CN107222021A - 一种助航灯电气控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种助航灯电气控制系统，包括两路市电供电输入、一路柴油发电机供电输入、以及PLC控制器、远程监控终端、UPS、人机交互屏。正常天气时，PLC运行I类运行逻辑，此时两路市电作为正常供电电源，柴油发电机作为备用发电电源；当雷雨、暴风等极端天气时，PLC运行II类运行逻辑，提前设置柴油发电机作为极端天气时的供电电源，两路市电作为备用电源，这样的做的好处是：通过提前设置柴油发电机作为极端天气时的供电电源，保证了极端天气供电的稳定性，因为雷雨、暴风来临时易造成市电失电，如果市电失电后，再开启柴油发电机，发电机会经过较长一段时间，才会输出稳定的电源，在此期间助航灯全部失电，会造成很大的安全隐患。

Description

一种助航灯电气控制系统
技术领域
本发明属于电气控制技术领域，具体涉及一种助航灯电气控制系统。
背景技术
助航灯是保障飞机在夜间和复杂天气条件下顺利进行起飞、着陆、滑行的目视助航设备。助航灯为飞行员提供跑道位置、方向和对正引导，以便飞行员在目视可达的情况下安全着陆，它在保障飞行安全方面的作用及其重要性在机场II类运行的使用中更加凸显出来。由于国际民航组织(ICAO)对机场助航灯光系统的各项技术数据有严格的标准要求，因此大部分机场在申请开II类运行时都需要对助航灯光系统进行改造。
机场之前的继电器控制系统采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限，每只一般只有4～8对触点，因此灵活性和扩展性都很差。
当电流接通时，继电控制线路中各继电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。
继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。
继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行限时控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。
使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。
继电控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种助航灯电气控制系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种助航灯电气控制系统，包括两路市电供电输入、一路柴油发电机供电输入、以及PLC控制器、远程监控终端、UPS、人机交互屏；
市电一路经过断路器QF1连接至第一航站楼助航灯用电端，为第一航站楼助航灯供电；市电二路经过断路器QF2连接至第二航站楼助航灯用电端，为第二航站楼助航灯供电；第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端通过母线连接，在第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端之间的母线上设置断路器QF4；
柴油发电机供电输入经过断路器QF3连接至第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端之间的母线；柴油发电机的启动回路上设置断路器QF5，断路器QF5控制柴油发电机的启动与关闭；
在市电一路上设置有第一电压检测传感器，在市电二路上设置有第二电压检测传感器，在柴油发电机供电电路上设置有第三电压检测传感器，
所述第一电压检测传感器、第二电压检测传感器和第三电压检测传感器均与PLC输入端连接，PLC输出端连接10个继电器KA1～KA10的线圈端，控制10个继电器KA1～KA10的动作，10个继电器KA1～KA10的常开触点分别连接断路器QF1～QF5的合闸线圈和开闸线圈，控制QF1～QF5的合闸、开闸动作；
两路市电中的其中一路市电通过电压转换模块和交直流转换模块连接UPS，为其充电，UPS输出220V稳定电压为控制系统供电；
所述人机交互屏与PLC连接，所述远程监控终端与PLC连接。
在上述技术方案中，两路市电供电输入为10KV，两路市电供电输入和一路柴油发电机供电输入经MNS低压抽出式开关柜降压处理为380伏输出作为供电电源。
所述助航灯电气控制系统的运行方法如下：
正常天气时，两路市电作为正常供电电源，柴油发电机作为备用发电电源，PLC运行I类运行逻辑：
两路市电正常供电时，PLC控制断路器QF3、QF4分闸，断路器QF1、QF2合闸，由市电一路向第一航站楼助航灯母线送电，由市电二路向第二航站楼助航灯母线送电；
市电一路失电、市电二路正常供电时，此时PLC控制断路器QF1分闸，并控制断路器QF4合闸，由市电二路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
市电二路失电、市电一路正常供电时，此时PLC控制断路器QF2分闸，并控制断路器QF4合闸，由市电一路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
市电一路和市电二路均失电时，此时PLC控制断路器QF1、QF2、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF5合闸启动发电机，延时10秒，待发电机输出电压、频率稳定后，PLC控制断路器QF3、QF4相继合闸，由柴油发电机为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当雷雨、暴风等极端天气时，远程监控端或者人机交互屏向PLC发送指令，使PLC由I类运行逻辑切换至II类运行逻辑，
PLC运行II类运行逻辑后，PLC控制断路器QF5合闸启动发电机(断路器QF3处于分闸状态)，延时一定时间，待发电机输出电压、频率稳定后，PLC控制断路器QF1、QF2、QF4分闸，然后PLC控制断路器QF3、QF4相继合闸，从而将市电供电切换至柴油发电机为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，但两路市电正常时(即PLC检测到第一电压检测传感器和第二电压检测传感器电压正常，第三电压检测传感器失电)，PLC控制断路器QF3、QF4分闸，并控制断路器QF1、QF2合闸，由市电一路向第一航站楼助航灯母线送电，由市电二路向第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，市电一路失电、市电二路正常时，此时PLC控制断路器QF1、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF2、QF4相继合闸，由市电二路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，市电二路失电、市电一路正常时，此时PLC控制断路器QF2、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF1、QF4相继合闸，由市电一路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电。
在上述技术方案中，当柴油发电机失电，由一路市电供电后，另一路市电恢复时，PLC控制柜不进行自动投切功能，由人工手动对系统进行恢复。
在上述技术方案中，当雷雨天气结束时，远程监控端或者人机交互屏向PLC发送指令，使PLC由II类运行逻辑切换至I类运行逻辑。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的助航灯电气控制系统具有两种运行逻辑：
正常天气时，PLC运行I类运行逻辑，此时两路市电作为正常供电电源，柴油发电机作为备用发电电源；
当雷雨、暴风等极端天气时，PLC运行II类运行逻辑，提前设置柴油发电机作为极端天气时的供电电源，两路市电作为备用电源，这样的做的好处是：通过提前设置柴油发电机作为极端天气时的供电电源，保证了极端天气供电的稳定性，因为雷雨、暴风来临时易造成市电失电，如果市电失电后，再开启柴油发电机，发电机会经过较长一段时间，才会输出稳定的电源，在此期间助航灯全部失电，会造成很大的安全隐患。
此外，本发明还具有以下优点：
(1)助航灯电气控制柜的PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好。PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。
(2)助航灯电气控制柜的PLC控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。
(3)助航灯电气控制柜的PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。
(4)助航灯电气控制柜的PLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1s到若干分钟甚至更长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控制定时时间，定时精度小于10ms且定时时间不受环境的影响。
(5)助航灯电气控制柜完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图和程序设计)可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。
(6)助航灯电气控制柜的PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的继电器KA1～KA10的常开触点分别连接断路器QF1～QF5的合闸线圈和开闸线圈的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明所涉及的一种助航灯电气控制系统，参见附图，包括两路市电供电输入、一路柴油发电机供电输入、以及PLC控制器、远程监控终端、UPS、人机交互屏；
两路市电供电输入为10KV，两路市电供电输入和一路柴油发电机供电输入经MNS低压抽出式开关柜降压处理为380伏输出作为供电电源；
市电一路经过断路器QF1连接至第一航站楼助航灯用电端，为第一航站楼助航灯供电；市电二路经过断路器QF2连接至第二航站楼助航灯用电端，为第二航站楼助航灯供电；第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端通过母线连接，在第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端之间的母线上设置断路器QF4；
柴油发电机供电输入经过断路器QF3连接至第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端之间的母线；柴油发电机的启动回路上设置断路器QF5，断路器QF5控制柴油发电机的启动与关闭；
在市电一路上设置有第一电压检测传感器，在市电二路上设置有第二电压检测传感器，在柴油发电机供电电路上设置有第三电压检测传感器，
所述第一电压检测传感器、第二电压检测传感器和第三电压检测传感器均与PLC输入端连接，PLC输出端连接10个继电器KA1～KA10的线圈端，控制10个继电器KA1～KA10的动作，10个继电器KA1～KA10的常开触点分别连接断路器QF1～QF5的合闸线圈和开闸线圈，控制QF1～QF5的合闸、开闸动作(即，KA1的常开触点与断路器QF1的合闸线圈QF1.1连接，控制断路器QF1合闸；KA2的常开触点与断路器QF1的开闸线圈QF1.2连接，控制断路器QF1开闸；KA3的常开触点与断路器QF2的合闸线圈QF2.1连接，控制断路器QF2合闸；KA4的常开触点与断路器QF2的开闸线圈QF2.2连接，控制断路器QF2开闸；KA5的常开触点与断路器QF3的合闸线圈QF3.1连接，控制断路器QF3合闸；KA6的常开触点与断路器QF3的开闸线圈QF3.2连接，控制断路器QF3开闸；KA7的常开触点与断路器QF4的合闸线圈QF4.1连接，控制断路器QF4合闸；KA8的常开触点与断路器QF4的开闸线圈QF4.2连接，控制断路器QF4开闸；KA9的常开触点与断路器QF5的合闸线圈QF5.1连接，控制断路器QF5合闸；KA10的常开触点与断路器QF5的开闸线圈QF5.2连接，控制断路器QF5开闸)。
两路市电中的其中一路市电通过电压转换模块和交直流转换模块连接UPS，为其充电，UPS输出220V稳定电压为控制系统供电(为PLC、继电器、断路器人机交互屏等电气部件供电)，通过UPS保证了本助航灯电气控制系统的不间断工作。
所述人机交互屏与PLC连接，所述远程监控终端与PLC连接。
PLC具有两类运行逻辑：
一、I类运行逻辑：正常天气时，两路市电作为正常供电电源，柴油发电机作为备用发电电源。
正常运行：
两路市电正常供电时(即PLC检测到第一电压检测传感器和第二电压检测传感器电压正常)，PLC控制断路器QF3、QF4分闸，断路器QF1、QF2合闸，由市电一路向第一航站楼助航灯母线送电，由市电二路向第二航站楼助航灯母线送电。
故障处理：
市电一路失电、市电二路正常供电时(即PLC检测到第一电压检测传感器失电、第二电压检测传感器电压正常)，此时PLC控制断路器QF1分闸，并控制断路器QF4合闸，由市电二路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
市电二路失电、市电一路正常供电时(即PLC检测到第二电压检测传感器失电、第一电压检测传感器电压正常)，此时PLC控制断路器QF2分闸，并控制断路器QF4合闸，由市电一路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
市电一路和市电二路均失电时(即PLC检测到第一电压检测传感器失电、以及第二电压检测传感器失电)，此时PLC控制断路器QF1、QF2、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF5合闸启动发电机，延时10秒，待发电机输出电压、频率稳定后，PLC控制断路器QF3、QF4相继合闸(QF3合闸后延时1秒QF4再合闸，以避免QF3、QF4同时合闸发电机负载过大)，由柴油发电机为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当失电一路市电恢复或两路同时恢复时，PLC不进行自动投切功能，由人工手动对系统供电进行恢复。
二、II类运行逻辑：雷雨、暴风等极端天气时，提前设置柴油发电机作为极端天气时的供电电源，两路市电作为备用电源，这样的做的好处是：通过提前设置柴油发电机作为极端天气时的供电电源，保证了极端天气供电的稳定性，因为雷雨、暴风来临时易造成市电失电，如果市电失电后，再开启柴油发电机，发电机会经过较长一段时间，才会输出稳定的电源，在此期间助航灯全部失电，会造成很大的安全隐患。
当雷雨、暴风等极端天气时，远程监控端或者人机交互屏向PLC发送指令，使PLC由I类运行逻辑切换至II类运行逻辑，
PLC运行II类运行逻辑后，PLC控制断路器QF5合闸启动发电机(断路器QF3处于分闸状态)，延时一定时间，待发电机输出电压、频率稳定后，PLC控制断路器QF1、QF2、QF4分闸，然后PLC控制断路器QF3、QF4相继合闸，从而将市电供电切换至柴油发电机为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，但两路市电正常时(即PLC检测到第一电压检测传感器和第二电压检测传感器电压正常，第三电压检测传感器失电)，PLC控制断路器QF3、QF4分闸，并控制断路器QF1、QF2合闸，由市电一路向第一航站楼助航灯母线送电，由市电二路向第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，市电一路失电、市电二路正常时，此时PLC控制断路器QF1、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF2、QF4相继合闸，由市电二路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，市电二路失电、市电一路正常时，此时PLC控制断路器QF2、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF1、QF4相继合闸，由市电一路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，由一路市电供电后，另一路市电恢复时，PLC控制柜不进行自动投切功能，由人工手动对系统进行恢复。
当雷雨、暴风等极端天气结束时，远程监控端或者人机交互屏向PLC发送指令，使PLC由II类运行逻辑切换至I类运行逻辑。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种助航灯电气控制系统，其特征在于：包括两路市电供电输入、一路柴油发电机供电输入、以及PLC控制器、远程监控终端、UPS、人机交互屏；
市电一路经过断路器QF1连接至第一航站楼助航灯用电端，为第一航站楼助航灯供电；市电二路经过断路器QF2连接至第二航站楼助航灯用电端，为第二航站楼助航灯供电；第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端通过母线连接，在第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端之间的母线上设置断路器QF4；
柴油发电机供电输入经过断路器QF3连接至第一航站楼助航灯用电端和第二航站楼助航灯用电端之间的母线；柴油发电机的启动回路上设置断路器QF5，断路器QF5控制柴油发电机的启动与关闭；
在市电一路上设置有第一电压检测传感器，在市电二路上设置有第二电压检测传感器，在柴油发电机供电电路上设置有第三电压检测传感器，
所述第一电压检测传感器、第二电压检测传感器和第三电压检测传感器均与PLC输入端连接，PLC输出端连接10个继电器KA1～KA10的线圈端，控制10个继电器KA1～KA10的动作，10个继电器KA1～KA10的常开触点分别连接断路器QF1～QF5的合闸线圈和开闸线圈，控制QF1～QF5的合闸、开闸动作；
两路市电中的其中一路市电通过电压转换模块和交直流转换模块连接UPS，为其充电，UPS输出220V稳定电压为控制系统供电；
所述人机交互屏与PLC连接，所述远程监控终端与PLC连接。
2.根据权利要求1所述的一种助航灯电气控制系统，其特征在于：两路市电供电输入为10KV，两路市电供电输入和一路柴油发电机供电输入经MNS低压抽出式开关柜降压处理为380伏输出作为供电电源。
3.根据权利要求1所述助航灯电气控制系统的运行方法，其特征在于：
正常天气时，两路市电作为正常供电电源，柴油发电机作为备用发电电源，PLC运行I类运行逻辑：
两路市电正常供电时，PLC控制断路器QF3、QF4分闸，断路器QF1、QF2合闸，由市电一路向第一航站楼助航灯母线送电，由市电二路向第二航站楼助航灯母线送电；
市电一路失电、市电二路正常供电时，此时PLC控制断路器QF1分闸，并控制断路器QF4合闸，由市电二路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
市电二路失电、市电一路正常供电时，此时PLC控制断路器QF2分闸，并控制断路器QF4合闸，由市电一路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
市电一路和市电二路均失电时，此时PLC控制断路器QF1、QF2、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF5合闸启动发电机，延时10秒，待发电机输出电压、频率稳定后，PLC控制断路器QF3、QF4相继合闸，由柴油发电机为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当雷雨、暴风等极端天气时，远程监控端或者人机交互屏向PLC发送指令，使PLC由I类运行逻辑切换至II类运行逻辑，
PLC运行II类运行逻辑后，PLC控制断路器QF5合闸启动发电机，延时一定时间，待发电机输出电压、频率稳定后，PLC控制断路器QF1、QF2、QF4分闸，然后PLC控制断路器QF3、QF4相继合闸，从而将市电供电切换至柴油发电机为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，但两路市电正常时，PLC控制断路器QF3、QF4分闸，并控制断路器QF1、QF2合闸，由市电一路向第一航站楼助航灯母线送电，由市电二路向第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，市电一路失电、市电二路正常时，此时PLC控制断路器QF1、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF2、QF4相继合闸，由市电二路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电；
当柴油发电机失电，市电二路失电、市电一路正常时，此时PLC控制断路器QF2、QF3、QF4分闸，并控制断路器QF1、QF4相继合闸，由市电一路为第一航站楼助航灯母线和第二航站楼助航灯母线送电。
4.根据权利要求3所述助航灯电气控制系统的运行方法，其特征在于：当柴油发电机失电，由一路市电供电后，另一路市电恢复时，PLC控制柜不进行自动投切功能，由人工手动对系统进行恢复。
5.根据权利要求3所述助航灯电气控制系统的运行方法，其特征在于：当雷雨天气结束时，远程监控端或者人机交互屏向PLC发送指令，使PLC由II类运行逻辑切换至I类运行逻辑。
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