一种基于环形网络的试验流程自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于环形网络的试验流程自动控制系统，其包括现场测控单元、扩展控制单元和测控间总控单元；整个控制系统采用工业以太网进行通信，测控间总控单元内设置有总控机，总控机作为主站，通过以太网接口与现场测控单元、扩展控制单元中设置的通讯模块接入EtherCAT工业以太网，形成一个环形网络，共同完成系统的数据采集及自动控制。本实用新型专利技术克服了现有系统在实时性及可靠性方面存在的不足。本实用新型专利技术基于EtherCAT工业以太网建立控制和采集系统，实现控制系统与数据采集系统并网同步进行及试验流程的自动控制。

An automatic control system of test flow based on ring network

【技术实现步骤摘要】
一种基于环形网络的试验流程自动控制系统
本技术涉及自动测控领域，具体是关于一种基于环形网络的试验流程自动控制系统。
技术介绍
在现代航天工业测量、控制和科学研究领域中，对各种现场数据如压力、温度、流量及电流等参数进行采集、传输和处理在生产过程中有着重要的意义。为了获得生产过程中多种参数量的动态数据，这就需要对被控对象和生产过程进行稳定可靠、实时的数据采集。目前，针对VXI总线、PXI总线结构的自动测控系统，根据采集信号类型的不同选择相应的采集器和接口方式，采集过程繁琐、扩展性差；并受其单任务处理模式及工作速度等影响，为保证采样频率，采样路数无法做得很多，不能满足工业现场级控制对实时性、抗信号干扰等要求。然而，在典型阀门试验中，电磁阀、保险阀可靠性试验系统的自动控制和数据采集对实时性、可靠性和安全性提出了较高的要求，实现控制系统与数据采集系统并网同步进行及试验流程的自动控制。因此需要针对上述试验流程自动控制系统中的不足提出一种更好的解决方案。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种基于环形网络的试验流程自动控制系统，其克服了现有系统在实时性及可靠性方面存在的不足。本技术基于EtherCAT工业以太网建立控制和采集系统，实现控制系统与数据采集系统并网同步进行及试验流程的自动控制。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：一种基于环形网络的试验流程自动控制系统，其包括现场测控单元、扩展控制单元和测控间总控单元；整个控制系统采用工业以太网进行通信，所述测控间总控单元内设置有总控机，所述总控机作为主站，通过以太网接口与所述现场测控单元、扩展控制单元中设置的通讯模块接入EtherCAT工业以太网，形成一个环形网络，共同完成所述系统的数据采集及自动控制。进一步，所述现场测控单元包括第一控制模块、数据采集模块、第一通讯模块和第一供电模块；由所述第一供电模块为所述第一控制模块、数据采集模块和第一通讯模块供电；所述第一控制模块接收来自试验系统中传感器信号和阀芯位置反馈，并通过控制电磁阀的启闭实现试验流程的自动控制；所述数据采集模块采集试验过程中的压力、温度、流量以及线圈电流物理量；所述第一控制模块接收到的信息和所述数据采集模块采集到的物理量均通过所述第一通讯模块与所述扩展控制单元和测控间总控单元进行信息交互。进一步，所述数据采集模块、第一控制模块、第一通讯模块和第一供电模块集成在一个电控箱内，并配置底座。进一步，所述数据采集模块信号接点通过HBM的BXP背板上的航插集成在一起，再通过电缆连接到被测信号；所述数据采集模块与所述第一控制模块并网接入同一网络，再通过所述第一通讯模块与所述测控间总控单元中的总控机连接进行网络通信。进一步，所述第一通讯模块采用工业以太网EtherCAT通信模块CX27。进一步，所述第一供电模块包括直流电源和UPS电源；采用通道间隔离供电为数据采集通道提供24VDC激励电压。进一步，所述扩展控制单元包括第二控制模块、第二通讯模块和第二供电模块；由所述第二供电模块为第二控制模块和第二通讯模块供电；所述第二控制模块功能用于接收来自试验系统中传感器信号和阀芯位置反馈，并通过控制电磁阀的启闭实现试验流程的自动控制；所述第二控制模块接收到的信息经所述第二通讯模块与所述现场测控单元和测控间总控单元进行信息交互。进一步，所述第二控制模块、第二通讯模块、第二供电模块集成在一个可移动的电控箱内。进一步，所述测控间总控单元包括总控机、输入显示设备和USP电源；各部分集成于一个测控台内；所述输入显示设备将外界输入信息传输至所述总控机，并实时显示所述总控机的状态信息；所述总控机作为主站，用于与所述现场测控单元和扩展控制单元进行信息交互。进一步，所述总控机具备双千兆以太网接口，以组成环形网络，并配置UPS电源。本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本技术的功能模块通过BXP背板或导轨集成在一起，设备采用“故障－安全”、防差错、容错和冗余等设置，模块或传感器可插拔，不会对系统造成影响。2、本技术为系统数据采集通道提供24VDC激励电压，并设置电源隔离模块，对传感器单独供电，摆脱各通道之间的信号干扰，大大提高了抗信号干扰能力。3、本技术是基于EtherCAT工业以太网建立控制和采集系统，实现控制系统与数据采集系统并网同步进行及试验流程的自动控制，实时性好。4、本技术基于环形网络的试验流程自动控制系统，网络中某个节点模块的故障都不会阻碍系统其它模块的正常工作，组成网络通讯冗余，可靠性高，扩展性强。附图说明图1是本技术实施例的系统工作原理图；图2是本技术实施例的现场测控单元组成框图；图3是本技术实施例中现场测控单元内部结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。如图1所示，本技术提供一种基于环形网络的试验流程自动控制系统，其包括现场测控单元、扩展控制单元和测控间总控单元。整个控制系统采用工业以太网进行通信，测控间总控单元内设置有总控机，总控机作为主站，能够通过以太网接口与现场测控单元、扩展控制单元中设置的通讯模块接入EtherCAT工业以太网，形成一个环形网络，共同完成系统的数据采集及自动控制。在一个优选的实施例中，如图1、图2所示，现场测控单元包括第一控制模块、数据采集模块、第一通讯模块和第一供电模块；由第一供电模块为第一控制模块、数据采集模块和第一通讯模块供电。第一控制模块接收来自试验系统中传感器信号和阀芯位置反馈，并通过控制电磁阀的启闭实现试验流程的自动控制；数据采集模块高速、高精度地采集试验过程中的压力、温度、流量以及线圈电流等物理量；第一控制模块接收到的信息和数据采集模块采集到的物理量均通过第一通讯模块与扩展控制单元和测控间总控单元进行信息交互，对数据采集模块和控制模块分别配置相应的通讯模块。上述实施例中，第一供电模块包括直流电源和UPS电源；用于为电磁阀供电、传感器供电、EtherCAT端子模块供电等，采用通道间隔离供电为数据采集通道提供24VDC激励电压。上述实施例中，将数据采集模块、第一控制模块、第一通讯模块和第一供电模块集成在一个电控箱内，并配置底座。上述实施例中，数据采集模块信号接点通过HBM的BXP背板上的航插集成在一起，再通过电缆连接到被测信号。板卡之间可以通过火线连接，再通过第一通讯模块与测控间总控单元中的总控机连接进行网络通信功能；数据采集模块与第一控制模块并网接入同一网络，再通过第一通讯模块与测控间总控单元中的总控机连接进行网络通信功能；第一通讯模块采用工业以太网EtherCAT通信模块CX27。上述各实施例中，如图2所示，现场测控单元中的数据采集模块包括DO模块、DI模块、AO模块和AI模块。其中：用于压力、流量、电流等电流型输入信号模拟量采集的AI模块采用HBM的MX1601标准数采器，输入信号范围为±20mA，±100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环形网络的试验流程自动控制系统，其特征在于：包括现场测控单元、扩展控制单元和测控间总控单元；整个控制系统采用工业以太网进行通信，所述测控间总控单元内设置有总控机，所述总控机作为主站，通过以太网接口与所述现场测控单元、扩展控制单元中设置的通讯模块接入EtherCAT工业以太网，形成一个环形网络，共同完成所述系统的数据采集及自动控制；/n所述现场测控单元包括第一控制模块、数据采集模块、第一通讯模块和第一供电模块；由所述第一供电模块为所述第一控制模块、数据采集模块和第一通讯模块供电；所述第一控制模块接收来自试验系统中传感器信号和阀芯位置反馈，并通过控制电磁阀的启闭实现试验流程的自动控制；所述数据采集模块采集试验过程中的压力、温度、流量以及线圈电流物理量；所述第一控制模块接收到的信息和所述数据采集模块采集到的物理量均通过所述第一通讯模块与所述扩展控制单元和测控间总控单元进行信息交互。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于环形网络的试验流程自动控制系统，其特征在于：包括现场测控单元、扩展控制单元和测控间总控单元；整个控制系统采用工业以太网进行通信，所述测控间总控单元内设置有总控机，所述总控机作为主站，通过以太网接口与所述现场测控单元、扩展控制单元中设置的通讯模块接入EtherCAT工业以太网，形成一个环形网络，共同完成所述系统的数据采集及自动控制；
所述现场测控单元包括第一控制模块、数据采集模块、第一通讯模块和第一供电模块；由所述第一供电模块为所述第一控制模块、数据采集模块和第一通讯模块供电；所述第一控制模块接收来自试验系统中传感器信号和阀芯位置反馈，并通过控制电磁阀的启闭实现试验流程的自动控制；所述数据采集模块采集试验过程中的压力、温度、流量以及线圈电流物理量；所述第一控制模块接收到的信息和所述数据采集模块采集到的物理量均通过所述第一通讯模块与所述扩展控制单元和测控间总控单元进行信息交互。


2.如权利要求1所述系统，其特征在于：所述数据采集模块、第一控制模块、第一通讯模块和第一供电模块集成在一个电控箱内，并配置底座。


3.如权利要求1所述系统，其特征在于：所述数据采集模块信号接点通过HBM的BXP背板上的航插集成在一起，再通过电缆连接到被测信号；所述数据采集模块与所述第一控制模块并网接入同一网络，再通过所述第一通讯模块与所述测控间总控单元中的总控机连接进行网络通信。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张修建，王兵，刘晓旭，张铁犁，张鹏程，高翌春，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11