)自控故障注入設(shè)備，這一故障設(shè)備總共含有了四十多條信號通道接收總線以及三條故障注入總線。在注入設(shè)備控制軟件設(shè)計中，在WINDOW平臺上進行操作，利用BASIC語言進行編寫，設(shè)備采用110v額定電壓以及1A額定電流類型繼電器，注入設(shè)備的數(shù)字控制模塊利用PCI插件版。

在對設(shè)計的故障輸入設(shè)備進行注入實驗過程中，主要的故障注入部位是注入設(shè)備內(nèi)的串行通信線，這一總線設(shè)計具有對應(yīng)的設(shè)備接口適配器，利用數(shù)字化的波形采集器采集故障波形信息，累計注入68個故障。

三、結(jié)語

自動控制故障注入設(shè)備在進行故障注入設(shè)備性能實驗中占有重要地位和作用，當前須根據(jù)實際的故障注入要求，在堅持故障注入設(shè)備擴展性、實用性、操作性以及無破壞性基礎(chǔ)上進行自動控制技術(shù)的設(shè)計以及研究，通過系列的實驗對注入設(shè)備實際效果進行驗證。另外，注入設(shè)備之間含有可插拔的連線，其電流以及信號電壓保持在中、低取值范圍，但是這一故障注入設(shè)備包含的故障類型仍然不全面，在日后的設(shè)計中仍需要加強和完善。

參考文獻

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