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        多機種飛機管道供油自動監控與計量系統

        作者: 時間:2006-05-07 來源:網絡 收藏

        摘要:提出了一個多機種飛機管道供油的自動監控與計量系統方案,研制了單機集中控制和分布控制模型,實現了多機種飛機管道供油的自動控制,并于實際應用中取得良好效果。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/255580.htm

        關鍵詞:監控 管道供油 網絡系統 現場總線

        在多機種飛機管道供油系統中,各項技術參數應隨加油飛機種類、型號的不同和同時加油飛機的數量多少而不斷變化。為了使加油過程中各技術參數均能滿足加油飛機的需求,必須建立一套自動監測的自動化系統。為此,我們研制成功了單機集中控制和分布控制模型,實現了多機種飛機管道供油的自動監控、計量和管理。

        1 主要技術要求

        (1)對輸油泵的遠程控制

        實現泵房無人值守,將油泵運轉的工作狀態反映在中心控制室計算機屏幕上,通過計算機對油泵實施遠程控制。

        (2)對使用油罐液位監測

        在加油過程中,對使用油罐液位進行監測是十分必要的。系統應能實時監測使用油罐的液位,將采集到的液位值到態形象地顯示在計算機屏幕上,并設置限位報警裝置。

        (3)油品壓力的監測

        為滿足飛機加油時對油壓的需要,將裝在油泵出口處管道上、輸油總管上等處的壓力表信號遠至計算機,并根據不同的機種、不同加油方式實施監控。

        (4)油品溫度的監測

        在輸油不狀管與分支管的結合處,安裝溫度傳感器,取樣周期在1秒以內,溫度發辨率小于0.1度。

        (5)自動計量換算

        以空氣中油品重量(質量)為計算標準,由檢測的油溫度換算出當時的表現溫度,再根據加出的油品體積累計數計算出重量數。

        (6)自動識別機號

        為防止油料外流,設置了飛機機號識別功能。現場控制器通過IC卡實施飛機識別,該IC卡同時具有管理功能,可以存儲加油密碼,記錄加油數量。

        (7)輸出打印

        ①能打印出各架飛機本次加油清單和旬、月、季、年累計加油清單;②打印當日飛機加油總量表;③打印旬、月加油總表;④打印其它所需資料。

        (8)為了加油系統本身和加油操作過程的安全,設置多種保護功能,主要有:

        ①油品超壓保護

        跟蹤檢測系統內油品壓力,若因水擊影響或因故障引起油壓超限時,一方面停泵中止加油,另一方面開啟通向放空罐管道的安全閥卸壓。

        ②泵機異常保護

        加油系統的油泵控制柜具有過載、過熱、電壓超壓/欠壓、過流、電源短路、斷路等多種保護。

        2 系統結構及工作原理

        2.1 硬件結構

        考慮到實際需要和經濟問題,我們設計了單機集中控制和分布控制兩種系統。

        2.1.1 單機集中控制系統

        單機集中控制系統硬件結構框圖如圖1所示,中心計算機采用PC總線486工業計算機,內存8M.擴展接口模板有:光電隔離模擬量輸入板(32路,12位)、脈沖量輸入板(12路,16位)、光電隔離開關量輸出板(32路)。信號調理實現對現場信號的隔、放大、I/V轉換、整形,提高系統抗干擾性能。現場傳感器、閥門由系統集中供電,系統提供24V、12V直流穩壓電源。

        2.1.1 分布控制系統

        分布控制系統硬件結構框圖如圖2所示。該系統以“管理集中,控制分散”為大批量,在每一加油口設計一現場控制器直接控制每個加油口,并由中心計算機通過BITBUS現場總線對現場控制器實行控制與管理,實現系統的監視和信息的統計處理。由于控制分散,中心計算機或某一控制單元發生故障時,其它控制單元仍然繼續工作,提高了系統的可靠性。

        現場控制器接受鍵盤操作信息和從IC卡讀取飛機加油信息,實現流量計量,壓力、溫度檢查,電液閥控制。現場控制器由STD工業計算機CPU模板、通信板、I/O模板、模擬量輸入板組成最小系統。另外還有擴展IC卡讀寫器、鍵盤、顯示器等。

        2.2 軟件結構

        軟件的開發語言為C語言,分以下幾部分:

        (1)數據采集、數字濾波、單位轉換;

        (2)加油參數控制;

        (3)加油信息處理(系統及報表);

        (4)網絡通信(分布系統);

        (5)系統計量校準及輔助工具;

        (6)IC卡發卡系統(分布系統);

        (7)現場控制器數據采集及處理、加油控制和網絡通信。

        2.3 系統結構

        自動監控和計量系統主要由現場傳感器、流量計、電液閥、現場控制器信號處理單元和中心控制室計算機組成。

        2.3.1 信號調理部分和分離輔助儀表

        結合考慮了系統的信號體系,對信號調理電路進行了優化設計,包括信號隔離及放大電路、整形限幅電路、信號轉換電路,分別完成電液閥控制、流量計脈沖信號的整形和電平轉換、溫度和液位傳感器電流/電壓轉換。電路設計充分運用了隔離和濾波技術,有效地降低了外界干擾。

        2.3.2 流量計量與標定

        流量計量是實施加油控制、過程檢測、加油系統和記錄儀的關鍵。流量計量采用腰輪流量計和光電流量轉換器。轉換器輸出脈沖信號,提高了信號的抗擾能力和計量精度。

        2.3.3 現場控制器與IC卡應用

        現場控制器作為分布控制系統的下位機,對加油口實施控制、計量,并與上位機實施通信。

        現場控制器完成主要功能有:加油過程控制、計量、通信、IC卡讀寫。系統設置兩種加油方式:一種是定量加油方式;一種是任意量加油方式。不輸入設定值為任意加油方式。在通過IC卡讀取飛機加油信息或通過鍵盤輸入飛機加油信息并確定加油后,控制器啟動電磁閥實施加油,同時進行流量計量。加油數量寫入IC卡,同時上傳至上位機。

        為提高現場控制器的抗擾能力,在以下幾方面采取了措施:

        (1)輸入信號采取光電隔離,防止干擾信號串入;

        (2)采用開關穩壓電源,防止工頻干擾;

        (3)機殼進行良好屏蔽,防止電磁干擾;

        (4)設置WATCHDOG,在軟件上進一步提高系統的抗干擾性和可靠性。

        系統采用IC卡進行機場供油管理,提高了工作效率,讀寫次數可達100000次。SEL4442儲存字節數為256位,可儲存飛機號、啟用時間、密碼、最近10次的加油時間及加油量。加油開始時,現場控制器對卡加電,并驗證卡的密碼。密碼正確后,讀取卡內飛機編號,允許給飛機加油。在加油過程中,始終查詢卡的狀態以確認卡的存在,并寫當前值,避免在加油結束前抽卡。具有統一的發卡系統,對卡寫入系統密碼和使用飛機號,供飛機加油使用。

        2.3.4 現場網絡

        在飛機加油現場,干擾因素多,干擾信號強,因此選用適合工業現場應用的BITBUS通信網絡,以屏蔽雙絞線作為傳輸介質。BITBUS網絡電氣接口符合RS485電氣標準,采用自同步方式,其性能參數如下:

        速率 距離/段 節點數/段 傳輸線

        62.5kbps 1200m 28(允許250) 1對

        BITBUS通信協議幀格式如下:

        幀格式開始標志(F) 站地址 控制(C) 信息(I) 幀效驗(F) 結束標志
        01111110 8位 8位 長度可變 16位 01111110

        系統采用的信息數據格式如下(正文長度20個字節):

        飛機號 5位

        加油狀態標志 1位

        預置加油量 3位

        加油量 3位

        當前加油量 3位

        加油口 1位

        預留 4位

        2.3.5 控制閥門的選用

        在多機種飛機管理加油中,管中油品流量大、壓力高,普通電磁閥關閉時間不可控,壓力加油時將產生很大的水擊壓力,對管線、儀表造成損害。電動調節閥雖然能實現關閉閥門的控制,但其控制復雜、價格昂貴,因此系統選用電液閥作為開關控制。

        多機種飛機油料保障是我們當前面臨的一項重要課題,而實現多機種飛機管道供油系統的自動監控與計量,則是多機種飛機油料保障的必要前提和手段。有多種飛機管道供油系統的自動監控與計量的實現,有效地保證了多機種飛機油料保障的實施。

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