基于PLC的配气台测控一体化装置的制作方法

基于plc的配气台测控一体化装置
技术领域
1.本发明涉及载火箭动力测控技术领域，具体地，涉及一种基于plc的配气台测控一体化装置。


背景技术：

2.在新型火箭动力系统设计中提出了配气台供气无人值守，改变了供配气系统设计原则和操作模式，以往前端配气台只能人工值班的方式将不再适用于当前的发射模式，因而需要供配气系统中需采用冗余设计、远程控制等技术以满足型号的设计要求和功能要求。
3.现有的运载火箭供配气系统将地面配气台的传感器信号通过继电器机柜转发给pxi测试主副机后再发送到后端动力系统指控工作站，然后后端指控工作站发送控制信号给plc，plc发送给继电器机柜，最后继电器控制配气台供气电磁阀通断，整套控制设备体积较大，成本较高，网络延时较长，可靠性较低。新一代运载火箭对配气台控制设备各项功能动作的可靠性提出了更高的要求，上述传统配气台控制方式已无法满足新一代运载火箭的要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于plc的配气台测控一体化装置，为了提高配气台供配气的响应速度和可靠性，本发明通过plc模块直接输入输出开关量和采集模拟量，缩短了前后端数据的网络延时，主cpu、备cpu组成环网冗余系统，可确保主cpu发生故障时主、备cpu之间快速切换，可以保证系统指令执行的安全可靠。
5.根据本发明提供的基于plc的配气台测控一体化装置，包括主cpu、备cpu、第一从站、第二从站、第三从站、继电器板、触摸显示屏、交换机模块、热敏电阻传感器以及对外接口；
6.所述主cpu、所述备cpu与所述第一从站、第二从站、第三从站以及交换机模块设置为能够进行数据交互，所述触摸显示屏电连接所述交换机模块；
7.所述主cpu、所述备cpu设置为能够进行数据同步；所述热敏电阻传感器设置在继电器板上，所述继电器板连接所述第一从站和所述对外接口。
8.优选地，所述主cpu和所述备cpu之间通过光纤进行数据同步。
9.优选地，所述主cpu和所述备cpu和第一从站、第二从站、第三从站通过网线组成环网冗余系统，以确保主cpu发生故障时主cpu、备cpu快速切换。
10.优选地，所述交换机模块与后端主机通过网线和光纤连接，在测试时，后端主机用于实现对前端配气台上电磁阀的远程控制。
11.优选地，所述第一从站和第二从站内均设有数字量输入模块、数字量输出模块、继电器输出模块。
12.优选地，所述第三从站内设有第一模拟量输入模块，所述第一从站内设有第二模
拟量输入(ai)模块；
13.所述第一模拟量输入模块，用于采集热敏电阻传感器的电流信号；
14.所述第二模拟量输入模块，用于采集热敏电阻传感器的阻值，以实时监测配气台测控一体化装置内的温度。
15.优选地，所述第一从站和所述第二从站组成双冗余输出通道，当任意一个从站模块发生故障时，另一个从站进行输出控制。
16.优选地，所述触摸显示屏，用于运行上位机软件，通过网线连接交换机模块，以实现配气台测控一体化装置的近端操作和显示指令及数据。
17.优选地，所述继电器板与所述数字量输出模块、所述对外接口连接；
18.所述数字量输出模块，用于驱动继电器板上的继电器触点动作，用于控制电磁阀通断。
19.优选地，所述对外接口与所述后端主机、所述前端配气台连接，用于收发后端主机指令、开关量输出输入、模拟量输入以及供电输入输出。
20.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
21.1、本发明中主cpu和备cpu通过光纤进行同步，主、备cpu和第一从站、第二从站、第三从站通过网线组成环网冗余系统，可确保主cpu发生故障时主、备cpu快速切换，可以保证系统指令执行的安全可靠；
22.2、本发明中第一从站和第二从站组成双冗余输出通道，当任意一个从站模块发生故障时，另一个从站进行输出控制；
23.3.本发明中通过plc模块直接输入/输出开关量和采集模拟量，缩短了前后端数据的网络延时；
24.4、本发明中增加热敏电阻传感器，实时监测配气台测控一体化装置内的温度；
25.5、本发明中触摸显示屏连接至交换机模块，运行上位机软件，实现近端操作和显示指令及数据；
26.6、本发明中具有输入/输出响应快、可靠性高、体积小、节约成本等特点。
附图说明
27.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
28.图1为本发明实施例中基于plc的配气台测控一体化装置的原理框图；
29.图2为本发明实施例中第一从站的plc模块布局示意图；
30.图3为本发明实施例中第二从站的plc模块布局示意图；
31.图4为本发明实施例中第三从站的plc模块布局示意图；
具体实施方式
32.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
33.如图1所示，本发明实施例中提供的基于plc的配气台测控一体化装置，包括主cpu、备cpu、通讯模块、第一从站、第二从站、第三从站、继电器板、触摸显示屏、交换机模块、热敏电阻传感器以及对外接口；
34.所述主cpu、备cpu、通讯模块、第一从站、第二从站、第三从站、触摸显示屏和交换机模块之间通过网线进行数据交互，所述主cpu、所述备cpu之间通过光纤进行数据同步，热敏电阻传感器设置在继电器板上，继电器板与第一从站和对外接口连接。
35.所述主cpu、所述备cpu和第一从站、第二从站、第三从站通过网线组成环网冗余系统，可确保主cpu发生故障时主、备cpu快速切换，所述交换机模块与后端主机通过网线和光纤连接，在测试时，后端主机根据流程需要实现对前端配气台电磁阀的远程控制。
36.如图2、图3、图4所示，所述第一从站和第二从站内设有数字量输入(di)模块、数字量输出(dq)模块、继电器输出(rq)模块；
37.第三从站内设有第一模拟量输入(ai)模块，第一从站内设有第二模拟量输入(ai)模块；
38.所述数字量输入(di)模块用于采集对外接口与配气台连接状态；所
39.所述数字量输出(dq)模块用于驱动继电器板上的继电器触点通断，所述继电器型号为jqx
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94，触点负载为12a，28v dc；
40.继电器输出(rq)模块用于输出带电开关量，触点负载电流最大5a，120v dc，继电器板和继电器输出(rq)模块控制配气台不同负载的电磁阀通断；
41.第一模拟量输入(ai)模块用于采集配气台内传感器输出的4～20ma电流信号；
42.第二模拟量输入(ai)模块用于采集热敏电阻传感器的阻值，实时监测配气台测控一体化装置内的温度；
43.第一从站和第二从站组成双冗余输出通道，当任意一个从站模块发生故障时，另一个从站进行输出控制，可以保证系统指令执行的安全可靠。
44.所述触摸显示屏运行上位机软件，通过网线连接交换机，实现配气台测控一体化装置的近端操作，触摸显示屏上显示电磁阀的控制按钮、模拟量电流值、开关量输入信号、装置内部环境温度值。
45.所述继电器板与数字量输出(dq)模块、对外接口连接，数字量输出(dq)模块驱动继电器触点动作，可实现通路较大电流情况下控制电磁阀通断。
46.所述对外接口与后端主机、前端配气台、直流电源连接，具有收发后端主机指令、开关量输出/输入、模拟量输入、供电输入输出功能。
47.在试验前将本发明提供的配气台测控一体化装置通过电缆与配气台、28v直流电源、24v直流电源连接，使用网线和光纤连接后端主机。试验时，后端主机首先发直流通电指令给直流电源，直流电源对本发明提供的配气台测控一体化装置供电输入，装置内各个模块开始运行，测试流程正式开始后，后端主机根据流程需要对本发明提供的配气台测控一体化装置下发指令，同时触摸显示屏上通过虚拟指示灯显示电缆连接状态，通过带灯按钮显示当前所有电磁阀的控制状态，以数值显示配气台内压力传感器的数值和配气台测控一体化装置内的温度。测试时若出现前后端通信故障情况，可通过触摸显示屏进行手动操作。
48.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影
响本发明的实质内容。