CN112947176A - 一种接口控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种接口控制方法，用于实现控制设备与终端设备之间的指令控制与故障诊断，包括：在控制设备与终端设备之间构建一单向传输的离散信号通路和一同时双向传输的数据信号通路；使控制设备端发出一离散信号和数据信号，并监控判断控制设备端的离散信号的发送是否正常；使终端设备端接收离散信号和数据信号，并使离散信号与预置信号进行比较，以判断接收的离散信号是否正常；同时，监控判断控制设备与终端设备的数据信号是否正常；通过离散信号或数据信号传输控制指令，根据控制设备端的离散信号发送结果、终端设备端的离散信号接收结果以及控制设备和终端设备的数据信号判断结果，确定控制设备与终端设备的故障模式。
Description
技术领域
本申请属于飞机航电控制技术领域，特别涉及一种接口控制方法及装置。
背景技术
随着多电/全电的发展，飞机电气设备越来越多，控制设备对终端设备的控制随之越来越多。控制信号的可靠、稳定传输越来越重要，有些甚至影响到飞机飞行安全。因此，控制设备、机载线束和终端设备的可靠传输通路设计成为设计关键。
现有的接口控制方法主要有以下三种：
如图1所示的第一实施例，控制设备的离散输出接口采用单余度设计，其通过机载线束连接到终端设备，并通过RS422端口进行通信。其中，RS422端口只负责传输维护指令及终端设备的维护信息，不参与正常控制。因此，此方法存在如下问题：当控制设备的离散输出接口发生故障，或是机载线束发生断路以及终端设备的离散采集电路发生故障时，终端设备都无法正常接收到控制设备的控制指令，导致终端设备不能按照指令正常工作。同时，上述三种故障模式也不能有效的被检测并隔离出来；
如图2所示的第二实施例，控制设备的离散输出接口采用双余度设计，通过机载线束压接到一点后再连接到终端设备，并通过RS422端口进行通信。其中，RS422端口同样只负责传输维护指令及终端设备的维护信息，不参与正常控制。因此，此方法存在的问题包括：a)当控制设备任一个离散输出接口的输出电路发生短路，如28V直通，则终端设备将始终采集到28V，并一直处于工作状态且不可控；b)当机载线束发生断路或终端设备采集电路发生故障时，终端设备不能正确的接收到控制设备的控制指令，终端设备将无法正常工作。同时，上述故障模式也不能被检测并隔离出来；
如图3所示的第三实施例，控制设备的离散输出接口采用双余度设计，通过机载线束连接到终端设备，并通过RS422端口进行通信。其中，RS422端口仍只负责传输维护指令及终端设备的维护信息，不参与正常控制。虽然通过双余度设计使离散控制指令的传输可靠性有所提高，但仍存在如下问题：a)当控制设备的任一个离散输出接口的输出发生短路，如28V直通，则终端设备相应的接口始终采集到28V，一直处于工作状态且不可控；b)当一路机载线束发生断路，虽然通过余度通路能够正常工作，但该故障模式不能被检测并隔离出来。
发明内容
本申请的目的是提供了一种接口控制方法及装置，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种接口控制方法，用于实现控制设备与终端设备之间的指令控制与故障诊断，所述方法包括：
在控制设备与终端设备之间构建一单向传输的离散信号通路和一同时双向传输的数据信号通路；
使控制设备端发出一离散信号和数据信号，并监控判断所述控制设备端的离散信号的发送是否正常；
使终端设备端接收所述离散信号和数据信号，并使所述离散信号与预置信号进行比较，以判断接收的离散信号是否正常；同时，监控判断所述控制设备与终端设备的数据信号是否正常；
通过所述离散信号或数据信号传输控制指令，根据控制设备端的离散信号发送结果、终端设备端的离散信号接收结果以及控制设备和终端设备的数据信号判断结果，确定控制设备与终端设备的故障模式。
进一步的，所述控制设备与终端设备之间的离散信号通路通过硬线连接，以实现控制设备向终端设备的单向信号传输。
进一步的，所述控制设备与终端设备之间的数据信号通路通过全双工通信线缆连接，以实现控制设备和终端设备之间的双向信号同步传输。
此外，本申请中还提供了一种用于实现如上任一所述的接口控制方法的装置，所述装置包括：
设置于控制设备端的离散信号输出电路和第一数据信号发送接收电路，以及设置于终端设备端的离散信号采集电路和第二数据信号发送接收电路；
所述离散信号输出电路和离散信号采集电路构成离散信号通路，所述第一数据信号发送接收电路和第二数据信号发送接收电路构成数据信号通路；
通过离散信号通路和数据信号通路构建控制指令的回绕；当离散信号通路和数据信号通路均正常时，控制设备控制终端设别正常工作；当离散信号通路故障、数据信号通路正常时，控制设备通过数据信号通路控制终端设别正常工作；当离散信号通路正常、数据信号通路故障时，控制设备通过离散信号通路控制终端设别正常工作。
进一步的，所述离散信号输出电路包括：第一数据处理模块、离散信号输出电路、离散信号回绕采集电路及防反接二极管，其中，所述第一数据处理模块用于根据控制设备的控制指令控制所述离散信号输出电路生成离散输出信号，并通过所述防反接二极管进行输出，所述离散信号回绕采集电路采集所述离散信号输出电路生成的离散输出信号，并将所述离散输出信号返回给第一输出处理模块，以判断所述离散输出信号是否正常。
进一步的，当所述离散输出信号超过阈值时，则判断所述离散输出信号为正常；反之，则不正常。
进一步的，所述离散信号采集电路包括：比较器、激励信号产生模块、第二数据处理模块及第一数据信号输出电路，其中，比较器接收离散通道传输的离散输出信号，并将所述离散输出信号与激励信号产生模块产生的激励信号进行比较，之后发送给所述第二数据处理模块，以判断所述离散输出信号的接收是否正常；同时，所述第一数据信号输出电路用于与控制设备一端的第二数据信号输出电路进行交互，并将交互数据发送给所述第二数据处理模块，以判断数据信号通路是否发生故障。
进一步的，所述控制设备和/或终端设备还包括：第三数据处理模块及第二数据信号输出电路，所述第二数据信号输出电路用于与终端设备一端的第一数据信号输出电路进行交互，并将交互数据发送给所述第三数据处理模块，以判断数据信号通路是否发生故障。
本申请所提供的接口控制方法通过采用离散信号通路和数据信号通路的异构双余度，相比单余度离散接口通路、双余度离散接口通路，接口失效率低，抗干扰能力增强，且本申请方法能够检测出控制通道中的故障并切除，做到100％检测并定位、隔离故障，同时具有自修复能力，具有可靠性高、测试性高，信号传输稳定的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为现有技术中的第一种控制方法连接示意图。
图2为现有技术中的第二种控制方法连接示意图。
图3为现有技术中的第三种控制方法连接示意图。
图4为本申请的离散输出接口回绕BIT设计原理框图；
图5为本申请的离散采集电路BIT设计原理框图；
图6为本申请的控制方法连接图；
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
针对现有技术中机载设备的控制通路所存在的问题，本申请中提供了一种可实现接口故障诊断及接口的控制方法，以达到可靠性高、测试性高并且信号稳定传输的目的。
本申请提供的接口控制方法主要是用于实现控制设备与终端设备之间的指令控制与故障诊断，其包括：
S1、在控制设备与终端设备之间构建一单向传输的离散信号通路和一同时双向传输的数据信号通路。
在本申请一实施例中，控制设备与终端设备之间的离散信号通路可以通过硬线进行连接，即可以实现控制设备向终端设备的单向控制信号的传输。控制设备与终端设备之间的数据信号通路可以通过全双工通信线缆连接，以实现控制设备和终端设备之间的双向信号同步传输，其中，全双工通信线缆例如可以是RS422接口规格的屏蔽双绞线缆。
S2、使控制设备端发出一离散信号和数据信号，并监控判断控制设备端的离散信号的发送是否正常。
S3、使终端设备端接收离散信号和数据信号，并使离散信号与预置信号进行比较，以判断接收的离散信号是否正常；同时，监控判断控制设备与终端设备的数据信号是否正常。
S4、通过离散信号或数据信号传输控制指令，根据控制设备端的离散信号发送结果、终端设备端的离散信号接收结果以及控制设备和终端设备的数据信号判断结果，确定控制设备与终端设备的故障模式。
如图4所示，在实现上述的接口控制方法的一实施例中，本申请提供了一种接口控制装置，其主要包括：离散信号输出电路、第一数据信号发送接收电路以及离散信号接收电路、第二数据信号发送接收电路。离散信号输出电路和第一数据信号发送接收电路均设置在控制设备一端，其中，离散信号输出电路位于控制设备的离散输出接口，第一数据信号发送接收电路位于控制设备的通信端口，例如为上述RS422接口。离散信号接收电路位于终端设备的离散接收接口，第二数据信号发送接收电路同样位于终端设备的通信端口，可以为上述的RS422接口。离散信号输出电路和离散信号采集电路构成离散信号通路，第一数据信号发送接收电路和第二数据信号发送接收电路构成数据信号通路。通过离散信号通路和数据信号通路构建控制指令的回绕；当离散信号通路和数据信号通路均正常时，控制设备控制终端设别正常工作；当离散信号通路故障、数据信号通路正常时，控制设备通过数据信号通路控制终端设别正常工作；当离散信号通路正常、数据信号通路故障时，控制设备通过离散信号通路控制终端设别正常工作。
参见图5所示为本申请一实施例的离散信号输出电路，控制设备的离散信号输出电路包括：第一数据处理模块、信号输出电路、防反接二极管及信号回绕采集电路。其中，第一数据处理模块用于根据控制设备的控制指令控制离散信号输出电路生成离散输出信号，并通过防反接二极管进行输出，离散信号回绕采集电路采集离散信号输出电路生成的离散输出信号，并将离散输出信号返回给第一输出处理模块，以判断离散输出信号是否正常。
其中，信号回绕采集电路采集输出电路的输出结果，并设定有阈值。当第一数据处理模块输出的控制信号有效，而信号回绕采集电路采集到的结果超过阈值时，判定离散输出信号有效，离散输出接口工作正常。
如图6所示为本申请一实施例的离散信号采集电路，终端设备的离散信号采集电路包括：比较器、激励信号产生模块、第二数据处理模块及第一数据信号输出电路。其中，比较器接收离散通道传输的离散输出信号，并将离散输出信号与激励信号产生模块产生的激励信号进行比较，之后发送给第二数据处理模块，以判断离散输出信号的接收是否正常；同时，第一数据信号输出电路用于与控制设备一端的第二数据信号输出电路进行交互，并将交互数据发送给第二数据处理模块，以判断数据信号通路是否发生故障。
在正常模式下，比较器的输出端A点与离散信号采集电路的离散输入信号端C点连接，离散输入信号经比较器与基准的激励信号比较后产生高低电平信号进入第二数据处理模块；在维护模式下，比较器的输出端A点和激励信号的输出B点连接，经比较器与基准的激励信号比较后产生高低电平进入第二数据处理模块，第二数据处理模块以判断离散信号采集电路是否正常。
此外，在控制设备与终端设备内均还包括：第三数据处理模块及第二数据信号输出电路，第二数据信号输出电路用于与终端设备一端的第一数据信号输出电路进行交互，并将交互数据发送给第三数据处理模块，以判断数据信号通路是否发生故障。
在本申请图4所示实施例中，终端设备内的第三数据处理模块与离散信号采集电路内的第二数据处理模块采用了相同的数据处理模块，而在控制设备内，第三数据处理模块(CPU_B)与离散信号输出电路内的第一数据处理模块(CPU_A)采用了不相同的数据处理模块。
可以理解的是，上述描述中的数据处理模块为具有输出处理能力的装置或设备，例如可以是中央处理器(CPU)、现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)或是数字信号处理芯片(DSP)等。
本申请中，控制设备和终端设备一路通过离散接口形成离散信号的传输通路，一路通过全双工的RS422接口形成数据信号的传输通路，两者互为备份，最终形成双余度架构，每个通路内均传输控制指令。当两个控制通路均正常时，控制设备控制终端设备正常工作。当离散信号传输通路发生故障时(接口或线束任一发生故障)，控制设备通过数据信号传输通路控制终端设备正常工作，并且能够检测出“离散信号传输通路故障”，并根据控制设备和终端设备的离散接口BIT(Built In Test)结果，进行故障定位，检测并隔离到LRU级(控制设备、机载线束、终端设备)。当数据信号传输通路发生故障时，控制设备通过离散信号传输通路控制终端设备正常工作，并且能够检测出“数据信号传输通路故障”，并结合数据信号通讯协议和接口BIT结果，进行故障定位，检测并隔离到LRU(Line ReplaceableUnit，即现场可更换单元)级，从而达到100％的故障检测率。当故障消失时，通过回绕判断，决策原故障通路是否恢复正常工作。本申请的接口控制装置采用异构回绕结合接口BIT技术，在控制信号的传输上更加可靠、稳定。
控制设备控制终端设备工作的工作流程如下：
1)离散信号输出接口的控制指令输出有效、数据信号接口的控制指令有效发送到终端设备，终端设备将采集到的离散信号接口状态和数据信号接口接收到的控制指令状态进行比较：
2)当离散信号接口控制指令状态和数据信号接口接收到的控制指令状态一致时，终端设备按照指令工作；
3)当离散接口指令状态和数据信号接口接收到的控制指令状态不一致时，进行判断：
3.1)信号接口接收通讯正常，终端设备按照数据信号接口的控制指令工作，并通过数据信号接口上报“离散信号通路故障”，同时将接收到的数据信号接口控制指令、离散采集电路BIT状态反馈给控制设备；
3.2)号接口接收通讯异常，终端设备按照采集的离散信号接口状态工作，并通过数据信号接口上报“终端设备数据信号接口接收通讯异常”，同时将离散接口指令状态、离散采集电路BIT状态反馈给控制设备。
其中，控制设备与终端设备在工作过程中的故障判断如下：
1)当控制设备发送的控制指令状态与其通过数据信号通路接收到的回绕控制指令状态一致，同时终端设备没有检测出离散输出端口的故障信息，控制设备周期BIT正常，则控制设备、机载线束和终端设备工作正常；
2)当控制设备发送的控制指令状态与其通过数据信号通路接收到的回绕控制指令状态一致，且数据信号通路通讯正常，但控制设备的离散输出接口检测出故障或终端设备检测出离散采集电路BIT故障，则控制设备离散输出接口故障或终端设备离散采集电路故障，同时控制设备发出告警信息；
3)当控制设备发送的控制指令状态与其通过数据信号通路接收到的回绕控制指令状态一致，数据信号通路通讯正常、控制设备的离散输出接口正常，且终端设备检测离散采集电路正常，则离散信号通路的机载线束发生故障，同时控制设备发出告警信息；
4)当控制设备发送的控制指令状态与其通过数据信号通路接收到的回绕控制指令状态一致，控制设备的离散输出接口正常，终端设备的离散采集电路正常，但终端设备上报数据信号接收通讯异常或控制设备的数据信号发送接口异常，则终端设备数据信号接收通讯异常或控制设备数据信号发送接口异常，同时控制设备发出告警信息；
5)当控制设备发送的控制指令状态与其通过数据信号通路接收到的回绕控制指令状态一致，控制设备的离散输出接口正常，控制设备的数据信号发送接口正常，且终端设备上报的离散采集电路正常，终端设备数据信号接收通讯正常，则两设备间数据信号通路线束故障，同时控制设备发出告警信息；
6)当控制设备发送的控制指令状态与其通过数据信号通路接收到的回绕控制指令状态一致，控制设备的数据信号接收异常，则控制设备的数据信号接收异常，同时控制设备发出维护信息；
7)当控制设备发送的控制指令状态与其通过数据信号通路接收到的回绕控制指令状态不一致，则控制功能失效，控制设备发出告警信息。
本申请中，通过采用离散信号接口通路和数据信号接口通路以构成异构双余度，相比单余度的离散接口通路或双余度离散接口通路，接口失效率低，抗干扰能力增强，并能有效抑制共模干扰)。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种接口控制方法，用于实现控制设备与终端设备之间的指令控制与故障诊断，其特征在于，所述方法包括：
在控制设备与终端设备之间构建一单向传输的离散信号通路和一同时双向传输的数据信号通路；
使控制设备端发出一离散信号和数据信号，并监控判断所述控制设备端的离散信号的发送是否正常；
使终端设备端接收所述离散信号和数据信号，并使所述离散信号与预置信号进行比较，以判断接收的离散信号是否正常；同时，监控判断所述控制设备与终端设备的数据信号是否正常；
通过所述离散信号或数据信号传输控制指令，根据控制设备端的离散信号发送结果、终端设备端的离散信号接收结果以及控制设备和终端设备的数据信号判断结果，确定控制设备与终端设备的故障模式。
2.如权利要求1所述的接口控制方法，其特征在于，所述控制设备与终端设备之间的离散信号通路通过硬线连接，以实现控制设备向终端设备的单向信号传输。
3.如权利要求1所述的接口控制方法，其特征在于，所述控制设备与终端设备之间的数据信号通路通过全双工通信线缆连接，以实现控制设备和终端设备之间的双向信号同步传输。
4.一种用于实现如权利要求1至3任一所述的接口控制方法的接口控制装置，其特征在于，所述接口控制装置包括：
设置于控制设备端的离散信号输出电路和第一数据信号发送接收电路，以及设置于终端设备端的离散信号采集电路和第二数据信号发送接收电路；
所述离散信号输出电路和离散信号采集电路构成离散信号通路，所述第一数据信号发送接收电路和第二数据信号发送接收电路构成数据信号通路；
通过离散信号通路和数据信号通路构建控制指令的回绕；当离散信号通路和数据信号通路均正常时，控制设备控制终端设别正常工作；当离散信号通路故障、数据信号通路正常时，控制设备通过数据信号通路控制终端设别正常工作；当离散信号通路正常、数据信号通路故障时，控制设备通过离散信号通路控制终端设别正常工作。
5.如权利要求4所述的接口控制装置，其特征在于，所述离散信号输出电路包括：第一数据处理模块、信号输出电路、信号回绕采集电路及防反接二极管，其中，所述第一数据处理模块用于根据控制设备的控制指令控制所述离散信号输出电路生成离散输出信号，并通过所述防反接二极管进行输出，所述离散信号回绕采集电路采集所述离散信号输出电路生成的离散输出信号，并将所述离散输出信号返回给第一输出处理模块，以判断所述离散输出信号是否正常。
6.如权利要求5所述的接口控制装置，其特征在于，当所述离散输出信号超过阈值时，则判断所述离散输出信号为正常；反之，则不正常。
7.如权利要求4所述的接口控制装置，其特征在于，所述离散信号采集电路包括：比较器、激励信号产生模块、第二数据处理模块及第一数据信号输出电路，其中，比较器接收离散通道传输的离散输出信号，并将所述离散输出信号与激励信号产生模块产生的激励信号进行比较，之后发送给所述第二数据处理模块，以判断所述离散输出信号的接收是否正常；同时，所述第一数据信号输出电路用于与控制设备一端的第二数据信号输出电路进行交互，并将交互数据发送给所述第二数据处理模块，以判断数据信号通路是否发生故障。
8.如权利要求4所述的接口控制装置，其特征在于，所述控制设备和/或终端设备还包括：第三数据处理模块及第二数据信号输出电路，所述第二数据信号输出电路用于与终端设备一端的第一数据信号输出电路进行交互，并将交互数据发送给所述第三数据处理模块，以判断数据信号通路是否发生故障。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘亚兵 等: ""基于异构回绕控制的飞机机电管理接口设计方法"", 《2020中国航空工业技术装备工程协会年会论文集》, pages 1 - 4 * |
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