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        液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)交流電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2014-11-14 08:50:26李雪松
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2014年21期
        關(guān)鍵詞:液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)

        李雪松

        摘 要:該文根據(jù)某型民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)的要求,設(shè)計(jì)了一套模擬交流電源控制系統(tǒng),文中對該控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析,介紹了其總體方案、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖、軟件設(shè)計(jì)以及上位機(jī)軟件界面等內(nèi)容,結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有良好的控制性能。

        關(guān)鍵詞:模擬電源 控制系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)

        中圖分類號:TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)07(c)-0056-02

        液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)是民用飛機(jī)研制過程中一項(xiàng)重要的試驗(yàn)項(xiàng)目,而模擬交流電源控制系統(tǒng)是在試驗(yàn)中用于模擬飛機(jī)發(fā)電機(jī)供電的地面試驗(yàn)設(shè)備,是液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)中不可或缺的設(shè)備。本文根據(jù)某型民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)的要求,設(shè)計(jì)了一套液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)交流電源控制系統(tǒng)。

        1 功能概述

        試驗(yàn)?zāi)M交流電源在民用飛機(jī)地面模擬試驗(yàn)中代替機(jī)上真實(shí)電源系統(tǒng),為液壓系統(tǒng)提供交流供電,具備過載、短路保護(hù)、參數(shù)顯示和頻率可調(diào)等功能,可在真實(shí)電源不具備的情況下,模擬飛機(jī)供配電系統(tǒng)的各種典型故障,且具有遠(yuǎn)程控制接口,可通過試驗(yàn)總控計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場遠(yuǎn)程控制。

        液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)所需的試驗(yàn)?zāi)M交流電源,主要由供電設(shè)備和交流電源控制系統(tǒng)組成。供配電設(shè)備包括2臺115 V/200 V寬頻交流電源,分別模擬飛機(jī)左、右發(fā)電機(jī),2臺交流電源由液壓配電柜提供380 V的輸入,見圖1。交流電源控制系統(tǒng)作為模擬交流電源中的核心設(shè)備,它的主要功能如下:

        (1)顯示電流、電壓和頻率數(shù)值,可保存和數(shù)據(jù)回放;

        (2)每一路供電通道都有狀態(tài)指示;

        (3)能直接控制供電通道通斷和交流電源左、右的切換;

        (4)能夠?qū)涣麟娫春凸╇娡ǖ肋M(jìn)行本地和遠(yuǎn)程控制;

        (5)整個(gè)控制回路的通斷和切換響應(yīng)時(shí)間可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行時(shí)間限制設(shè)定;

        (6)具備模擬機(jī)上電源系統(tǒng)故障試驗(yàn)的能力,比如左或右發(fā)電機(jī)失效、單發(fā)電機(jī)模式、應(yīng)急模式等;

        (7)能夠與上位機(jī)和左、右交流電源進(jìn)行通訊。

        2 交流電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        針對交流電源控制系統(tǒng)上述提出的主要功能,進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和研究。設(shè)計(jì)原理圖見圖2。

        2.1 參數(shù)顯示

        左、右交流電源輸入,可選用三相綜合電能表,對電壓、頻率和電流進(jìn)行直觀的顯示,方便對系統(tǒng)狀態(tài)的了解。圖2中,K1和D1實(shí)現(xiàn)對整個(gè)左供電通道的通道通斷和安全保護(hù)的作用。

        2.2 通道通斷

        對液壓用戶的需求進(jìn)行區(qū)別,分需要控制通道通斷和不需控制通道通道的兩種。需要控制通道通斷的用戶,采用電子開關(guān)和斷路器相結(jié)合的方式作為手動(dòng)和自動(dòng)控制策略,這樣對于重要用戶而言,可靠性大大提高。圖2中,K3和D3分別為電子開關(guān)和斷路器,在系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí),D3斷開,由PLC控制模塊發(fā)出指令,K3接受控制信號進(jìn)行對通道的通斷,在無需自動(dòng)控制時(shí),可關(guān)閉K3,或K3出現(xiàn)故障時(shí),閉合D3手動(dòng)進(jìn)行通斷。此外,每一個(gè)液壓用戶的輸入端都按照自身特性配置斷路器,以防電流過大等異常情況,對其進(jìn)行保護(hù)。

        2.3 通道切換

        交流電源控制系統(tǒng)左、右電源供電通道的切換,通過在原有的設(shè)計(jì)上,再并聯(lián)1個(gè)電子開關(guān),連接到另外一路供電通道上。還以K3、D3為例,并聯(lián)上K4電子開關(guān),并接到交流電源(右)上,在液壓用戶需要從交流電源(左)向交流電源(右)進(jìn)行切換時(shí),由PLC控制模塊發(fā)出指令,先斷開K3,再接通K4即可。需要注意的一種特殊情況是,若K3、K4和D3同時(shí)開通,這樣,兩臺交流電源就出現(xiàn)了并機(jī)現(xiàn)象,會燒毀電源及液壓用戶等設(shè)備。為了解決這種情況,需要在硬件和軟件上進(jìn)行設(shè)計(jì),使得K3和K4互斥,D3則需要操作人員進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置。

        2.4 真實(shí)電源切換

        液壓用戶需要接入真實(shí)電源時(shí),也設(shè)計(jì)成手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。以真實(shí)電源左為例,斷開K1和D1,可用K2和D2對真實(shí)電源左供電進(jìn)行通斷控制。

        2.5 本地控制和遠(yuǎn)程控制

        本地控制選用PLC模塊控制,在設(shè)計(jì)交流電源控制系統(tǒng)本地和遠(yuǎn)程控制時(shí),需要設(shè)計(jì)本地和遠(yuǎn)程的優(yōu)先級問題。這樣可以避免本地和遠(yuǎn)程同時(shí)控制時(shí)所出現(xiàn)的邏輯混亂問題。至于優(yōu)先級可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。

        2.6 機(jī)上故障模擬

        通過PLC控制模塊對多組液壓用戶供電通道上的斷路器和電子開關(guān)的組合通斷和通道切換,考慮上延遲時(shí)間,就可以實(shí)現(xiàn)模擬機(jī)上電源系統(tǒng)故障試驗(yàn),以左發(fā)電機(jī)失效為例,模擬流程是,D3斷開,K1和D1通,K3通,此時(shí),根據(jù)故障時(shí)間,定時(shí)斷開K3,接通K4。需要考慮的時(shí)間有,飛機(jī)上左、右電源匯流條切換所需的時(shí)間,電子開關(guān)K3和K4切換所需的時(shí)間,這樣就完成了一次左發(fā)電機(jī)失效的故障試驗(yàn)。右發(fā)電機(jī)失效可參照左發(fā)電機(jī)失效。

        3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

        為達(dá)到軟件的可移植性、可靠性和通用性,軟件開發(fā)平臺的選用至關(guān)重要,一個(gè)好的軟件開發(fā)環(huán)境能夠保證不同平臺及操作系統(tǒng)之間的可移植性,降低開發(fā)難度。可采用C++Builder可視化集成開發(fā)工具,它具有一個(gè)專業(yè)C++開發(fā)環(huán)境所能提供的全部功能:快速、高效、靈活的編譯器優(yōu)化,逐步連接,CPU透視,命令行工具等。實(shí)現(xiàn)了可視化的編程環(huán)境和功能強(qiáng)大的編程語言的完美結(jié)合。

        交流電源控制系統(tǒng)軟件主要的工作流程如圖3所示。

        軟件界面的設(shè)計(jì)需充分考慮人機(jī)優(yōu)化工程,可以包括系統(tǒng)運(yùn)行主界面,配置參數(shù)界面,通斷功能界面、通道切換功能界面、故障模擬試驗(yàn)界面等。

        4 結(jié)語

        試驗(yàn)設(shè)備的研制是飛機(jī)研制過程中的重要環(huán)節(jié)。該文針對民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)的需求,提出了模擬電源的總體方案,著重對交流電源控制系統(tǒng)提出了設(shè)計(jì)原理和軟件設(shè)計(jì)流程,并將此應(yīng)用于某型民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)中,使得液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫拈_展,滿足了試驗(yàn)中液壓用戶對交流電源控制系統(tǒng)的要求。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊》總編委會.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊16-電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:航空工業(yè)出版社,2000.endprint

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