現(xiàn)場總線技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用研究

梁永鵬 王薇

西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所 陜西 西安 710100

引言

試驗(yàn)控制系統(tǒng)的開關(guān)部件以及被控對(duì)象都是通過電纜點(diǎn)對(duì)液體火箭的運(yùn)行進(jìn)行控制。近年來，由于人類對(duì)試驗(yàn)要求的逐漸增高，使得電纜網(wǎng)鋪設(shè)的流程越來越復(fù)雜，其存在著運(yùn)營成本較高等相關(guān)缺點(diǎn)，而現(xiàn)場總線控制就可以利用一定的操作技術(shù)確保系統(tǒng)之間運(yùn)行的數(shù)字化、開放化。對(duì)此，做出相關(guān)內(nèi)容探究。

1 現(xiàn)場總線技術(shù)的概述分析

1.1 現(xiàn)場總線技術(shù)的基本概念

在電氣工程及相關(guān)自動(dòng)化領(lǐng)域中，一種相對(duì)先進(jìn)的工業(yè)數(shù)據(jù)總線應(yīng)運(yùn)而生，它主要通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來解決工業(yè)現(xiàn)場的智能機(jī)械設(shè)備、控制器以及相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)而確保生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的數(shù)字通信流暢，并通過高級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行控制，這種應(yīng)用技術(shù)稱為現(xiàn)場總線技術(shù)。

1.2 現(xiàn)場總線技術(shù)的相關(guān)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)的開放性。該種技術(shù)通過利用通信協(xié)議的公開透明性，從而實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的互相連接進(jìn)而達(dá)到信息傳遞交換的目的，此處所說的開放性主要特指制定標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性和公開透明性，核心開發(fā)人員利用現(xiàn)場總線技術(shù)建立的控制系統(tǒng)來完成對(duì)設(shè)備的有效連接，使用者可以根據(jù)自身的實(shí)際需要將相關(guān)產(chǎn)品組合成自己預(yù)設(shè)的系統(tǒng)。

（2）控制精密度程度較高。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式中，控制模式和手段都比較傳統(tǒng)、落后，系統(tǒng)接收到的信號(hào)也比較簡單，由于系統(tǒng)的接入線路不完整，相關(guān)部門收集到的信息存在一定誤差，致使系統(tǒng)的可操作性相對(duì)較差，而應(yīng)用了現(xiàn)場總線控制技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)傳輸信號(hào)的多元化和多信號(hào)處理方式，保證整個(gè)過程的流程為多數(shù)字化，這種先進(jìn)的傳輸系統(tǒng)具有分辨率高、數(shù)據(jù)處理速度迅速且建立結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢。例如，在模擬的通訊系統(tǒng)應(yīng)用期間，系統(tǒng)用戶端可以根據(jù)呈現(xiàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模式把它們轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這些電信號(hào)在經(jīng)過用戶端信號(hào)的傳輸后又可轉(zhuǎn)化為非電信號(hào)，從而滿足生產(chǎn)企業(yè)各種不同的需要?？偠灾?，現(xiàn)場總線控制技術(shù)可以降低系統(tǒng)傳輸過程中的誤差概率為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高度精確化提供了夯實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

（3）抗干擾能力較強(qiáng)。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，現(xiàn)場總線技術(shù)可以提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性和穩(wěn)定性，并逐漸降低控制時(shí)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的依賴程度，提升系統(tǒng)運(yùn)行的傳輸速度。另外。由于傳輸信號(hào)的噪音污染問題逐漸增多，就必須應(yīng)用現(xiàn)場總線控制，來規(guī)范系統(tǒng)運(yùn)行的整體流程，同時(shí)，自動(dòng)系統(tǒng)通過檢錯(cuò)機(jī)制的控制，可以有效提高抗干擾能力確?？刂葡到y(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（4）運(yùn)營成本較低。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的過程中，主要通過多變量傳送和測量來完成控制。其中，系統(tǒng)中的模擬計(jì)量表可以對(duì)分線進(jìn)行多處連接，相關(guān)工作人員通過數(shù)據(jù)收集和整理對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)，研發(fā)人員只需要構(gòu)建一些基礎(chǔ)的電纜線網(wǎng)就可以完成系統(tǒng)應(yīng)用的合理布局。采用此種方式可以降低系統(tǒng)運(yùn)行的成本費(fèi)用，并將各種設(shè)備有機(jī)的協(xié)調(diào)和控制，提升自動(dòng)化系統(tǒng)的整體質(zhì)量水平。

2 試驗(yàn)控制系統(tǒng)中的PROFlBUS應(yīng)用

2.1 分布式I/O設(shè)備分析

在液體火箭控制系統(tǒng)試驗(yàn)中，通常情況下，采用輸入、輸出的集中處理方式來完成自動(dòng)化控制模式應(yīng)用，需要利用很多電纜線路且鋪設(shè)周期時(shí)間較長，如果遠(yuǎn)離可編程控制器，就會(huì)致使后期的系統(tǒng)建立產(chǎn)生一定的困難，而分布式的I/O設(shè)備就可以明顯的降低電磁干擾對(duì)控制系統(tǒng)的影響，為自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供有利的條件，分布式的I/O設(shè)備利用核心中央控制器，并借助PROFIBUS DP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高頻率傳輸[2]。

2.2 PROFIBUS DP

PROFIBUS的傳輸速率為9.7k-12Mbps，最大傳輸距離可達(dá)到9.7k-187.5kbps。其中，PROFIBUS DP是根據(jù)相關(guān)DP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行協(xié)調(diào)的開放式控制系統(tǒng)，在物理學(xué)中，PROFIBUS DP是一種可以屏蔽線路的組織網(wǎng)絡(luò)，并基于光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)控制。

2.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

本文論述的主要是指在西門子自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)造的PROFIBUS DP的控制系統(tǒng)。主要包含如下幾個(gè)組成部分：其一，ET200M分布式I/O站，它作為一個(gè)具有IP20模塊的防護(hù)等級(jí)配置，利用8個(gè)不同的通道信號(hào)模塊來進(jìn)行通訊器的集中通訊處理[3]，主要由IM 153-X和S7-300兩部分構(gòu)成，控制系統(tǒng)和試驗(yàn)現(xiàn)場通過搭設(shè)兩根雙工光纜就可以實(shí)現(xiàn)連接，取代了原始的多根電纜應(yīng)用，節(jié)約了建設(shè)資源；其二，相關(guān)人員利用SIMATI C技術(shù)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行管理，在57-400H的DP主站、RCS7-OS操作站的協(xié)調(diào)配合之下，進(jìn)行模塊分配指數(shù)控制；其三，組織框架利用循環(huán)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以對(duì)CPU(57-400)與ET200M的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化應(yīng)用處理，并系統(tǒng)的診斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，最后通過Win CC應(yīng)用到OS中；其四，在試驗(yàn)過程中對(duì)閥門控制也存在很多電壓要求，受ET200M的I/O輸出功率影響，ET200M的后端還應(yīng)采用間接操作的控制模式，以保證中間繼電器的二次供電輸出轉(zhuǎn)換，在控制前間應(yīng)將二次電源放在前面。值得注意的是，ET200M和中間繼電器的布局?jǐn)?shù)量應(yīng)合理應(yīng)用在每個(gè)操作現(xiàn)場中。

3 結(jié)束語

總而言之，在PROFIBUS現(xiàn)場總線中，可以降低控制柜的存在數(shù)量，明顯減少電纜使用數(shù)量，從而提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。相關(guān)研究部門應(yīng)該不斷樹立自主創(chuàng)新意識(shí)，不斷學(xué)習(xí)引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，因地制宜，統(tǒng)籌規(guī)劃，進(jìn)而提高試驗(yàn)效果。