發(fā)動機抽真空冗余自動化測控系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及火箭用液氧煤油發(fā)動機領域，尤其涉及一種發(fā)動機抽真空冗余自動化測控方法。
【背景技術】
[0002]我國新型火箭采用液氧煤油發(fā)動機，該火箭發(fā)射前需進行燃料腔抽真空和充填。根據(jù)火箭發(fā)射要求，發(fā)動機抽真空時間為火箭發(fā)射前人員撤離后，由操作員在后端動力方艙內(nèi)進行控制。為保證火箭順利發(fā)射，抽真空系統(tǒng)必須按節(jié)點正確工作，在規(guī)定時間內(nèi)將發(fā)動機燃料腔壓力抽至額定值以下同時保持該壓力不少于1000s。
[0003]目前，我國現(xiàn)有發(fā)動機抽真空測控方法為:手動按鈕控制真空栗、手動閥門控制引射器兩種方式進行抽真空試驗。采用單一設備抽真空效果及穩(wěn)定性差，當采用冗余工藝設備時，手動測控容易受到人為干擾。現(xiàn)有抽真空測控方法都是依靠敷設電纜靠手動按鈕進行抽真空試驗，自動化程度低，誤操作率高，靈活性差，可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術】中所存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種發(fā)動機抽真空冗余自動化測控系統(tǒng)及方法，采用雙下位機、多上位機測控一體方案，由遠端控制，可靠性高；同時測控一體方案與傳統(tǒng)測量與控制分開方法相比，效率提高。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案是:發(fā)動機抽真空冗余自動化測控系統(tǒng)，包括相互交換的分別設在前端設備間和后端動力方艙的光端機，前端設備間內(nèi)光端機分別與觸摸屏、第一測控裝置、第二測控裝置通信，第一測控裝置和第二測控裝置連接信號轉(zhuǎn)接器；后端動力方艙內(nèi)光端機與第一測控上位機和第二測控上位機通信。
[0006]上述信號轉(zhuǎn)接器分別連接壓力傳感器、真空傳感器、電磁閥以及接近開關。
[0007]上述光端機之間通過光纖連接；前端設備間內(nèi)光端機與觸摸屏、第一測控裝置、第二測控裝置之間通過工業(yè)網(wǎng)線連接；后端動力方艙內(nèi)光端機與第一測控上位機和第二測控上位機通過工業(yè)網(wǎng)線連接；第一測控裝置和第二測控裝置與信號轉(zhuǎn)接器通過活動電纜連接。
[0008]發(fā)動機抽真空冗余自動化測控方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0009]I)遠端方艙發(fā)送程序啟動指令，下位機執(zhí)行預先編譯下載好的抽真空程序，開啟真空栗；下位機控制器以掃描的方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，其中控制器中的模擬量采集模塊分辨率為15位，將所有數(shù)據(jù)存放到I/O映象區(qū)中的響應單元內(nèi)；
[0010]2)系統(tǒng)加入反饋設計，真空栗開始工作60秒后，進入傳感器值反饋判讀程序；
[0011]3)傳感器測量值實時與設定值進行比較，當4個傳感器有3個小于等于設定值后，判讀條件成立，程序自動向下進行；
[0012]4)打開引射器，向變頻器發(fā)指令關閉真空栗；
[0013]5)在100s后程序自動關閉引射器，結(jié)束抽真空。
[0014]上述步驟2)反饋判讀程序具體過程是:四個傳感器將4-20mA電流信號傳至PLC的模擬量輸入模塊，該模塊通過AD轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)傳至PLC的控制器，控制器通過傳感器的校準系數(shù)將信號轉(zhuǎn)換成對應壓力值。四個壓力值實時與設定值進行比較，當傳感器值大于設定值時，真空栗繼續(xù)工作，當4個傳感器有3個小于等于設定值后，程序關閉真空栗打開引射器。
[0015]上述步驟I)中所有輸入狀態(tài)是:抽真空系統(tǒng)的閥門指令信號、閥門回測信號；閥門指令信號與閥門回測信號是開關量信號(數(shù)字量信號)，即打開是1，關閉是O。
[0016]上述步驟I)抽真空程序具體是:
[0017]1.1)軟件初始化并進行試驗前系統(tǒng)檢查；
[0018]1.2)進入程序流程圖界面；
[0019]1.3)控制第一下位機，選擇程序控制；
[0020]1.4)開始采集并啟動程序，60秒后進行傳感器判斷；
[0021]1.5)程序啟動引射器，關閉真空栗；
[0022]1.6)待100s后關閉引射器，抽真空結(jié)束。
[0023]上述步驟1.3)若當控制第一下位機故障時，則進行步驟1.7)切換到第二下位機，選擇程序控制；
[0024]1.8)開始采集并啟動程序，60秒后進行傳感器判斷；
[0025]1.9)程序啟動引射器，關閉真空栗；
[0026]1.10)待100s后關閉引射器，抽真空結(jié)束。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:通過程序控制變頻器、緩慢啟動或關閉栗，有效減少大功率設備啟停帶來的電磁干擾；根據(jù)引射器工作原理，開啟與關閉時閥門順序的不同，采用程序保護設計，可以減少傳統(tǒng)操作方法人為帶來的誤操作問題；當抽真空系統(tǒng)遇到緊急情況，需要關閉所有設備時，單擊“緊急關閉按鈕”可以按順序快速關閉所有工藝設備，該方法比傳統(tǒng)方法減少真空狀態(tài)下，誤動作帶來的設備損壞。
[0028]系統(tǒng)建成后，通過了多次調(diào)試并參加了多次發(fā)動機抽真空和煤油充填試驗，獲得較全面、準確的數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)抽真空方法有以下優(yōu)點:1)首次將冗余下位機測控應用到發(fā)動機抽真空試驗中可靠性高；2)采用自動反饋設計有效解放人力，提高了工作效率與試驗的準確性；3)采用多站點設計，可以實現(xiàn)近、遠距離控制；4)安全性設計增強了工藝設備的安全運轉(zhuǎn)，保障生命及財產(chǎn)安全。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明抽真空測控系統(tǒng)原理圖；
[0030]圖2是本發(fā)明的抽真空控制流程圖；
[0031]圖3是本發(fā)明抽真空系統(tǒng)自動控制時序圖；
[0032]圖4是本發(fā)明反饋流程圖；
[0033]圖5是本發(fā)明的緊急關閉時序圖；
[0034]圖6是本發(fā)明的網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)圖；
[0035]圖7是本發(fā)明自動程序流程不意圖。
【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明提出一種發(fā)動機抽真空冗余自動化測控系統(tǒng):
[0037]1.1】硬件系統(tǒng)
[0038]測控硬件系統(tǒng)主要由測控上位機、光端機、測控裝置(下位機)、信號轉(zhuǎn)接器、傳感器及通訊光纜等組成。
[0039]a)測控裝置采用采用兩臺小型寬溫系列PLC (MicroLogixHOO)控制器1766-L32BWAA及其擴展模塊，主要負責測控數(shù)據(jù)采集、通道控制、超高速定時計數(shù)與數(shù)據(jù)運算等功能。
[0040]b)上位機及觸摸屏集中控制站采用工業(yè)控制計算機、筆記本及10寸觸摸屏，通過Ethernet標準局域網(wǎng)通信協(xié)議，實現(xiàn)控制電磁閥、監(jiān)測網(wǎng)絡交換機端口運行狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)采集與存盤及工藝流程顯示等功能。
[0041]c)光端機采用冗余工業(yè)以太網(wǎng)通信方式，具有雙路單模光口，通過單模光纖及網(wǎng)線連接完成上位機、觸摸屏與下位機的數(shù)據(jù)交換。
[0042]d)信號轉(zhuǎn)接箱主要完成抽真空系統(tǒng)電磁閥控制電纜、閥位檢測電纜及傳感器電纜信號輸入與輸出、前端測控柜所有直流電源運行指示等功能。
[0043]1.2】軟件系統(tǒng)
[0044]軟件系統(tǒng)由測控軟件與數(shù)據(jù)處理軟件組成。下位機控制器采用RSLogix 500開發(fā)環(huán)境，上位機及觸摸屏基于FactoryTalk View Stud1組態(tài)設計環(huán)境開發(fā)，其中上位機按鈕通過組態(tài)虛擬按鈕編寫，一鍵功能按鈕通過內(nèi)嵌VBA開發(fā)，網(wǎng)絡通訊基于RSLinx環(huán)境運行，數(shù)據(jù)處理軟件通過VB.net語言編寫。
[0045]2】抽真空系統(tǒng)工作流程
[0046]火箭地面抽真空系統(tǒng)采用真空栗預抽真空、真空引射裝置接力工作模式。在發(fā)射前，首先通過后端動力方艙內(nèi)