一种基于可编程控制器的测控系统及其应用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可编程控制器的测控系统及其应用方法，包括可编程控制器的CPU模块，由CPU和多种物理接口构成，用于控制目标设备的工作过程并进行采集处理数据；可编程控制器的扩展模块，扩展模块为输入输出模块，用于接收输入量或输出变量，进而测量、控制目标设备，以及监测目标设备的工作状态。本发明专利技术采用先进成熟的基于贝加莱可编程控制器的X20CPU3586、相应扩展模块及其Automation Studio开发软件，该系统集成化程度高，模块化程度强，可扩展性强；Automation Studio能可视化的配置硬件，模拟仿真系统工作，可极大地节约开发时间和经济成本。

A measurement and control system based on PLC and its application method

【技术实现步骤摘要】
一种基于可编程控制器的测控系统及其应用方法
本专利技术涉及一种测控系统，具体是一种基于可编程控制器的测控系统及其应用方法。
技术介绍
航空航天发动机(简称为，发动机)点火试验十分复杂且成本和风险极高。造成这种情况的主要原因是，发动机点火试验涉及推进剂供给子系统(至少包含：氧化剂和燃料两种管路,多个可控制阀门)、点火子系统(至少包含：一个高能点火器)、发动机物理参数测量子系统(包含：温度、压力、推力、流量等参数测量存储处理)，以及协调上述各个子系统按照一定的逻辑顺序工作的测量控制系统(或称为工控系统)。由于发动机的特殊性，协调各个子系统工作的测量控制系统，呈现出测量与控制分散化、错误诊断较困难(硬件和程序两方面)、可维护性差等特点。直观上来看，当前的测量方式是，各个传感器线路连接至数据采集器；控制方式是，通过工控机控制各种阀门、继电器、传感器、高能点火器工作作为另外一部分。采集的数据实时显示界面和工控界面分别独立存在，无法实现一键开启测量和控制。工控机上编辑的控制程序，运行时无法实时查看各个变量的数值，以判断程序的正确性。调试测量控制系统时，无法快速预判各个通路的正确性。目前，测量控制系统存在以下问题，本专利技术可以解决下列技术问题：1、测量和控制分散化，会导致试验准备过程复杂；2、测量和控制无法同一时刻开启并实时监控，数据存在延迟性，可能导致对发动机工作状况判断出现错误；3、工控程序的错误无法准确快速定位，程序变量不能实时监控，输入和输出模块不能直观反映出工作状态；4、测量控制输入硬件和输出硬件非模块化，可维护性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于可编程控制器的测控系统及其应用方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于可编程控制器的测控系统，包括可编程控制器的CPU模块，由CPU和多种物理接口构成，用于控制目标设备的工作过程并进行采集处理数据；可编程控制器的扩展模块，扩展模块为输入输出模块，用于接收输入量或输出变量，进而测量、控制目标设备，以及监测目标设备的工作状态。作为本专利技术进一步的方案：所述输入输出模块包括数字输入模块、数字输出模块、模拟输出模块、模拟输入模块、数字计数模块，上述输入输出模块接收输入量或输出变量用于测量、控制目标设备，以及监测目标设备的工作状态。作为本专利技术进一步的方案：所述模拟输入模块，用于采集传感器数据。作为本专利技术进一步的方案：所述模拟输出模块，用于对目标设备供电或控制目标设备。作为本专利技术进一步的方案：所述数字输出模块，用于对目标设备实现控制功能。作为本专利技术进一步的方案：所述数字输入模块，用于记录数字量的数值变化情况；数字计数模块，用于记录脉冲量的变化。作为本专利技术进一步的方案：所述记录数字量的数值变化情况包括记录开关按键的开启关闭情况。一种基于可编程控制器的测控系统的应用方法，包括如下步骤：步骤1，分析测控量，根据试验测控目标、试验测控内容，明确试验测控的目的，确定物理量的类型、测控物理量的组数以及测控物理量的物理特性；步骤2，配置硬件，确定被测控零部件的参数及特性，CPU模块型号、数量及特性，输入输出模块型号、数量及特性，将输入输出模块和CPU模块组合安装，输入输出模块和相应的目标设备相连接；步骤3，可视化硬件配置、编写程序，结合前两步骤，在AutomationStudio软件里，按照实际硬件安装的形式，逐一配置可视化硬件；然后定义变量并将变量映射到输入输出模块的物理通道上，最后编写测控程序；步骤4，烧写程序、测试系统，即编译测控程序、将测控程序通过在线和离线两种方式烧写至CF卡中；将测控系统通电，测控程序自动运行，通过硬件状态灯观察硬件工作状态，通过AutomationStudio监控变量的值的变化情况。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤3中，结合前两步骤，在AutomationStudio软件里，按照实际硬件安装的形式，逐一配置可视化硬件，是根据前述步骤确定的CPU型号和数量，输入输出模块型号和数量，接口模块的型号和数量，以及不同类型输入输出模块或接口模块安装的前后顺序，据此，在AutomationStudio里据实配置可视化的CPU模块、输入输出模块和接口模块，然后定义变量并将变量映射到输入输出模块的物理通道上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)采用先进成熟的基于贝加莱可编程控制器的X20CPU3586、相应扩展模块及其AutomationStudio开发软件，该系统集成化程度高，模块化程度强，可扩展性强；AutomationStudio能可视化的配置硬件，模拟仿真系统工作，可极大地节约开发时间和经济成本；(2)基于贝加莱可编程控制器的X20CPU3586可以实现测控一体化，改变当前发动机测量系统与控制系统的分散状况，使用AutomationStudio便可达到测控的目的，降低了测控系统的复杂程度，方便了测控系统的搭建，进而可以缩短发动机的试验周期；(3)贝加莱各模块的机械结构和电气结构，采用了模块化可扩展的安装方式，模块之间无需任何导线便可实现供电及测控，从而实现了测控系统的可扩展性，便携性。附图说明图1为本专利技术测控系统组成图；图2为基于可编程控制器的测控系统应用流程；图3为具体实施例的基于X20CPU3586的测控系统的原理图；图中标号分别表示：1-计算机、2-CPU模块、3-目标设备、4-扩展模块、5-带有USB口的PC、6-X20CPU3586、7-(X20)扩展模块、7001-X20AI4622、7002-X20AO4622、7003-X20DI9371、7004-X20DO9322、8-高能点火器、9-发动机、10-推进剂供给子系统、1001-氧化剂管路阀门、1002-燃料管路阀门、11-CF读卡器、12-压力传感器、13-温度传感器、14-力传感器、15-加速度传感器、16-手动控制板、17-状态显示板、18-流量计1、19-流量计2。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～3，一种基于可编程控制器的测控系统，采用了基于贝加莱X20CPU3586的CPU模块作为核心器件，扩展使用了数字输入、数字输出、模拟输出和模拟输入等模块，甚至接口模块，由此构建了测控系统的硬件基础；使用贝加莱自带的AutomationStudio编辑、调试测量控制程序，仿真模拟测控系统，测控系统因此具有硬件集成化、测控工况可实时监控、错误快速诊断、可维护性强等优点，达到了缩短试验周期、降低试验经济成本、提高测控结果准确性的效果，具有可应用于多种航空航天发动机及其多种试验的优势，和推动航空航天技术实现商业化的意义。本专利技术一种基于可编程控制器的测控系统，主要由可编程控制器和目标设备构成，可编程控制器具体包括X20CPU3586系统CPU模块，可扩展安装三个接口模块；扩展模块，其中可包含，模拟输入模块，模拟输出模块，数字输入模块，数字输出模块，数字计数模块等等；以及有关附件，主要包含线缆，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，包括可编程控制器的CPU模块，由CPU和多种物理接口构成，用于控制目标设备的工作过程并进行采集处理数据；可编程控制器的扩展模块，扩展模块为输入输出模块，用于接收输入量或输出变量，进而测量、控制目标设备，以及监测目标设备的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，包括可编程控制器的CPU模块，由CPU和多种物理接口构成，用于控制目标设备的工作过程并进行采集处理数据；可编程控制器的扩展模块，扩展模块为输入输出模块，用于接收输入量或输出变量，进而测量、控制目标设备，以及监测目标设备的工作状态。2.根据权利要求1所述的基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，所述输入输出模块包括数字输入模块、数字输出模块、模拟输出模块、模拟输入模块、数字计数模块，上述输入输出模块用于接收输入量或输出变量用于测量、控制目标设备，以及监测目标设备的工作状态。3.根据权利要求2所述的基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，所述模拟输入模块，用于采集传感器数据。4.根据权利要求2所述的基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，所述模拟输出模块，用于对目标设备供电或控制目标设备。5.根据权利要求2所述的基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，所述数字输出模块，用于对目标设备实现控制功能。6.根据权利要求2所述的基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，所述数字输入模块，用于记录数字量的数值变化情况；数字计数模块，用于记录脉冲量的变化。7.根据权利要求6所述的基于可编程控制器的测控系统，其特征在于，所述记录数字量的数值变化情况包括记录开关按键的开启关闭情况。8.一种采用权利要求1-7任一所述的基于可编程控制器的测控系统的应用方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇，汪永军，段松涛，周炳炎，黄彪，
申请(专利权)人：中电科技合肥博微信息发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34