CN114326566A - 一种航发液压产品试验设备的远程集中系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航发液压产品试验设备的远程集中系统。包括：试验设备工控模块，用于执行自动化工艺文件的试验步骤；集中控制系统运行服务器，用于系统的运行管理；远程控制模块，用于登陆集中控制系统运行服务器后编制自动化工艺文件和发送执行自动化工艺文件的命令；远程急停按钮，用于实现远程急停；中心交换机，用于试验设备工控模块、集中控制系统运行服务器和远程控制模块间的数据交互；急停PLC主站，用于实现远程控制模块与急停按钮的自动匹配，并向急停PLC从站发送急停指令；急停PLC从站，用于接收急停指令并向试验设备发送急停指令。本发明实现了非标准测试设备的集中化、标准化控制，避免了因网络通信故障引发的安全隐患。

Description

一种航发液压产品试验设备的远程集中系统及控制方法

技术领域

本发明属于航空发动机试验技术领域，具体涉及一种航发液压产品试验设备的远程集中系统及控制方法。

背景技术

航空发动机燃油控制系统产品研制过程中需进行寿命试验以验证其使用寿命是否满足设计需求。每台产品进行寿命试验时需占用一台试验设备，同时配备一名试验操作人员进行操作。涡轴涡桨发动机机械液压产品结构复杂，试验过程涉及压力、转速、电子控制信号等多种控制指令操作，操作步骤复杂，对操作人员的技术水平高要求较高。随着产品设计水平提高，产品寿命大幅增长，寿命试验时数随之大幅增加，寿命试验占用人力资源大幅增加。为减少人力资源消耗，通常采用远程集控控制方法开展试验，因涡轴涡桨发动机机械液压产品试验设备属非标准测试设备，不同设备功能与控制方式均有较大差异，当前仅能够实现试验设备的远程起动和停止控制，试验设备具体工步的执行依靠本地自动控制程序，自动控制程序编辑困难，对试验操作人员技术水平要求较高。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种航发液压产品试验设备的远程集中系统及控制方法。本发明实现了非标准测试设备的集中化、标准化控制，避免了因网络通信故障引发的安全隐患。

本发明的技术方案是：一种航发液压产品试验设备的远程集中系统，包括：

试验设备工控模块，用于执行自动化工艺文件的试验步骤；

集中控制系统运行服务器，用于系统的运行管理；

远程控制模块，用于登陆集中控制系统运行服务器后编制自动化工艺文件和发送执行自动化工艺文件的命令；

远程急停按钮，用于实现试验工控模块的远程急停；

中心交换机，用于试验设备工控模块、集中控制系统运行服务器和远程控制模块间的数据交互；

急停PLC主站，用于实现远程控制模块与急停按钮的自动匹配，并向急停PLC从站发送急停指令；

急停PLC从站，用于接收急停PLC主站发出的急停指令并向试验设备发送急停指令。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，所述的试验设备工控模块和远程控制模块间基于OPC协议进行数据通信。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，所述的集中控制系统运行服务器上集成有自动化工艺编辑平台,用于试验设备的自动化工艺文件的编制。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，所述的自动化工艺编辑平台集成有已进行标准化封装的航发液压产品的典型控制信号。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，典型控制信号包括转速控制指令、压力控制指令、温度控制指令和电子控制器控制指令和高频响应时间测试指令。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，所述的高频响应时间测试指令，能通过试验设备工控模块实现被试产品停车活门快速动作，并对所有试验数据进行毫秒级别采集，自动识别从停车活门控制指令发出至出口压力达到稳定值的时间，并将时间值反馈至远程控制计算机。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，布置于急停网络的远程急停按钮，能在远程控制模块发送控制指令的同时，自动实现远程控制按钮和试验设备的匹配。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，试验设备工控模块包括并行连接于中心交换机上的一台以上的试验设备工控机。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统中，远程控制模块包括并行连接于中心交换机上的一台以上的远程控制计算机。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统的控制方法：

步骤一：试验设备管理人员基于OPC协议将试验设备工控模块与远程控制模块进行配置；

步骤二：工艺人员在远程控制模块上登陆集中控制系统运行服务器，根据被试产品型号和试验类型下达试验任务；根据试验任务在自动化工艺编辑平台中编制自动化工艺文件并发布到集中控制系统运行服务器；

步骤三：试验操作人员在远程控制模块上登陆集中控制系统运行服务器，接收试验任务，并向试验设备工控模块发送执行自动化工艺文件的命令；试验设备工控模块按照自动化工艺文件执行试验步骤。

本发明的优点是：本发明设计了一套远程集中控制系统，系统通过OPC协议，采用统一的控制平台，实现了远程电脑和非标准试验设备之间的通讯，实现了控制指令实时下达和试验数据的实时上传。系统具备自动化工艺编辑平台，通过将控制指令进行标准化封装，实现了自动化工艺程序的标准化、简易化编辑。远程急停系统通过备份网络、PLC主站与从站的模式，解决了工控网络中远程控制模块和备份网络中远程急停按钮的匹配问题。远程急停系统的设计避免了因网络通信故障引发的安全隐患。

本发明通过网络化的控制平台实现了非标准测试设备的标准化控制，同时极大地简化了自动化工艺程序的编辑过程，将非标准测试设备的远程集中控制功能由仅控制设备的起动和停止，升级为试验全过程控制指令的实时下达和试验数据的实时上传。

本发明基于中心交换机的构架及OPC协议，可打破远程控制电脑和工控机一一对应限制，实现两者自由匹配。

本发明的自动化工艺编辑平台将航空发动机机械液压系统机械液压产品的典型控制信号进行了标准化封装，试验工艺设计过程中仅需进行模块的组合，无需进行代码级编制，设计更简单，效率更高。

本发明设置了一套远程急停系统，解决因网络通信问题造成的试验设备不可控问题。

综上所述，本发明搭建了网络化的控制平台，远程控制计算机和试验设备可实现自由匹配，建立了自动化工艺编辑平台，实现了非标试验设备的集中化、标准化控制，同时极大地简化了自动化工艺程序的编辑过程，本系统创新性的提出了一种远程急停系统，解决因网络通信问题造成的试验设备不可控问题，避免了因网络通信故障引发的安全隐患。

附图说明

图1为远程集中控制系统架构图；

图2为自动化工艺程序编辑界面示意图；

图3为自动化工艺程序执行过程示意图。

附图标记：1-试验设备工控机Ⅰ，2-试验设备工控机Ⅱ，3-试验设备工控机Ⅲ，4-集中控制系统运行服务器，5-远程控制计算机Ⅰ，6-远程控制计算机Ⅱ，7-远程控制计算机Ⅲ，8-集中控制系统存储服务器，9-中心交换机，10-急停PLC主站，11-急停PLC从站，12-急停PLC从站Ⅱ，13-急停PLC从站Ⅲ，14-急停按钮Ⅰ，15-急停按钮Ⅱ，16-急停按钮Ⅲ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。一种航发液压产品试验设备的远程集中系统，构成如图1-3所示，由试验设备工控机Ⅰ1、试验设备工控机Ⅱ2、试验设备工控机Ⅲ3、集中控制系统运行服务器4、远程控制计算机Ⅰ5、远程控制计算机Ⅱ6、远程控制计算机Ⅲ7、集中控制系统存储服务器8和中心交换机9、急停PLC主站10、急停PLC从站Ⅰ11、急停PLC从站Ⅱ12、急停PLC从站Ⅲ13、急停按钮Ⅰ14、急停按钮Ⅱ15、急停按钮Ⅲ16构成。系统中所有试验设备工控机、远程控制计算机和服务器通过中心交换机9相连，实现任意远程控制计算机对任意试验设备的自由匹配。远程控制计算机5、6、7中设置有模块化的自动化工艺编辑平台，可实现自动化工艺程序的标准化编辑。试验设备工控机1、2、3，分别设置有急停按钮14、15、16。急停按钮14、15、16和急停PLC从站11、12、13与急停PLC总站10相连，PLC总站10与集中控制系统运行服务器4相连。

集中控制系统运行服务器4中设置有自动化工艺编辑平台，该平台对航空发动机机械液压产品的所有控制程序进行了标准化封装，通过对标准化的控制指令进行简单的参数修改和组合即可完成自动化工艺程序的编辑。自动化工艺编辑平台通过数据库方式实现对自动化工艺程序的管理。其数据库包括程序源数据库(每台试验设备的控制指令和采集指令集合)，试验程序数据库(每个型号的不同试验类型的标准化自动化控制程序)，试验模型数据库(不同型号的被试对象)。三个数据库相互组合，即可形成特性型号特定试验类型的自动化工艺程序，工艺程序通过OPC协议传递到试验设备，即可执行相应试验工步并接收对应数据反馈。达成特定产品在特定试验设备上完成特定试验目标。

远程集中控制系统的具体实施方式包括自动化工艺程序的编辑部分和执行部分。

自动化工艺程序编辑部分，首先需进行试验设备、被试对象型号和试验类型进行定义。定义完成后即可使用“试验序列编辑器”软件将试验工艺中要求的步骤按照先后顺序编制成“试验序列文件”，即自动化试验程序包。一个试验序列是由多个试验工步组合而成。自动化工艺编辑平台将航空发动机机械液压产品的典型控制信号(转速控制、压力控制、温度控制、电子控制器控制指令等)进行了标准化封装。例如：转速设置方面，以“调节主电机转速＝4000r/min”为例，通过选择控制参数名称，设置临界值，4000r/min,设置判读参数即电机转速波动允许的上限值和下限值，设置判读时间，判读时间到达后即对控制指令的执行情况进行检测，若执行到位则继续执行下一步，若执行不到位则反馈报警信号。完成相关参数设置，即可完成转速控制工步的编辑。单个试验工步设置完成后可对试验工步进行组合。从控制类型上分为“顺序步骤”，“循环步骤”，“条件步骤”，从设置的值类型上分为“单值”和“曲线”两种类型。

(1)控制类型

顺序步骤：逻辑控制上顺序往后执行；

循环步骤：逻辑控制上针对某个步骤循环多次，直到满足某个条件；

条件步骤：逻辑控制上针对某个条件的真假值，执行不同的步骤；

(2)数值类型：

单值：一种数据对象，包括了该对象的最小值、最大值、默认值、当前值、单位等信息；

曲线：一种由多个数据点组成的数据对象，被用于某个控制信号变化的过程控制；

通过对单个试验工步的具体操作数值进行设置并对操作工步进行组合即可完成自动化工艺程序的编辑。

自动化工艺程序执行部分：

试验操作人员在任意远程控制计算机7登录远程集中控制系统，选择要执行的试验项目，试验工序执行引擎会负责加载并解析自动化工艺对应的“试验工序文件”，执行器从序列文件中读取步骤和数据，由试验台完成真正的使能动作，实现试验过程的自动化，同时，执行器通过读取采集通道中的数据判断是否试验台已经到达要求的数值设定，然后，根据“试验序列文件”中的步骤类型执行下一步操作。完成试验操作。

试验操作人员在任意远程控制计算机登录远程集中控制系统，选择要执行的试验项目后，远程控制计算机将相关试验工控机与远程控制计算机的匹配信息发送至急停PLC总站，急停PLC总站将远程控制计算机对应急停按钮与急停PLC从站自动匹配，试验过程中任意时间启动急停按钮，PLC从站立即执行停机指令，保障试验台运行安全。

实施例2。一种基于网络的涡轴涡桨发动机机械液压产品试验设备远程集中控制系统，构成如图1-3所示，包括：

试验设备工控模块，用于执行自动化工艺文件的试验步骤；

集中控制系统运行服务器，用于系统的运行管理；

远程控制模块，用于登陆集中控制系统运行服务器后编制自动化工艺文件和发送执行自动化工艺文件的命令；

远程急停按钮，用于实现试验工控模块的远程急停；

中心交换机，用于试验设备工控模块、集中控制系统运行服务器和远程控制模块间的数据交互；

急停PLC主站，用于实现远程控制模块与急停按钮的自动匹配，并向急停PLC从站发送急停指令；

急停PLC从站，用于接收急停PLC主站发出的急停指令并向试验设备发送急停指令。

前述的试验设备工控模块和远程控制模块间基于OPC协议进行数据通信。该协议能实现不同版本的试验设备工控模块间的标准化通信。

前述的集中控制系统运行服务器上集成有自动化工艺编辑平台,用于试验设备的自动化工艺文件的编制。

前述的自动化工艺编辑平台集成有已进行标准化封装的航发液压产品的典型控制信号。通过标准化封装能够简化自动化工艺文件的编制过程。

前述的典型控制信号包括转速控制指令、压力控制指令、温度控制指令和电子控制器控制指令和高频响应时间测试指令。

前述的高频响应时间测试指令，能通过试验设备工控模块实现被试产品停车活门快速动作，并对所有试验数据进行毫秒级别采集，自动识别从停车活门控制指令发出至出口压力达到稳定值的时间，并将时间值反馈至远程控制计算机。

布置于急停网络的远程急停按钮，能在远程控制模块发送控制指令的同时，自动实现远程控制按钮和试验设备的匹配。

前述的试验设备工控模块包括并行连接于中心交换机上的一台以上的试验设备工控机。

前述的远程控制模块包括并行连接于中心交换机上的一台以上的远程控制计算机。

前述的航发液压产品试验设备的远程集中系统的控制方法：

步骤一：试验设备管理人员基于OPC协议将试验设备工控模块与远程控制模块进行配置；

步骤二：工艺人员在远程控制模块上登陆集中控制系统运行服务器，根据被试产品型号和试验类型下达试验任务；根据试验任务在自动化工艺编辑平台中编制自动化工艺文件并发布到集中控制系统运行服务器；

步骤三：试验操作人员在远程控制模块上登陆集中控制系统运行服务器，接收试验任务，并向试验设备工控模块发送执行自动化工艺文件的命令；试验设备工控模块按照自动化工艺文件执行试验步骤。

Claims (10)

1.一种航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，包括：

试验设备工控模块，用于执行自动化工艺文件的试验步骤；

集中控制系统运行服务器，用于系统的运行管理；

远程控制模块，用于登陆集中控制系统运行服务器后编制自动化工艺文件和发送执行自动化工艺文件的命令；

远程急停按钮，用于实现试验工控模块的远程急停；

中心交换机，用于试验设备工控模块、集中控制系统运行服务器和远程控制模块间的数据交互；

急停PLC主站，用于实现远程控制模块与急停按钮的自动匹配，并向急停PLC从站发送急停指令；

急停PLC从站，用于接收急停PLC主站发出的急停指令并向试验设备发送急停指令。

2.根据权利要求1所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，所述的试验设备工控模块和远程控制模块间基于OPC协议进行数据通信。

3.根据权利要求1所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，所述的集中控制系统运行服务器上集成有自动化工艺编辑平台,用于试验设备的自动化工艺文件的编制。

4.根据权利要求3所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，所述的自动化工艺编辑平台集成有已进行标准化封装的航发液压产品的典型控制信号。

5.根据权利要求4所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，典型控制信号包括转速控制指令、压力控制指令、温度控制指令和电子控制器控制指令和高频响应时间测试指令。

6.根据权利要求5所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，所述的高频响应时间测试指令，能通过试验设备工控模块实现被试产品停车活门快速动作，并对所有试验数据进行毫秒级别采集，自动识别从停车活门控制指令发出至出口压力达到稳定值的时间，并将时间值反馈至远程控制计算机。

7.根据权利要求1所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，布置于急停网络的远程急停按钮，能在远程控制模块发送控制指令的同时，自动实现远程控制按钮和试验设备的匹配。

8.根据权利要求1所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，试验设备工控模块包括并行连接于中心交换机上的一台以上的试验设备工控机。

9.根据权利要求1所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统，其特征在于，远程控制模块包括并行连接于中心交换机上的一台以上的远程控制计算机。

10.根据权利要求1-9任一项所述的航发液压产品试验设备的远程集中系统的控制方法，其特征在于，

步骤一：试验设备管理人员基于OPC协议将试验设备工控模块与远程控制模块进行配置；

步骤二：工艺人员在远程控制模块上登陆集中控制系统运行服务器，根据被试产品型号和试验类型下达试验任务；根据试验任务在自动化工艺编辑平台中编制自动化工艺文件并发布到集中控制系统运行服务器；

步骤三：试验操作人员在远程控制模块上登陆集中控制系统运行服务器，接收试验任务，并向试验设备工控模块发送执行自动化工艺文件的命令；试验设备工控模块按照自动化工艺文件执行试验步骤。

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