CN202451299U - 一种冗余设计的点火电路 - Google Patents

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陈文静
尚霄鹏
徐淑华
宋征宇
张京霞
陈楠
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Abstract

一种冗余设计的点火电路，包括单片机、点火控制组合模块和点火输出模块；用于将正母线信号输入到点火控制组合模块的单片机通过电缆与点火控制组合模块连接，点火控制组合模块也通过电缆与点火输出模块连接，同时，单片机还通过电缆与点火输出模块连接，单片机在点火控制组合模块出现故障无法通过信号的情况下，可以直接发送紧急关机信号给点火输出模块。本实用新型点火电路提高了安全性和可靠性。

Description

一种冗余设计的点火电路
技术领域
本发明涉及一种冗余设计的点火电路。
背景技术
某型号运载火箭用于发射目标飞行器、载人飞船以及完成飞行器与飞船的交会对接任务，对点火时刻要求精准、严格，有“零窗口发射”之称。点火电路是载人航天火箭发射成败的关键之一，对安全性和可靠性要求高。因此，点火与紧急关机电路的安全性与可靠性至关重要。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种冗余设计的点火电路，能够提高点火电路的可靠性。
本发明的技术解决方案是：
一种冗余设计的点火电路，包括单片机、点火控制组合模块和点火输出模块；用于将正母线信号输入到点火控制组合模块的单片机通过电缆与点火控制组合模块连接，点火控制组合模块也通过电缆与点火输出模块连接，同时，单片机还通过电缆与点火输出模块连接；
点火控制组合模块包括继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、可编程逻辑控制器PLC1、可编程逻辑控制器PLC2和可编程逻辑控制器PLC3；
可编程逻辑控制器PLC1的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC1的输出端通过并联在一起的继电器K1线包和继电器K2的线包之后连接到负母线；可编程逻辑控制器PLC2的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC2的输出端通过并联在一起的继电器K3线包和继电器K4的线包之后连接到负母线；可编程逻辑控制器PLC3的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC3的输出端通过并联在一起的继电器K5线包和继电器K6的线包之后连接到负母线；
继电器K1的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K4的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；继电器K3的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K6的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；继电器K5的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K2的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本实用新型通过对点火电路进行冗余设计，三套PLC同时工作，各自独立发送点火时序，既能确保点火时序在一路故障误通的情况下不会误发，也能确保点火时序在一路故障不通的情况下仍能发出。三套PLC中至少有两套正常工作，点火时序才能正常发出，提高了点火电路的安全性和可靠性。
(2)对于点火时序中的紧急关机信号，除了点火控制组合模块中PLC输出外，也可以通过单片机直接到点火输出模块的电缆控制，进一步提高点火电路的安全性。
附图说明
图1为本实用新型点火电路示意图；
图2为本实用新型点火控制组合模块结构示意图；；
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供了一种冗余设计的点火电路，包括单片机、点火控制组合模块和点火输出模块；用于将正母线信号输入到点火控制组合模块的单片机通过电缆与点火控制组合模块连接，点火控制组合模块也通过电缆与点火输出模块连接，同时，单片机还通过电缆与点火输出模块连接，单片机在点火控制组合模块出现故障无法通过信号的情况下，可以直接发送紧急关机信号给点火输出模块，保证系统不会出现重大事故。
如图2所示，点火控制组合模块包括继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、可编程逻辑控制器PLC1、可编程逻辑控制器PLC2和可编程逻辑控制器PLC3；
可编程逻辑控制器PLC1的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC1的输出端通过并联在一起的继电器K1线包和继电器K2的线包之后连接到负母线；可编程逻辑控制器PLC2的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC2的输出端通过并联在一起的继电器K3线包和继电器K4的线包之后连接到负母线；可编程逻辑控制器PLC3的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC3的输出端通过并联在一起的继电器K5线包和继电器K6的线包之后连接到负母线；
继电器K1的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K4的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；继电器K3的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K6的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；继电器K5的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K2的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；
本实用新型中可编程逻辑控制器PLC型号为90-30，PLC1、PLC2和PLC3的硬件配置完全相同，每个PLC都由CPU模块、电源模块、输入模块和输出模块组成。PLC的程序固化在CPU模块的内存中，上电后程序自动开始循环扫描执行，查询到“点火”信号后，三个PLC分别计时，按照规定的时间要求输出点火时序和紧急关机时序。
为了降低共因失效的概率，提高可靠性，三个PLC中使用了不同计时方式，PLC1中使用延时断定时器，PLC2中使用延时通定时器，PLC3中使用跑表型延时通定时器。三种方式互不影响，三个PLC独立输出时序，经三取二冗余后向点火输出模块输出点火或紧急关机信号，实施点火或紧急关机。三取二冗余电路既能够保证不误发，也能够保证可靠发，提高了点火的可靠性和安全性。
点火输出模块用于接收三取二输出的点火信号、点火时序信号和紧急关机信号，引爆相应火工品，实施点火或紧急关机。同时，从单片机到点火输出组合有直连电流，与PLC通路构成冗余，确保紧急关机信号的可靠发出。
电路工作情况：如图2所示，以1路点火时序为例，PLC1、PLC2和PLC3同时接收“点火”信号，以“点火”为0秒起点开始计时，时间到后PLC1、PLC2和PLC3分别独立地输出点火时序，但是由于使用的计时方式不同，三个PLC输出时序的时间是不同的。PLC1的输出给继电器K1、K2供电，PLC2的输出给继电器K3、K4供电，PLC3的输出给继电器K5、K6供电，K1、K4的触点串联后与K3、K6的触点串联后的结果并联，再与K5、K2的触点串联后的结果并联，三路并联后输出。这种电路要求至少两个PLC正常工作才能发出点火时序，既能确保点火时序在一路故障误通的情况下不会误发，也能确保点火时序在一路故障不通的情况下仍能发出，提高了电路的可靠性和安全性。

Claims (1)

1.一种冗余设计的点火电路，其特征在于：包括单片机、点火控制组合模块和点火输出模块；用于将正母线信号输入到点火控制组合模块的单片机通过电缆与点火控制组合模块连接，点火控制组合模块也通过电缆与点火输出模块连接，同时，单片机还通过电缆与点火输出模块连接；
点火控制组合模块包括继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、可编程逻辑控制器PLC1、可编程逻辑控制器PLC2和可编程逻辑控制器PLC3；
可编程逻辑控制器PLC1的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC1的输出端通过并联在一起的继电器K1线包和继电器K2的线包之后连接到负母线；可编程逻辑控制器PLC2的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC2的输出端通过并联在一起的继电器K3线包和继电器K4的线包之后连接到负母线；可编程逻辑控制器PLC3的输入端连接所述点火控制组合模块接收到的正母线信号，可编程逻辑控制器PLC3的输出端通过并联在一起的继电器K5线包和继电器K6的线包之后连接到负母线；
继电器K1的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K4的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；继电器K3的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K6的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块；继电器K5的一组常开触点的一端连接到正母线，另一端通过继电器K2的一组常开触点连接到用于执行点火操作的点火输出模块。 
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