CN114326528A - 一种机载氧气浓缩器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机载氧气浓缩器的控制方法,步骤如下,步骤1:机载氧气浓缩器的控制系统上电之后首先要对DSP外设进行初始化,对系统变量进行初始化进入原位校准模式,并读取存储器中的系统工作参数,工作参数包括产品的维护时间、故障代码、校准参数;步骤2:上电时需要根据控制系统中控制器内部上电延时电路,判断本次开机是否需要开机自检,防止机载氧气浓缩器短时或者连续开关机;步骤3:上电自检模式下,控制系统主要对机载氧气浓缩器中除水过滤器、减压器、综合切换阀、氧分压传感器和控制器进行自检。其在实际的使用中主要用于实现对机载氧气浓缩器的自动化控制,以便于实现自动化调节供氧的目的,同时提高装置在使用时的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种浓缩控制技术领域,具体涉及一种机载氧气浓缩器的控制方法。
背景技术
氧氮分离装置是一种分离空气中氮气和氧气的装置。这种装置分为氮气浓缩器和氧气浓缩器,其中氧气浓缩器是一种可提供人呼吸使用的高浓度氧气的设备。随着人们生活水平的提高和社会的进步,人们对氧气浓缩器有更多的认识,使用需求也在不断增加,已广泛应用于医院和家庭,也逐渐扩展到养殖等行业。在医疗和健康行业中,氧气浓缩器可供患有呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管疾病、高原反应及高原性疾病的人群进行氧疗,也可供中老年体弱者、用脑过度的学生和孕妇等人群,以及缺氧环境下工作生活的人群使用。因为多吸纯氧可以促进血液循环,使头脑清新,并可消除疲劳,有效增进工作效率,因此在日常生活或工作场所中,备有氧气浓缩器以方便随时使用,亦为良好的生活方式。
机载氧气浓缩器引飞机发动机的压缩空气作为气源,利用分子筛变压吸附制氧的特性,制造出符合飞行员呼吸需求的产品气(富氧气)。产品气通过机上管路输送至座舱内的氧气调节器,经调节后供飞行员呼吸。为了实现氧气浓缩器的自动化控制,浓缩器控制软件系统固化运行在采用CMDSPF2812硬件平台的控制器中,采用CCS(Code ComposerStudio)开发,采用C语言作为开发语言。一般控制软件系统包括正常主控程序和在线更新程序两部分。
现有技术中缺少对氧气浓缩器实现自动化控制的方法,不能实现自动化供氧的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机载氧气浓缩器的控制方法,其在实际的使用中主要用于实现对机载氧气浓缩器的自动化控制,以便于实现自动化调节供氧的目的,同时提高装置在使用时的安全性。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种机载氧气浓缩器的控制方法,包括如下步骤:
步骤1:机载氧气浓缩器的控制系统上电之后首先要对DSP外设进行初始化,对系统变量进行初始化进入原位校准模式,并读取存储器中的系统工作参数,工作参数包括产品的维护时间、故障代码、校准参数;
步骤2:上电时需要根据控制系统中控制器内部上电延时电路,判断本次开机是否需要开机自检;防止机载氧气浓缩器短时或者连续开关机;
步骤3:上电自检模式下,控制系统主要对机载氧气浓缩器中除水过滤器、减压器、综合切换阀、氧分压传感器和控制器进行自检,并在自检的过程周期向RIU发送当前氧气浓缩器的自检状态;
其中,RIU为飞机的远程接口单元;
如果上电自检正常,且有气源,氧气浓缩器开始除水;
如果没有气源则进入除水保护模式,等待气源条件满足,除水后开始制氧,避免水汽造成机载氧气浓缩器中分子筛制氧效率下降;
步骤4:在除水完成之后氧气浓缩器开始制氧,上电后控制系统默认为自动控制模式,自动控制模式下氧气浓缩器根据氧分压检测腔体氧分压和座舱高度计算产品气氧气浓度,根据当前氧气浓度和座舱高度自动调整综合切换阀工作时序,保证在不同高度的产品气浓度均满足浓度曲线;
当飞行员需要呼吸高浓度氧气时,氧气浓缩器通过RS422或地开信号接收飞机控制指令切换为最大供氧模式,此模式下,氧气浓缩器以最佳工作时序制氧,在座舱输出最大氧浓度的产品气;
同时,周期BIT将氧气浓缩器实时的将当前的系统各LRU的自检结果发送给PHM单元用于故障的判断和预测。
其中,在步骤4中,氧气浓缩器实时的记录各LRU的工作时间并写入电子履历中。
进一步优化,在对氧分压传感器进行校准时,通过RS422向控制系统发送命令进入校准模式,校准完成后,退出校准模式进入正常工作模式。
其中,氧气浓缩器更新控制软件时,通过RS422向控制系统发送命令进入在线更新模式,更新完成后,重新上电,开始运行。
进一步优化,在步骤1中,对DSP外设进行初始化时,依次初始化系统时钟、中断向量、定时器、IO口、串口、ADC、事件管理器、E2ROM、系统变量及校准参数(K、B)值,K.B值为比例和偏移值。
进一步限定,步骤3中,如果没有气源的情况下,即引气压力未建立起来的情况下,则保持分子筛的气密性,同时相应飞管系统发出指令并报告状态,一旦具有气源后,即建立起引气压力后进入除水保护操作,完成后进入正常工作状态,即自动控制模式。
其中,在正常工作模式中,用“自动/最大”模式选择开关选择进入自动工作状态或最大工作状态。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明能够使得载氧气浓缩器在上电前对DSP外设进行初始化,然后进入上电自检模式,并在上电自检模式完成后进入除水保护模式,在没有气源至气源充足时,即当引气压力建立起来后,进行除水保护工作,完成后进入自动模式或最大供氧模式;本发明通过上电前进行原位校准,在上电后进行自检,同时,在没有气源时进入除水保护模式,并在除水保护模式完成后进行制氧,根据氧分压检测腔体氧分压和座舱高度计算产品气氧气浓度,根据当前氧气浓度和座舱高度自动调整综合切换阀工作时序,保证在不同高度的产品气浓度均满足浓度曲线,实现自动化调节制氧效率的目的;同时通过RS422或地开信号接收飞机控制指令进行制氧切换,能够满足不同飞行条件下的供氧,提高使用时的安全性以及系统的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1本发明浓缩器控制软件外部接口示意图。
图2为本发明逻辑控制流程图。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明实施例。此外,本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
参看图2,为了便于本领域技术人员进一步理解本发明,下面对机载氧气浓缩器中内置的浓缩器控制软件(控制系统)外部接口做进一步说明:
浓缩器控制软件外部接口包括4个压力传感器接口、氧分压采集板接口、机载离散量接口、EEROM接口、RS422A通信接口、RS422B通信接口、综合电磁阀驱动接口、校准切换阀接口和硬件看门狗接口等,如图1所示,RS422A通信接口为机载接口,RS422B通信接口为维护接口,4个压力传感器接口分别为座舱压力传感器、气源压力传感器、制氧气压力传感器以及产品气压力传感器。
参看图1,本实施例公开了一种机载氧气浓缩器的控制方法,包括如下步骤:
步骤1:机载氧气浓缩器的控制系统上电之后首先要对DSP外设进行初始化,对系统变量进行初始化进入原位校准模式,并读取存储器中的系统工作参数,工作参数包括产品的维护时间、故障代码、校准参数;
步骤2:上电时需要根据控制系统中控制器内部上电延时电路,判断本次开机是否需要开机自检,防止机载氧气浓缩器短时或者连续开关机;
步骤3:上电自检模式下,控制系统主要对机载氧气浓缩器中除水过滤器、减压器、综合切换阀、氧分压传感器和控制器进行自检,并在自检的过程周期向RIU发送当前氧气浓缩器的自检状态;
如果上电自检正常,且有气源,氧气浓缩器开始除水;
如果没有气源则进入除水保护模式,等待气源条件满足,除水后开始制氧,避免水汽造成机载氧气浓缩器中分子筛制氧效率下降;
步骤4:在除水完成之后氧气浓缩器开始制氧,上电后控制系统默认为自动控制模式,自动控制模式下氧气浓缩器根据氧分压检测腔体氧分压和座舱高度计算产品气氧气浓度,根据当前氧气浓度和座舱高度自动调整综合切换阀工作时序,保证在不同高度的产品气浓度均满足浓度曲线;
当飞行员需要呼吸高浓度氧气时,氧气浓缩器通过RS422或地开信号接收飞机控制指令切换为最大供氧模式,此模式下,氧气浓缩器以最佳工作时序制氧,在座舱输出最大氧浓度的产品气;
同时,周期BIT将氧气浓缩器实时的将当前的系统各LRU的自检结果发送给PHM单元用于故障的判断和预测。
本发明能够使得载氧气浓缩器在上电前对DSP外设进行初始化,然后进入上电自检模式,并在上电自检模式完成后进入除水保护模式,在没有气源至气源充足时,即当引气压力建立起来后,进行除水保护工作,完成后进入自动模式或最大供氧模式;本发明通过上电前进行原位校准,在上电后进行自检,同时,在没有气源时进入除水保护模式,并在除水保护模式完成后进行制氧,根据氧分压检测腔体氧分压和座舱高度计算产品气氧气浓度,根据当前氧气浓度和座舱高度自动调整综合切换阀工作时序,保证在不同高度的产品气浓度均满足浓度曲线,实现自动化调节制氧效率的目的;同时通过RS422或地开信号接收飞机控制指令进行制氧切换,能够满足不同飞行条件下的供氧。
其中,在步骤4中,氧气浓缩器实时的记录各LRU的工作时间并写入电子履历中。
进一步优化,在对氧分压传感器进行校准时,通过RS422向控制系统发送命令进入校准模式,校准完成后,退出校准模式进入正常工作模式。
其中,氧气浓缩器更新控制软件时,通过RS422向控制系统发送命令进入在线更新模式,更新完成后,重新上电,开始运行。
其中,步骤3中,如果没有气源的情况下,即引气压力未建立起来的情况下,则保持分子筛的气密性,同时相应飞管系统发出指令并报告状态,一旦具有气源后,即建立起引气压力后进入除水保护操作,完成后进入正常工作状态。
进一步优化,在正常工作模式中,用“自动/最大”模式选择开关选择进入自动工作状态或最大工作状态,即:自动控制模式和最大供氧模式。
在具体实施时,上电初始化完成后进入上电自检模式,上电自检模式完成后进入除水保护模式;当引气压力建立(有气源时)起来后,进入除水保护模式,完成除水保护模式后进入自动控制模式或最大工作模式(最大供氧模式);在除水保护模式中,引气压力未建立起来的情况下,当收到有效的校准指令(该指令由地面飞管系统发出)后进入原位校准模式,等校准工作完成后再回到除水保护模式。此时,如果有软件更新任务发生,也是在除水保护模式下,且引气压力未建立起来的情况下,进入到在线更新模式。在线更新一旦完成又回到自检模式,重新上电后运行更新后的主控制程序。
其中,需要说明的是,对DSP外设进行初始化时,依次初始化系统时钟、中断向量、定时器、IO口、串口、ADC、事件管理器、E2ROM、系统变量及校准参数(K、B)值。
进入上电自检模式时,由系统本身的除水保护部件完成,保持系统本身分子筛床气密性,当引气压力建立时进行除水保护,防止水汽进入分子筛床。在除水保护模式中,可以进入原位校准、在线更新以及维护活动。
自动控制模式为根据座舱高度、浓缩器的分子筛性能自动控制产品气浓度使之维持在较理想的水平。
最大供氧模式为浓缩器以最佳工作时序,输出最大氧浓度产品气。自动工作模式和最大工作模式切换指令由座舱飞行员、飞管系统给出或特殊环境事件触发。
在正常工作中,对故障上报及指示;记录工作时间、故障、履历等信息的功能;在接入维护口时可以对记录信息进行管理和查看功能。
在原位校准模式中,氧气浓缩器按照机载接口RS422操作命令,分别对空气源和纯氧源测量其值,计算出修正系数并保存,氧分压传感器采集值用新的修正系数进行修正处理。原位校准部件负责校准过程处理,包括:校准准备、稳态记录数值、计算校准参数及保存、结束校准等过程。
在线更新模式完成主控制程序的在线更新功能,当工作模式切换到在线更新模式后,更新部件程序将与机载管理软件交互,接收、存储、校验程序数据,在管理软件的引导下完成主控制程序的更新。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,应当指出的是,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种机载氧气浓缩器的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:机载氧气浓缩器的控制系统上电之后首先要对DSP外设进行初始化,对系统变量进行初始化进入原位校准模式,并读取存储器中的系统工作参数,工作参数包括产品的维护时间、故障代码、校准参数;
步骤2:上电时需要根据控制系统中控制器内部上电延时电路,判断本次开机是否需要开机自检,防止机载氧气浓缩器短时或者连续开关机;
步骤3:上电自检模式下,控制系统主要对机载氧气浓缩器中除水过滤器、减压器、综合切换阀、氧分压传感器和控制器进行自检,并在自检的过程周期向RIU发送当前氧气浓缩器的自检状态;
如果上电自检正常,且有气源,氧气浓缩器开始除水;
如果没有气源则进入除水保护模式,等待气源条件满足,除水后开始制氧,避免水汽造成机载氧气浓缩器中分子筛制氧效率下降;
步骤4:在除水完成之后氧气浓缩器开始制氧,上电后控制系统默认为自动控制模式,自动控制模式下氧气浓缩器根据氧分压检测腔体氧分压和座舱高度计算产品气氧气浓度,根据当前氧气浓度和座舱高度自动调整综合切换阀工作时序,保证在不同高度的产品气浓度均满足浓度曲线;
当飞行员需要呼吸高浓度氧气时,氧气浓缩器通过RS422或地开信号接收飞机控制指令切换为最大供氧模式,此模式下,氧气浓缩器以最佳工作时序制氧,在座舱输出最大氧浓度的产品气;
同时,周期BIT将氧气浓缩器实时的将当前的系统各LRU的自检结果发送给PHM单元用于故障的判断和预测。
2.根据权利要求1所述的一种机载氧气浓缩器的控制方法,其特征在于:在步骤4中,氧气浓缩器实时的记录各LRU的工作时间并写入电子履历中。
3.根据权利要求1所述的一种机载氧气浓缩器的控制方法,其特征在于:在对氧分压传感器进行校准时,通过RS422向控制系统发送命令进入校准模式,校准完成后,退出校准模式进入正常工作模式。
4.根据权利要求1所述的一种机载氧气浓缩器的控制方法,其特征在于:氧气浓缩器更新控制软件时,通过RS422向控制系统发送命令进入在线更新模式,更新完成后,重新上电,开始运行。
5.根据权利要求1所述的一种机载氧气浓缩器的控制方法,其特征在于:在步骤1中,对DSP外设进行初始化时,包括如下步骤,依次初始化系统时钟、中断向量、定时器、IO口、串口、ADC、事件管理器、E2ROM、系统变量及校准参数(K、B)值。
6.根据权利要求1所述的一种机载氧气浓缩器的控制方法,其特征在于:步骤3中,如果没有气源的情况下,即引气压力未建立起来的情况下,则保持分子筛的气密性,同时相应飞管系统发出指令并报告状态,一旦具有气源后,即建立起引气压力后进入除水保护操作,完成后进入正常工作状态。
7.根据权利要求3所述的一种机载氧气浓缩器的控制方法,其特征在于:在正常工作模式中,用“自动/最大”模式选择开关选择进入自动工作状态或最大工作状态。
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