座舱压力调节器试验台的设计与实现

座舱压力调节器试验台的设计与实现

张敏 1 谭文操 2 滕亚桥 3

1-3石家庄海山实业发展总公司，河北 石家庄 050000

摘要：本试验台采用PLC与RSLogix5编程语言，对自动控制进行了PLC软件设计，明确了切割机在方坯连铸机工艺流程中的作用。设计出的座舱压力调节器试验台具有更好的性能和方便的操作，在没人干预的情况下，系统能够自动运行，并具有监视、自动报警等功能。

关键词：PLC控制变频器 试验台

1 概述

为满足航空装备座舱压力调节器功能的检测，需研制座舱压力调节器试验台，满足不同座舱压力调节器型号的试验环境和功能试验——包括座舱压力制度检查、座舱压力变化率检查、动态特性试验、正反向流阻检查、活门打开压差检查、应急卸压检查的要求，并用手动和计算机自动两种方式实现操作步骤。

2 设备组成及工作流程

2.1 设备组成

本设备主要由模拟舱和模拟座舱、管路系统、数据采集控制系统三部分组成。

2.1.1 控制台

控制台由工控机、PLC、打印机、显示器、模拟量模块、伺服电机驱动器和其它电气元件等组成。主要完成对设备的试验功能控制和各种试验的数据的采集和汇总，对设备功能控制和设备安全保护。

2.1.2 控制调节阀门

控制阀门部分包括手动调节阀、伺服调节阀、减压阀、气动球阀、安全阀、泄压阀等。所有伺服调节阀和气动球阀均采用国际国内知名品牌的执行器，从而保证了阀门调整的灵活性和调压精度。

2.1.3 传感器

传感器包括绝对压力传感器、差压传感器、质量流量传感器等。

绝对压力传感、差压传感器采用美国GE产品，它主要完成对模拟大气舱和模拟座舱的绝对压力、差压采集和控制调整。

质量流量传感器采用美国罗斯蒙特仪表。罗斯蒙特仪表可为各种过程流体提供最精确的测量，同时具备少有的低压降。

2.2 工作流程

本试验设备的工作流程图见图1所示。

2.3 工艺布局

本设备的外形尺寸8000（L）×4000（W）×4500（H）mm。

本设备管路对接尺寸如下：

压缩空气管道接口尺寸：DN100 PN1.0MPa；

真空管道接口尺寸：DN300 PN1.0MPa。

本设备管路连接方式：法兰连接。

图1 设备工作流程图

3 主要技术参数

3.1 运行环境参数

本设备对电源要求：

AC 220V±10%，50Hz±1Hz，2KVA；

AC 380V±10%，50Hz±1Hz，4KVA。

本设备对气源要求：

流量≥1500kg/h，压力≥0.4MPa，温度≥-10℃。

抽真空设备能使大气舱抽气真空度（大气高度）不低于20km。

控制房环境温度：10℃～30℃。

3.2 总体参数

在常温下，本设备能向模拟座舱提供流量≥1500kg/h，压力≥0.4MPa压缩空气；本设备模拟大气舱抽气真空度（大气高度）不低于20km。

3.3 功能参数

根据技术协议要求，本设备能满足航空环境控制系统所有座舱压力调节器所要求的测试项目进行检测。

4 设计方案

4.1 系统原理图

本试验设备用于为处于地面状态的不同产品提供经过调流量、调压的压缩空气以满足座舱试验环境，提供连续调节真空抽气速率以满足真空度连续可调大气舱试验环境，通过试验环境满足不同产品的技术规范所要求的测试项目进行检测，满足座舱压力制度检查、座舱压力变化率检查、动态特性试验、正反向流阻检查、活门打开压力差检查、应急卸压检查的试验要求。

4.2 控制系统基本要求

设备机械、电气及电子装置有可靠的安全保护，防止错误操作或意外事故损坏产品和危害人身安全。

电源：

AC 220 V±10%，50 Hz±1 Hz，2 KVA；

AC 380 V±10%，50 Hz±1 Hz，4 KVA。

运行环境：

控制房环境温度10℃～30℃；

设备管路房环境温度-10℃～55℃；

设备连续正常工作时间：不小于24小时。

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4.4 操作台功能

显示座舱绝对压力、大气舱绝对压力、座舱-大气舱差压、大气绝对压力、座舱流量的显示表具。

控制系统：（座舱绝对压力控制、座舱流量控制、大气舱绝对压力控制）手操器、气动球阀开闭控制按钮、开关等。

控制台座舱流量显示仪、座舱绝对压力显示仪、座舱绝对压力显示仪和座舱-大气舱差压仪均使用数字显示，直接读数。

控制台计算机采用当前主流配置：CPU四核，芯片速率2.8G；4G内存；500G硬盘；24英寸彩色液晶显示器，标准键盘和光电鼠标；带USB下载接口，能保证系统长期、可靠、稳定运行。

控制台能对真空管道内，靠近模拟大气舱入口处的模拟大气流量、压力多点稳态连续可调控制。

4.5 控制软件

试验使用独立的操作界面，界面为固化式，操作界面程序控制面板由起动画面、系统画面、系统仪表、系统状态、曲线趋势、历史数据等六个画面组成。

组态画面有控制按钮、开关、控制器、指示灯及试验中要显示的各个参数值，如压力、流量（采用仪表盘和数显两种表示方式同时显示）。操作界面同时显示整个管路系统的模拟图。对测试结果自动生成记录文件，存储于计算机中，并能通过USB接口下载文件。

5 总结与展望

5.1 总结

某型飞机座舱压力调节器实验台主要用于座舱压力调节器产品性能指标的检测，是装备工作可靠的保证。它运用RSLogix5编程语言完成了切割机、浇铸过程辊道自动输送系统、自动调速系统PLC控制程序的编制，实现了各环节检测控制、系统监控管理等自动化、网络化控制过程。

5.2 展望

该设备还有进一步优化和改进的空间，有以下三点思考和展望：

本设备针对座舱压力调节器性能检测系统，在后续工作中，拟开发座舱动态特性设计研制，不断完善检测系统的功能，使之有更好的兼容性。

提高控制系统的智能化水平。不断吸收和学习最新最前沿的相关资料，不断完善检测系统，更好、更有效的完成对产品的检测任务。

建立故障数据库，扩大检测系统的使用范围。通过收集存储在检测系统的故障信息，建立故障数据库，便于汇总产品故障信息，提高故障诊断系统的准确性和及时性。

参考文献

1 刘伟，某型飞机构造与维护，2006.

2 程武山.智能控制理论与应用，2006.

3 刘君华.现代检测技术与测试系统设计，1999.

作者简介

张敏，工程师，从事航空装备技术管理工作

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