CN208239866U - 一种试验器电气自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种试验器电气自动控制系统，属于自动控制领域。本实用新型包括工控机模块、PLC控制模块、拖动控制模块、辅助系统控制模块、信号调理箱模块；其中，工控机模块实现试验参数的设置、试验模式的设定、试验设备的控制等，它与PLC控制模块通信，完成命令的给定和状态的显示等；PLC控制模块与拖动控制模块、辅助系统控制模块、信号调理箱模块通信，实现主电机的控制、各执行器的控制和试验数据的采集；辅助控制系统模块实现温度控制器、辅助油泵和电磁阀等起停控制；信号调理箱模块采集温度、压力和流量等参数。本实用新型具有控制可靠、自动设置、自动试验等特点，可满足试验器控制的需求。

Description

一种试验器电气自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，属于为试验台电气控制系统领域，应用在航空发动机附件机匣试验器，自动控制试验器按照试验工艺进行出厂试验、磨合试验等的一种试验器电气自动控制系统。

背景技术

航空发动机附件机匣在工厂出厂试验过程中要求航空发动机附件机匣试验器具有航空发动机附件机匣单独试车、飞机附件机匣单独试车、飞机附件机匣与航空发动机附件机匣联合试车三种试车功能；其中航空发动机附件机匣具有5个附件：加力燃油泵、主燃油泵、燃油增压泵、喷口油源泵、飞附增压泵（飞附），而飞机附件机匣具有3个附件：交流发电机、燃油增压泵和液压泵，航空发动机附件机匣单独试车时，除飞附增压泵采用模拟附件加载外，其余附件具有真实附件或模拟附件试车能力；飞机附件机匣与航空发动机附件机匣联合试车时，飞机附件机匣3个附件采用模拟附件加载外，航空发动机附件机匣其余4个附件具有真实附件或模拟附件试车能力；不同的附件加载方式完全不同。

目前该类试验器现有的电气控制系统没有实现自动化试车的功能，每次进行试车方式的切换，需要手动操作试验器液压系统回路并更改控制系统软件程序才可实现；同时手动试车要求试车人员频繁的进行试验操作，这些试验前的切换以及试验过程中频繁的试验操作造成了试验器费时费力，效率低下，人为误操作原因造成的试验器故障率也很高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种试验器电气自动控制系统，能够实现试验方式的自由切换以简化现场管理、实现试验器自动进行试验以提高生产效率，同时能够精确控制转速、系统油压、加载功率，并具备系统参数实时监控、数据存储、波形回放、报表打印功能，系统稳定性高。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种试验器电气自动控制系统，包括工控机模块、PLC控制模块、拖动控制模块、辅助系统控制模块、信号调理箱模块，其特征在于，所述的工控机模块通过以太网模块与PLC控制模块连接通信，完成控制命令的给定和控制状态的输出；PLC控制模块与拖动控制模块、辅助系统控制模块、信号调理箱模块之间均通过PROFIBUS总线通讯模块完成连接通信。

进一步的，所述的工控机模块中包括UPS不间断电源、控制计算机、视频监视系统主机、数据采集系统计算机、振动测试计算机、振动测试设备，其中所述的振动测试设备与视频监视系统主机分别接收由PLC控制模块上连接的振动传感器与摄像头采集的信号，振动传感器与摄像头采集的信号通过PLC控制模块分别传输给工控机模块中的振动测试设备与视频监视系统主机

进一步的，所述的拖动控制模块采用变流器作为驱动器。

进一步的，所述的变流器为ABB型变流器。

进一步的，所述的PLC控制模块中包括西门子S7系列PLC。

进一步的，所述的辅助系统控制模块中安装有包括断路器、接触器、熔断器、温度控制器在内的低压电器。

进一步的，所述的信号调理箱模块中包括信号调理箱、液压加载控制箱，信号调理箱、液压加载控制箱控制连接有包括压力传感器、温度传感器、流量传感器在内的采集装置。

进一步的，所述的信号调理箱模块采集到的信号通过PXI机箱传输给工控机模块。

进一步的，所述的PLC控制模块中包括主控制系统、试车方式设置系统、电动机控制系统、加力燃油泵加载控制系统、飞附增压泵控制系统。

本实用新型的有益效果是：通过采用本实用新型的技术方案，能够实现试验方式的自由切换以简化现场管理、实现试验器自动进行试验以提高生产效率，同时能够精确控制转速、系统油压、加载功率，并具备系统参数实时监控、数据存储、波形回放、报表打印功能，能自动设置、自动试验，是一种系统稳定性高的技术方案。

附图说明

图1为本实用新型控制系统网络图。

图2为本实用新型主控制系统运行流程图。

图3为本实用新型试车方式设置系统运行流程图。

图4为本实用新型电动机控制系统运行流程图。

图5为本实用新型加力燃油泵加载控制系统运行流程图。

图6为本实用新型飞附增压泵控制系统运行流程图。

图7为本实用新型应用安装示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图1和图7所示，本实施例所涉及的一种试验器电气自动控制系统，它集成了液压系统控制、高温润滑系统控制、拖动系统控制和数据采集等，实现试验器的试验设置、数据采集、自动控制、自动试验的功能，包括工控机模块1、PLC控制模块2、拖动控制模块3、辅助系统控制模块4、信号调理箱模块5，所述的工控机模块1通过以太网模块与PLC控制模块2连接通信，工控机模块1用于完成控制命令的给定和控制状态的输出显示，具有现场设备控制，设备状态监视，报警信息显示，系统维护，程序维护等功能；工控机模块1与PLC控制模块2相配合，具备系统参数实时监控、数据存储、波形回放、报表打印等功能，PLC控制模块1与拖动控制模块3、辅助系统控制模块4、信号调理箱模块5之间均通过PROFIBUS总线通讯模块完成连接通信，实现对拖动控制模块3中电机的控制、各执行器的控制和试验数据的采集功能。

作为本实用新型的一个实施例，所述的工控机模块1中包括UPS不间断电源、控制计算机、视频监视系统主机、数据采集系统计算机、振动测试计算机、振动测试设备，工控机模块1是整个系统的控制核心，能实现试验参数的设置、试验模式的设定、辅助动力装置的起停控制命令等，其中所述的振动测试设备与视频监视系统主机分别接收由PLC控制模块2上连接的振动传感器与摄像头采集的信号，振动传感器与摄像头采集的信号通过PLC控制模块2分别传输给工控机模块1中的振动测试设备和振动测试计算机以及视频监视系统主机，实现了对航空发动机附件机匣实验工作的全程不间断监控。

作为本实用新型的一个实施例，所述的拖动控制模块3可采用ABB、SIEMENS、EMERSON等技术成熟的变流器作为驱动器。

作为本实用新型的一个实施例，所述的PLC控制模块2中包括西门子S7系列PLC。

作为本实用新型的一个实施例，所述的辅助系统控制模块4中安装有包括断路器、接触器、熔断器、温度控制器在内的低压电器, 实现各种液压系统泵和加热器控制，也兼具电路系统的保护作用。

作为本实用新型的一个实施例，所述的信号调理箱模块5中包括信号调理箱、液压加载控制箱，信号调理箱、液压加载控制箱控制连接有包括压力传感器、温度传感器、流量传感器在内的采集装置，传感器采集到的电阻信号、电压信号、电流信号、频率信号通过液压加载控制箱和信号调理箱传输给工控机模块1中数据采集计算机。

作为本实用新型的一个实施例，所述的信号调理箱模块5采集到的信号通过PXI机箱6传输给工控机模块1，PXI是一种虚拟仪器测试平台，与工控机模块1配合连接，主要用于进行模拟附件测试工作。

作为本实用新型的一个实施例，所述的PLC控制模块2中包括主控制系统、试车方式设置系统、电动机控制系统、加力燃油泵加载控制系统、飞附增压泵控制系统。

PLC控制模块2中包括主控制系统、试车方式设置系统、电动机控制系统、加力燃油泵加载控制系统、飞附增压泵控制系统，实现了航空发动机附件机匣自动试验、自动模式切换等功能，提高了效率，其主要工作流程如下，

如图2所示，主控制系统运行流程：控制系统上电后，系统自动起动，进行系统自检，首先硬件检测，通信网络内各设备是否工作正常，硬件工作正常后，逐一与系统各设备完成功能性校验；如若自检通过，控制系统进入到：

①试验方式设置子程序；

②调用设备润滑子程序；

③调用机匣润滑子程序；

④调用液压加载泵站控制子程序；

⑤调用附件加载子程序；

⑥调用液压加载子程序的循环扫描阶段，若自检不通过，提示系统故障信息，并等待排除故障复位。

如图3所示，试车方式设置系统运行流程：

①判断试验器是否已运行，如果运行，禁止设置，返回；如果不运行，可下一步设置参数；

②设定试车种类，单独试车或联合试车；

③设定试车方式，手动试车或自动试车；

④设定试车模式，航空发动机附件机匣各加载端附件选择；

⑤是否确认当前参数，如果是，更改控制字；如果否，返回。

如图4所示，电动机控制系统运行流程：

①判断设备润滑系统、机匣润滑系统、液压加载泵站和辅助设备是否准备好，如果准备好，进行下一步控制，如果没有准备好，返回；

②进行调速器合闸控制，起动电动机风机，并输出相关状态信号；

③起动调速器斜坡发生器，并给定初始转速；

④按照时序发生逻辑器，判断当前是否有工况变化，如果没有变化，直接运行⑤，如果有变化，给定当前转速设定值和转速变化率；

⑤调用积分控制函数，给定实际转速值，然后返回。

如图5所示，加力燃油泵加载控制系统运行流程：

①判断是真实附件还是模拟附件，如果真实附件，运行②，如果模拟附件直接跳到④；

②判断试验器转速是否在0-40%之间，如果不是，运转③，如果是设定控制流量为150L/min, 跳到⑤ ；

③判断试验器转速是否在40-70%之间，如果不是，运转④，如果是设定控制流量为250L/min, 跳到⑤，

④根据试验器转速判断试验工况，如果工况有变化，按照当前工况设定压力、流量和变化率，如果工况没变化, 直接走 ⑤，

⑤调用积分函数子程序，计算控制输出，返回。

如图6所示，飞附增压泵控制系统运行流程：

①判断是真实附件还是模拟附件，如果真实附件，运行②，如果模拟附件直接跳到⑦；

②根据试验器转速判断试验工况，真实附件时如果工况有变化，跳到③，如果工况没变化，跳到⑧；

③调用液压泵动载控制程序，给定液压泵当前压力、流量给定值和变化率；

④调用燃油增压泵动载控制程序，给定液压泵当前压力、流量给定值和变化率；

⑤调用交流发电机泵动载控制程序，给定液压泵当前压力、流量给定值和变化率；

⑥，调到⑧；

⑦根据试验器转速判断试验工况，模拟附件时如果工况有变化，调用模拟泵动态加载函数，给定当前压力、流量给定值和变化率，没有变化直接跳到⑧

⑧调用积分函数控制器，输出各控制字；

⑨ 返回

上述实验工作中，由工控机模块1完成控制命令的给定和控制状态的输出显示，由PLC控制模块2进行检测以及控制工作，能够实现试验方式的自由切换以简化现场管理、实现试验器自动进行试验以提高生产效率，如图7所示，整个系统分成试车台操纵间、试验间、配电间，所述的试车台操纵间中设置有PXI机箱6，安装有工控机模块1的计算机柜11，安装有PCL控制模块2的PLC操控及监控平台21，计算机柜还连接有用于监控运行情况与试验数据的大屏幕7；所述的试验间设置有信号调理箱模块5中设置的控制调理总成部分51，包括信号调理箱以及液压加载控制箱，还设置有用于监控试验运行状态的摄像头8，以及用于检测振动信号的振动传感器；所述的配电间中设置有辅助系统控制柜41以及连接有辅助系统控制柜41、信号调理箱模块5、PLC操控及监控平台21的直流调速柜。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种试验器电气自动控制系统，包括工控机模块（1）、PLC控制模块（2）、拖动控制模块（3）、辅助系统控制模块（4）、信号调理箱模块（5），其特征在于，所述的工控机模块（1）通过以太网模块与PLC控制模块（2）连接通信，完成控制命令的给定和控制状态的输出；PLC控制模块（2）与拖动控制模块（3）、辅助系统控制模块（4）、信号调理箱模块（5）之间均通过PROFIBUS总线通讯模块完成连接通信。

2.根据权利要求1所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的工控机模块（1）中包括UPS不间断电源、控制计算机、视频监视系统主机、数据采集系统计算机、振动测试计算机、振动测试设备，其中所述的振动测试设备与视频监视系统主机分别接收由PLC控制模块（2）上连接的振动传感器与摄像头采集的信号，振动传感器与摄像头采集的信号通过PLC控制模块（2）分别传输给工控机模块（1）中的振动测试设备与视频监视系统主机。

3.根据权利要求1所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的拖动控制模块（3）采用变流器作为驱动器。

4.根据权利要求3所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的变流器为ABB型变流器。

5.根据权利要求1所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的PLC控制模块（2）中包括西门子S7系列PLC。

6.根据权利要求1所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的辅助系统控制模块（4）中安装有包括断路器、接触器、熔断器、温度控制器在内的低压电器。

7.根据权利要求1所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的信号调理箱模块（5）中包括信号调理箱、液压加载控制箱，信号调理箱、液压加载控制箱控制连接有包括压力传感器、温度传感器、流量传感器在内的采集装置。

8.根据权利要求7所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的信号调理箱模块（5）采集到的信号通过PXI机箱（6）传输给工控机模块（1）。

9.根据权利要求1所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：所述的PLC控制模块（2）中包括主控制系统、试车方式设置系统、电动机控制系统、加力燃油泵加载控制系统、飞附增压泵控制系统。

10.根据权利要求1所述的一种试验器电气自动控制系统，其特征在于：整个系统安装在包括试车台操纵间、试验间、配电间的平台内，所述的试车台操纵间中设置有PXI机箱（6），安装有工控机模块（1）的计算机柜（11），安装有PCL控制模块（2）的PLC操控及监控平台（21），计算机柜还连接有用于监控运行情况与试验数据的大屏幕（7）；所述的试验间设置有信号调理箱模块（5）中设置的控制调理总成部分（51），包括信号调理箱以及液压加载控制箱，还设置有用于监控试验运行状态的摄像头（8），以及用于检测振动信号的振动传感器；所述的配电间中设置有辅助系统控制柜（41）以及连接有辅助系统控制柜（41）、信号调理箱模块（5）、PLC操控及监控平台（21）的直流调速柜。