CN108645636B - 环控生保单机读取设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环控生保单机读取设备，包括控制箱体，所述控制箱体设置有触摸屏和CPU模块，所述控制箱体设置有A/I模块、信号隔离器、继电器、端子、工业连接器和编程通讯电缆，控制箱体采用金属防震材料；所述控制箱体内部设有屏蔽保护层；包含压力读取功能模块、电导读取功能模块、电磁自锁阀控制模块、和控制模块。本发明环控生保单机读取设备，环控生保单机读取设备用于进行组件性能试验时需要针对压力传感器、电导传感器、电磁阀数据读取和操作，为组件性能试验提供支撑，结构简单，操作方便。

Description

环控生保单机读取设备及控制方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体的说，是涉及一种环控生保单机读取设备及控制方法。

背景技术

环控生保系统(ECLSS),是载人航天器最具载人航天特征的一个重要系统,是直接关系到航天员生命安全的不可缺少的保障条件。

环控生保设备在出厂前必须进行严格测试，设备测试时，通常将被测设备搬到测试的仪器处进行测量，设备体积大，运输和移动不便。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种结构简单，操作方便，便于携带和运输的环控生保单机读取设备以及环控生保单机读取设备的控制方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种环控生保单机读取设备，包括控制箱体，所述控制箱体设置有触摸屏和CPU模块，其特征在于：所述控制箱体设置有A/I模块、信号隔离器、继电器、端子、工业连接器和编程通讯电缆。

优选的是：所述控制箱体采用金属防震材料。

在上述任一方案中优选的是：所述控制箱体内部设有屏蔽保护层。

在上述任一方案中优选的是：包含压力读取功能模块、电导读取功能模块、电磁自锁阀控制模块、和控制模块。

在上述任一方案中优选的是：所述零部件和箱体之间采用安装板的形式安装。

在上述任一方案中优选的是：控制箱体设置有固定安装板和面板。

一种环控生保单机读取设备控制方法，包括如下步骤：

a.压力传感器读取测试；

b.气源压力传感器读取测试；

c. 电导传感器读取测试；

d. 电磁阀启停测试。

优选的是：压力传感器读取测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，分别启动压力传感器读取，用多用表电压档分别测量压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4；4个连接器引脚1（+）和引脚4（-）间电压（+12V），引脚2和引脚4间电压（+12V），并记录整理；

2)分别给4个连接器的引脚3（+）和引脚5（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4的显示值有无显示和变化，并分别记录0.1V、0.5V，2V、3V、5V电压时的显示值，并整理。

在上述任一方案中优选的是：所述气源压力传感器读取测试包括如下步骤：

设备上电后，启动设备读取，分别启动气源压力传感器读取，用多用表电压档测量气源压力传感器引脚1或引脚2和引脚4或引脚5间电压（+12V），并记录整理；

给气源压力传感器连接器的引脚3（+）和引脚6（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上气源压力传感器的显示值有无显示和变化，并分别记录1V、2V、3V、4V、5V电压时的显示值，并整理。

在上述任一方案中优选的是：所述电导传感器读取测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，分别启动电导传感器读取，用多用表电压档分别测量电导传感器1、电导传感器2，2个连接器引脚1或引脚2和引脚4或引脚12间电压（28V），引脚8和引脚13间电压（+12V），引脚6和引脚13间电压（+12V），并记录整理；

2)分别给2个连接器的引脚11（+）和引脚3（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上电导传感器1、电导传感器2的温度显示值有无显示和变化，并分别记录0.1V、0.5V，2V、3V、5V电压时的显示值，并整理；

3)分别给2个连接器的引脚9（+）和引脚10（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上电导传感器1、电导传感器2的电导显示值有无显示和变化，并分别记录0.1V、0.5V，2V、3V、5V电压时的显示值，并整理。

在上述任一方案中优选的是：所述电磁阀启停测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“启动”按钮，开启电磁阀，用多用表电压档分别测量电磁阀连接器引脚1或引脚2（+）和引脚3或引脚4（-）间电压（28V），并记录整理；

2)点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“停止”按钮，关闭电磁阀，用多用表电压档分别测量电磁阀连接器引脚5或引脚6（+）和引脚3或引脚4间（-）电压（28V），并记录整理；

经过检测后，环控生保单机读取设备上所显示的值与输入给设备的标准值误差不大于±1%；传感器供电电压误差不大于±1.2V；电磁阀的控制电压不大于±3V。

在上述任一方案中优选的是：触摸屏将采集来的数据进行信号读取，屏幕显示，并且通过触摸屏完成功能模块的控制。

在上述任一方案中优选的是：环控生保单机读取设备的控制显示界面包含压力传感器、气源压力传感器和电导传感器读取的启动与停止控制，并显示相应传感器的相关运行信息和信号值，及电磁自锁阀的启动与停止控制，并显示电磁自锁阀的运行信息。

在上述任一方案中优选的是：每一路采集来的信号采用绝缘栅进行隔离。

在上述任一方案中优选的是：环控生保单机读取设备设置有接地桩。

本发明相对现有技术的有益效果：

本发明环控生保单机读取设备，结构简单，操作方便，体积小，运输方便；使用寿命长，设备中易损件的使用寿命能够达到1年以上，其它元器件能够达到10年以上。环控生保单机读取设备所用的供电为AC220V，在电源输入端有过流保护，采用保险管进行保护。环控生保单机读取设备的易损件易于拆卸更换，空间结构布局便于维修操作。设备箱内部器件摆放连接空间便于拆卸调整。可以很方便的拿到被测设备处进行测量。

本发明环控生保单机读取设备及控制方法，环控生保单机读取设备用于进行组件性能试验时需要针对压力传感器、电导传感器、电磁阀上述单机进行数据读取和操作，为组件性能试验提供支撑。读取设备可满足最多4个压力传感器、1个气源压力传感器和2个电导传感器数据的读取；包含压力读取功能模块、电导读取功能模块、电磁自锁阀控制模块、显示屏（或触摸屏）、控制模块。

附图说明

图1是本发明环控生保单机读取设备的系统原理框图；

图2是本发明环控生保单机读取设备的系统框图；

图3是环控生保单机读取设备的控制显示界面。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：

附图1-3可知，一种环控生保单机读取设备，包括控制箱体，所述控制箱体设置有触摸屏和CPU模块，所述控制箱体设置有A/I模块、信号隔离器、继电器、端子、工业连接器和编程通讯电缆。

所述控制箱体采用金属防震材料。

所述控制箱体内部设有屏蔽保护层。减震层防止运输时对元器件的损毁。为方便运输，箱体采用手提拉杆式设计形式。

包含压力读取功能模块、电导读取功能模块、电磁自锁阀控制模块、和控制模块。

控制箱体设置有固定安装板和面板。

所述零部件和箱体之间采用安装板的形式安装。箱体上盖边缘装有海绵填充，起到防震、缓冲作用。

控制箱体设置有固定安装板和面板。

一种环控生保单机读取设备控制方法，包括如下步骤：

a.压力传感器读取测试；

b.气源压力传感器读取测试；

c. 电导传感器读取测试；

d. 电磁阀启停测试。

压力传感器读取测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，分别启动压力传感器读取，用多用表电压档分别测量压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4；4个连接器引脚1（+）和引脚4（-）间电压（+12V），引脚2和引脚4间电压（+12V），并记录整理；

2)分别给4个连接器的引脚3（+）和引脚5（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4的显示值有无显示和变化，并分别记录0.1V、0.5V，2V、3V、5V电压时的显示值，并整理。

所述气源压力传感器读取测试包括如下步骤：

设备上电后，启动设备读取，分别启动气源压力传感器读取，用多用表电压档测量气源压力传感器引脚1或引脚2和引脚4或引脚5间电压（+12V），并记录整理；

给气源压力传感器连接器的引脚3（+）和引脚6（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上气源压力传感器的显示值有无显示和变化，并分别记录1V、2V、3V、4V、5V电压时的显示值，并整理。

所述电导传感器读取测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，分别启动电导传感器读取，用多用表电压档分别测量电导传感器1、电导传感器2，2个连接器引脚1或引脚2和引脚4或引脚12间电压（28V），引脚8和引脚13间电压（+12V），引脚6和引脚13间电压（+12V），并记录整理；

2)分别给2个连接器的引脚11（+）和引脚3（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上电导传感器1、电导传感器2的温度显示值有无显示和变化，并分别记录0.1V、0.5V，2V、3V、5V电压时的显示值，并整理；

3)分别给2个连接器的引脚9（+）和引脚10（-）供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上电导传感器1、电导传感器2的电导显示值有无显示和变化，并分别记录0.1V、0.5V，2V、3V、5V电压时的显示值，并整理。

所述电磁阀启停测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“启动”按钮，开启电磁阀，用多用表电压档分别测量电磁阀连接器引脚1或引脚2（+）和引脚3或引脚4（-）间电压（28V），并记录整理；

2)点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“停止”按钮，关闭电磁阀，用多用表电压档分别测量电磁阀连接器引脚5或引脚6（+）和引脚3或引脚4间（-）电压（28V），并记录整理；

经过检测后，环控生保单机读取设备上所显示的值与输入给设备的标准值误差不大于±1%；传感器供电电压误差不大于±1.2V；电磁阀的控制电压不大于±3V。

触摸屏将采集来的数据进行信号读取，屏幕显示，并且通过触摸屏完成功能模块的控制。

环控生保单机读取设备的控制显示界面包含压力传感器、气源压力传感器和电导传感器读取的启动与停止控制，并显示相应传感器的相关运行信息和信号值，及电磁自锁阀的启动与停止控制，并显示电磁自锁阀的运行信息。

读取设备应能够满足同时读取4个压力传感器、1个气源压力传感器和2个电导传感器数据的要求；

控制软件为环控生保单机读取设备的控制显示界面。

现场各种数据通过传感器转换为标准模拟量信号，工业连接器对插连接到读取设备，读取设备对传感器采集到的信号进行抗干扰处理，并对信号进行运算，将运算的结果通过触摸屏显示出来。

为保证电控设备的抗干扰能力，每一路采集来的信号采用绝缘栅进行隔离。

为方便运输，箱体采用手提拉杆式设计形式。

箱体用来固定安装板和面板，组成完整的设备。考虑到箱体尺寸较大，为便于携带，箱体自带走轮和伸缩拉杆，

环控生保单机读取设备能够实现以下的功能读取要求：

(1) 读取设备能够满足最多5个压力传感器的数据读取；

(2) 读取设备能够满足最多2个电导传感器的数据读取；

(3) 读取设备方便转运；

(4) 各种仪表应拆卸方便，以利于定期检定和维护。

环控生保单机读取设备设置有接地桩。

本发明环控生保单机读取设备，环控生保单机读取设备用于进行组件性能试验时需要针对压力传感器、电导传感器、电磁阀上述单机进行数据读取和操作，为组件性能试验提供支撑。读取设备可满足最多4个压力传感器、1个气源压力传感器和2个电导传感器数据的读取；包含压力读取功能模块、电导读取功能模块、电磁自锁阀控制模块、显示屏（或触摸屏）、控制模块。

现场各种数据通过传感器转换为标准模拟量信号，工业连接器对插连接到读取设备，读取设备对传感器采集到的信号进行抗干扰处理，并对信号进行运算，将运算的结果通过触摸屏显示出来。

系统采用西门子S7-200PLC（CPU模块、A/D端子模块、数字量控制I/O模块）进行采集数据的A/D转换、信号放大和数据的变换与送显等功能。另外，还包括测试电控装置整体的启停、报警、急停控制功能。

为保证电控设备的抗干扰能力，对每一路采集来的信号采用绝缘栅进行隔离。

环控生保单机读取设备测控系统采用西门子S7-200 Smart PLC作为主控单元CPU进行控制，并连接西门子Smart 700 IE触摸屏来进行上位控制和显示相关信息。主控单元接收上位触摸显示屏传送来的控制信息，完成压力传感器、电导传感器的启动控制和其相关信号的读取，并传递给显示屏进行显示，主控单元接收上位触摸显示屏传送来的控制信息，完成对电磁自锁阀的开关控制，并通过上位触摸屏显示电磁自锁阀的运行状态。

环控生保单机读取设备测控系统由西门子S7-200 Smart PLC、7吋西门子Smart700 IE触摸显示屏、信号读取功能模块、信号隔离器及电源模块组成。

Smart 700 IE触摸显示屏为7吋64K色真彩显示，800× 480 dpi 宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中可以显示更多的信息，让操作员具有更舒适的视觉体验， 高分辨率 64K 色真彩显示，使得画面更清晰，画质更细腻。Smart 700IE触摸显示屏增加了工业以太网接口，可同时连接多台控制器（最多三台），通过以太网，程序下载速度提高了5倍。Smart 700 IE触摸显示屏采用高端的 ARM 处理器，主频达到400MHz，使数据处理更快，画面显示更流畅，高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能，增强的 64M DDR 内存使得画面的切换速度更快。Smart 700 IE触摸显示屏连接西门子S7-200 Smart PLC，将控制信号传递给PLC，PLC对传感器供电和电磁自锁阀的开启与关闭进行控制，并显示所有读取的传感器信息。

信号隔离器选用辰竹CZ3000系列信号隔离器。它通过电源、输入、输出之间的可靠隔离，有效解决工业自动化控制系统现场干扰问题，保证系统的稳定和可靠运行。

28VDC电源采用AC/DC的开关电源获得，由220VAC直接转换为28VDC，功率为350W。24VDC电源和±12VDC电源通过两个DC/DC电源模块获得，由28VDC转换为24VDC电源和±12VDC电源。两个DC/DC电源模块安装在电源板上，28VDC转换为24VDC的DC/DC电源模块采用北京新雷能生产的功率为75W的工业级电源模块，28VDC转换为±12VDC的DC/DC电源模块采用北京新雷能生产的功率为10W 的工业级电源模块，该两种电源模块输入输出均是隔离的，运行环境温度为-25℃~55℃。

对传感器和电磁自锁阀的供电控制采用继电器控制的方式进行控制，继电器安装在电源板上。考虑到传感器的长久运行需长久供电在继电器的选择上，选择了陕西群力生产的JQX-20MB型有可靠性指标的功率型密封直流电磁继电器，该继电器是可靠性高的军用级继电器，温度范围为-65℃~125℃，触点寿命为5×104次。

使用功能如下：

读取设备可满足最多5个压力传感器的数据读取；

读取设备可满足最多2个电导传感器的数据读取；

读取设备应方便转运；

各种仪表应拆卸方便，以利于定期检定和维护。

环控生保单机读取设备设计了接地桩，保证安全使用。箱体的面板等均采用嵌入的形式安装，外漏部分均倒圆角，防刮伤。制定合理的操作规程，并作出明确标识。

环控生保单机读取设备所用的供电为AC220V，在电源输入端有过流保护，采用保险管进行保护。AC220V供电输入采用三端输入方式，且接地端与设备中所有用电设备上接地端完好连接，做好接地保护。使用前先将接地线连接到设备面板上的接地柱上。

使用中需要使用设备面板右上方的电源座，用AC220V电源线与AC220V电源连接，打开电源开关即可供电。

环控生保单机读取设备操作方便，容易上手使用，设备使用AC220V电源。需要针对压力传感器、气源压力传感器、电导传感器、电磁阀上述单机进行数据读取和操作，只需在触摸屏面板上按照示意图标进行点击操作即可。

对于压力传感器、气源压力传感器、电导传感器这三种器件的使用安装方法相同，连接好电源；将待读取的传感器的电连接器插头连接到设备面板上；连接好连接器后，接通AC220V电源，给设备供电；点击触摸显示屏界面上的“启动设备”开关；逐一点击触摸显示屏界面上的相应传感器上的“启动”开关，启动相应传感器的读取，触摸显示屏上显示相应传感器的值，连接的传感器上的指示灯由红色变为绿色；要停止读取或要增加、减少传感器连接，则需断开给传感器的供电，点击触摸显示屏界面上的“停止设备”开关；断电后可以进行电连接器的插拔。

环控生保单机读取设备启动、关闭电磁自锁阀的操作使用也非常方 便：

a)在断电情况下连接好电磁自锁阀的电连接器，连接好后在上电；

b)要启动电磁自锁阀，即点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“启动” 按钮，即打开电磁自锁阀，同时触摸显示屏上电磁阀上的指示灯由红色变 为绿色；

c)要关闭电磁自锁阀，即点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“停止” 按钮，即关闭电磁自锁阀，同时触摸显示屏上电磁阀上的指示灯由绿色变 为红色。

箱体用材料为聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (13)

1.一种环控生保单机读取设备控制方法，包括如下步骤：

a.压力传感器读取测试；

压力传感器读取测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，分别启动压力传感器读取，用多用表电压档分别测量压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4；4个连接器的引脚1和引脚4间电压为+12V，引脚2和引脚4间电压为+12V，并记录整理；

2)分别给4个连接器的引脚3和引脚5供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上压力传感器1、压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4的显示值有无显示和变化，并分别记录+0.1V、+0.5V，+2V、+3V、+5V电压时的显示值，并整理；

b.气源压力传感器读取测试；

c. 电导传感器读取测试；

所述电导传感器读取测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，分别启动电导传感器读取，用多用表电压档分别测量电导传感器1、电导传感器2，2个连接器的引脚1和引脚4间电压为+28V，引脚2和引脚12间电压为+28V，引脚8和引脚13间电压为+12V，引脚6和引脚13间电压为+12V，并记录整理；

2)分别给2个连接器的引脚11和引脚3供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上电导传感器1、电导传感器2的温度显示值有无显示和变化，并分别记录+0.1V、+0.5V，+2V、+3V、+5V电压时的显示值，并整理；

3)分别给2个连接器的引脚9和引脚10供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上电导传感器1、电导传感器2的电导显示值有无显示和变化，并分别记录+0.1V、+0.5V，+2V、+3V、+5V电压时的显示值，并整理；

d. 电磁阀启停测试。

2.根据权利要求1所述环控生保单机读取设备控制方法，其特征在于：

所述气源压力传感器读取测试包括如下步骤：

设备上电后，启动设备读取，分别启动气源压力传感器读取，用多用表电压档测量气源压力传感器引脚1和引脚4为+12V，引脚2和引脚5间电压为+12V，并记录整理；

给气源压力传感器连接器的引脚3和引脚6供0~5V的标准电源，分别查看显示屏上气源压力传感器的显示值有无显示和变化，并分别记录+1V、+2V、+3V、+4V、+5V电压时的显示值，并整理。

3.根据权利要求1所述环控生保单机读取设备控制方法，其特征在于：

所述电磁阀启停测试包括如下步骤：

1)设备上电后，启动设备读取，点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“启动”按钮，开启电磁阀，用多用表电压档分别测量电磁阀连接器引脚1和引脚3间电压为+28V，引脚2和引脚4间电压为+28V，并记录整理；

2)点击触摸显示屏界面上电磁阀上的“停止”按钮，关闭电磁阀，用多用表电压档分别测量电磁阀连接器引脚5和引脚3间电压为+28V，引脚6和引脚4间电压为+28V，并记录整理；

经过检测后，环控生保单机读取设备上所显示的值与输入给设备的标准值误差不大于±1%；传感器供电电压误差不大于±1.2V；电磁阀的控制电压不大于±3V。

4.根据权利要求1所述环控生保单机读取设备控制方法，其特征在于：

触摸屏将采集来的数据进行信号读取，屏幕显示，并且通过触摸屏完成功能模块的控制。

5.根据权利要求1所述环控生保单机读取设备控制方法，其特征在于：

环控生保单机读取设备的控制显示界面包含压力传感器、气源压力传感器和电导传感器读取的启动与停止控制，并显示相应传感器的相关运行信息和信号值，及电磁自锁阀的启动与停止控制，并显示电磁自锁阀的运行信息。

6.根据权利要求1所述环控生保单机读取设备控制方法，其特征在于：每一路采集来的信号采用绝缘栅进行隔离。

7.根据权利要求1所述环控生保单机读取设备控制方法，其特征在于：环控生保单机读取设备设置有接地桩。

8.一种环控生保单机读取设备，包括控制箱体，所述控制箱体设置有触摸屏和CPU模块，其特征在于：所述控制箱体设置有A/I模块、信号隔离器、继电器、端子、连接器和编程通讯电缆；所述设备使用如权利要求1所述的控制方法。

9.根据权利要求8所述环控生保单机读取设备，其特征在于：所述控制箱体采用金属防震材料。

10.根据权利要求8所述环控生保单机读取设备，其特征在于：所述控制箱体内部设有屏蔽保护层。

11.根据权利要求8所述环控生保单机读取设备，其特征在于：包含压力读取功能模块、电导读取功能模块、电磁自锁阀控制模块、和控制模块。

12.根据权利要求8所述环控生保单机读取设备，其特征在于：零部件和箱体之间采用安装板的形式安装。

13.根据权利要求8所述环控生保单机读取设备，其特征在于：控制箱体设置有固定安装板和面板。

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