暂冲式射流风洞安全关车控制系统及应用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种暂冲式射流风洞安全关车控制系统及应用方法，涉及航空航天风洞试验领域，包括：与风洞安全关车控制相配合的多个执行机构；通过现场总线技术将功能分散的各执行机构进行连接的多个子系统；通过网络将各子系统进行集成管理的主系统；各执行机构均被配置为采用液压驱动或电动缸驱动。本发明专利技术提供一种暂冲式射流风洞安全关车控制系统及应用方法，通过对风洞在进行不同的特种试验运行时，根据实际情况针对故障及异常状态自动执行或人工执行相应安全关车操作，防止试验过程中出现因设备准备条件不足或风洞洞体、试验模型及测控系统设备状态异常等引发的不安全因素，造成人身或设备出现损害。成人身或设备出现损害。成人身或设备出现损害。

【技术实现步骤摘要】
暂冲式射流风洞安全关车控制系统及应用方法


[0001]本专利技术涉及航空航天风洞试验领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于现场总线和网络化开放式集散系统，用于保证暂冲式射流风洞安全运行而设计的暂冲式射流风洞安全关车控制系统及应用方法。

技术介绍

[0002]在风洞试验过程中，为了保障风洞试验安全进行，需要设计风洞运行安全关车控制方法并对风洞关键信号进行实时监测，当风洞运行过程中出现异常状况时，需要根据实际情况自动执行或人工执行相应安全关车操作。针对大型特种风洞不同型号试验需求及复杂运行工况，关车时涉及到的风洞设备及其安全关车控制策略不同，导致安全关车控制方法设计复杂。
[0003]现有的安全关车控制方法仅针对常规生产型风洞进行一体化设计，无法保证安全关车控制策略适用于特种试验特殊运行工况；对于试验舱空间大、适应能力强、容许模型堵塞度大的高速自由射流风洞，试验工况复杂，不同类型试验中参与的执行机构不同，因此需要重新设计风洞试验安全关车控制方法，保证风洞安全联锁与状态监控策略能够对设备关键信号进行实时监测并确保风洞安全关车控制策略具有普适性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种暂冲式射流风洞安全关车控制系统，包括：与风洞安全关车控制相配合的多个执行机构；通过现场总线技术将功能分散的各执行机构进行连接的多个子系统；通过网络将各子系统进行集成管理的主系统；其中，各执行机构被配置为采用总阀、快速阀、调压阀、半挠性喷管、四自由度机构中的一种或几种；各执行机构均被配置为采用液压驱动或电动缸驱动。
[0006]优选的是，还包括安全联锁与状态监控系统，其被配置为包括状态监控单元和安全联锁控制单元，所述状态监控单元包括：对各执行机构工作状态进行监测的检测机构Ⅰ；对气源、稳定段、集气室压力进行检测的检测机构Ⅱ；对主管路和/或引射管路的总阀、快速阀、调压阀，前后端压力分别进行采集的检测机构Ⅲ；用于对风洞内是否有人进行监测的检测机构Ⅳ；用于对急停按钮或洞内有人按钮状态进行监测的检测机构
Ⅴ
；
所述联锁控制单元包括：与各检测机构、主系统、子系统通信连接的PLC；其中，所述PLC还通过硬件逻辑电路与主管路、引射管路的快速阀连接，且所述主管路和引射管路的快速阀均具有失电自行关闭功能。
[0007]一种暂冲式射流风洞安全关车控制系统的应用方法，基于风洞运行过程中引发各类故障的危害程度进行分级，在风洞运行时，主系统基于不同故障所对应的分级结果，采用三级关车联锁控制策略进行关车控制。
[0008]优选的是，所述三级关车联锁控制策略包括：通过主系统先控制执行机构操作模型支撑机构回零，再关闭阀门系统实现风洞安全关车的一级关车模式；在主系统出现故障无法关车时，通过联锁控制单元的PLC控制器先控制模型机构回零，再关闭阀门系统实现风洞安全关车的二级关车模式；在故障会威胁到设备和人员安全，或主系统和联锁控制单元因故障均无法实施关车操作时，通过急停按钮、硬件逻辑电路直接关闭主管路、引射管路上快速阀，以实现设备关车的三级关车模式。
[0009]优选的是，所述关车控制流程被配置为包括：S1、在试验准备过程中，状态监控单元实时监测和各系统之间的网络连接状态，并接收主系统发送的就绪主信号作为允许开车的判定条件之一，对于试验中未参与的执行机构，可通过联锁设置屏蔽相应的状态信号检测，从而优化试验安全控制流程；S2、试验开始前，各子系统进行试验准备并进行自检，自检通过后各子系统发送对应的子系统就绪信号至安全联锁控制单元，并对接收的信号进行检查，根据试验条件，设置允许开车联锁关系，自动判断是否具备开车条件；主系统满足开车条件时，通过联锁控制单元向调度系统发送开车申请，申请开车通过后才允许主系统按照预定开车时序执行开车操作；S3、状态监控单元自检通过后，发送准备就绪信号给主系统，开始吹风试验；S4、在试验过程中，系统基于状态监控单元的以下检测结果执行相应的关车操作：在检测到急停按钮或洞内有人按钮按下时，触发硬件电路执行三级关车操作；状态监控单元在风洞稳定段、引射器集气室电接点压力表压力大于设定值时，触发硬件电路执行三级关车操作，否则PLC接管风洞运行控制权限，在检测到关车信号后，进行二级关车，引导联锁控制单元按预设关车时序执行二级关车操作；若二级关车操作失效，则由操作人员根据试验情况触发急停按钮，执行三级关车操作；状态监控单元在检测到回零关车信号后，由主系统执行一级关车操作；若一级关车操作失效，则由PLC接管风洞运行控制权限，进行二级关车，引导联锁控制单元按预设关车时序执行二级关车操作；若二级关车操作失效，则由操作人员根据试验情况触发急停按钮，执行三级关车操作；状态监控单元在检测到子系统发送的预警信号后，通过安全联锁岗位的操作人员指导主系统进行相应关车动作；状态监控单元在检测到子系统发送的报警信号后，由主系统执行一级关车或由操作人员按下急停按钮执行三级关车；
状态监控单元在检测到半挠性喷管系统发送的柔壁故障信号后，由主系统执行一级关车；S5、试验正常结束后，操作员通过核心控制系统操作界面或者测控间控制台“回零关车”按钮下达关车命令，核心控制系统按照正常关车流程逐一操作相关测控设备，实现风洞正常关车。
[0010]本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术通过在进行不同的特种试验运行时，涉及的所有关键设备状态的集中监测和控制，并根据实际情况针对故障及异常状态自动执行或人工执行相应安全关车操作，防止试验过程中出现因设备准备条件不足或风洞洞体、试验模型及测控系统设备状态异常等引发的不安全因素，造成人身或设备出现损害。
[0011]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的三级关车联锁控制流程图；图2为本专利技术的一个实施例中风洞安全关车控制流程图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0014]针对暂冲式亚跨超声速射流风洞复杂试验运行工况及较高危险系数,本专利技术提供一种基于现场总线和网络化的开放式集散系统的暂冲式射流风洞安全关车控制系统，通过风洞安全联锁与状态监控系统对风洞安全关车时涉及的所有关键设备状态的集中监测和控制，并根据实际情况针对故障及异常状态自动执行或人工执行相应安全关车操作，防止试验过程中因设备准备条件不足或风洞洞体、试验模型及测控系统设备状态异常等引发的不安全因素对风洞试验、参试人员产生不必要的损失和伤害，实现风洞运行安全关车控制。
[0015]本专利技术暂冲式射流风洞安全关车控制系统将风洞运行安全关车控制方法涉及到的硬件部分包括：总阀、快速阀、调压阀、半挠性喷管、四自由度机构、油源、辅助设备等。而总阀、快速阀、调压阀、半挠性喷管和四自由度机构这些执行机构均采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暂冲式射流风洞安全关车控制系统，其特征在于，包括：与风洞安全关车控制相配合的多个执行机构；通过现场总线技术将功能分散的各执行机构进行连接的多个子系统；通过网络将各子系统进行集成管理的主系统；其中，各执行机构被配置为采用总阀、快速阀、调压阀、半挠性喷管、四自由度机构中的一种或几种；各执行机构均被配置为采用液压驱动或电动缸驱动。2.如权利要求1所述暂冲式射流风洞安全关车控制系统，其特征在于，还包括安全联锁与状态监控系统，其被配置为包括状态监控单元和安全联锁控制单元，所述状态监控单元包括：对各执行机构工作状态进行监测的检测机构Ⅰ；对气源、稳定段、集气室压力进行检测的检测机构Ⅱ；对主管路和/或引射管路的总阀、快速阀、调压阀，前后端压力分别进行采集的检测机构Ⅲ；用于对风洞内是否有人进行监测的检测机构Ⅳ；用于对急停按钮或洞内有人按钮状态进行监测的检测机构
Ⅴ
；所述联锁控制单元包括：与各检测机构、主系统、子系统通信连接的PLC；其中，所述PLC还通过硬件逻辑电路与主管路、引射管路的快速阀连接，且所述主管路和引射管路的快速阀均具有失电自行关闭功能。3.一种如权利要求2所述暂冲式射流风洞安全关车控制系统的应用方法，其特征在于，基于风洞运行过程中引发各类故障的危害程度进行分级，在风洞运行时，主系统基于不同故障所对应的分级结果，采用三级关车联锁控制策略进行关车控制。4.如权利要求3所述暂冲式射流风洞安全关车控制系统的应用方法，其特征在于，所述三级关车联锁控制策略包括：通过主系统先控制执行机构操作模型支撑机构回零，再关闭阀门系统实现风洞安全关车的一级关车模式；在主系统出现故障无法关车时，通过联锁控制单元的PLC控制器先控制模型机构回零，再关闭阀门系统实现风洞安全关车的二级关车模式；在故障会威胁到设备和人员安全，或主系统和联锁控制单元因故障均无法实施关车操作时，通过急停按钮、硬件逻辑电路直接关闭主管路、引射管路上快速阀，以实现设备关车的三级关车模式。5.如权利要求3所述暂冲式射流风洞安全关车控制系统的应用方法，其特征在于，所述关车控制流...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琦，黄昊宇，凌忠伟，刘为杰，李聪健，田嘉懿，白本奇，范金磊，叶成，夏语，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：