Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
УДК 681.518.3
В.М.Синєглазов, д.т.н., професор(Інститут аерокосмічних систем управління НАУ, Україна)
Подольський В.П., (ДП ВО "Київприлад", Україна)
Випробувальний стенд БПЛА великої Вантажопідйомності
Виконано аналіз структури АСУ ТП "Фундамент" для забезпечення автоматизованого керування випробувальним стендом БПЛА великої вантажопідйомності на базі фундаментних плит (ФП) при їх підйомі на задану висоту, утриманні при вібраційних випробуваннях та опусканні на упори. Обґрунтовано вибір програмно-технічних рішень при реалізації АСУ ТП "Фундамент".
Актуальність дослідження. Сучасний розвиток архітектури БПЛА ставить нові вимоги перед обладнанням, яке використовується при проведенні випробувань на надійність конструкції БПЛА, особливо великої вантажопідйомності. Високий рівень проведення випробувань у теперішній час можна досягти за рахунок використання сучасних інформаційних технологій. Технічні засоби, які використовувались для підйому фундаментних плит стендів, не забезпечували потрібну точність, надійність та безпеку. Тому виникає потреба в розробці автоматизованої комп'ютерної системи, яка забезпечить підйом фундаментних плит випробувальних стендів БПЛА у директивному режимі, тобто в режимі підказки, або в автоматичному режимі.
Постановка задачі. Забезпечення контролю і управління випробувальним стендом БПЛА з підвищеною точністю, необхідною при випробуванні .
Здійснення координації в просторі фундаменту з БПЛА.
Дистанційний контроль і автоматизоване управління положенням фундаментів з БПЛА при тривалих(безперервних) випробуваннях.
Опис випробувального стенду БПЛА. Випробувальний стенд БПЛА складається з 3-х фундаментних плит, на яких розміщується випробувальне обладнання та БПЛА. Об'єктами, положення у просторі яких необхідно контролювати і коректувати щодо стояночних упорів, розташованих на фундаменті чи будівельних конструкціях випробувального корпусу згідно мал.1 є:
- фундамент стенду 136-2000 ;
- фундамент стенду 137-2841;
- БПЛА на мал.1 позначений 3, розміщений у вертикальному положенні на віброплатформі, встановленій на одній з фундаментних плит стенду 136-2000 або може бути розміщений у горизонтальному положенні одночасно на двох фундаментних плитах стенду 136-2000 .
Фундамент стенду 136-2000 являє собою 2 фундаментні плити ФП1 та ФП2 - залізобетонних блоки з габаритами 15000х8000х5500 мм і масою 1100 т кожний.
Фундамент стенду 137-2841 – це фундаментна плита, що представляє собою залізобетонний блок з габаритами 5000х5000х4500 мм і масою 260 т. може використовуватись для вібровипробувань БПЛА меншої вантажопідйомності.
В неробочому стані ФП розміщені на стояночних упорах, які встановлені на силовій підлозі випробувального залу.
Робочий стан ФП-підйом ФП у вертикальному напрямку над упорами на висоту 50±10мм.
Максимальний допустимий за умовами безпечної експлуатації обладнання підйом ФП складає 100 мм.
Підйом ФП стенду 136-2000 забезпечується 10 вертикальними пневмоопорами (ВПО) з максимальним робочим тиском повітря 7,5 Мпа, а стенду 137-2841 - 4 ВПО з масимальним робочим тиском повітря 2,5 Мпа.
Горизонтальна фіксація ФП здійснюється:
у стенді 136-2000 – 30 горизонтальними пневмоопорами (ГПО) з робочим тиском до 0,5 Мпа;
у стенді 137-2841 – 8 ГПО з робочим тиском до 0,5 Мпа.
Пневмозабезпечення ВПО і ГПО стендів реалізується за допомогою електропневмопультов 136-1399. Кожен пульт має 4 ідентичних канали.
Кожен канал забезпечує:
- редукування тиску повітря, що подається в пульт, в діапазоні
0,5...7,5 Мпа;
- подачу повітря в пневмоамортизатори (ПА) через електропневмоклапан (ЕПК) 44-41-0118, нормально закритий;
- контроль тиску до редуктора і тиску подачі в ПА;
- контроль тиску в ПА;
- дренаж повітря з ПА за допомогою вентиля;
- дренаж повітря з ПА через ЕПК 44-41-0119, нормально відкритий
- дренаж повітря з ПА через запобіжний клапан.
ВПО кожної із ФП стенду 136-2000 підключені до 4-м каналів пульта 136-1399 за несиметричною схемою:
1-й канал – ВПО №№1,2,3,4,7,8,9;
2-й канал – ВПО №5
3-й канал – ВПО №6
4-й канал – ВПО №10.
Таким чином, канал №1 є основним, його ВПО здатні підняти ФП над стоян очними упорами. ВПО каналів 2,3,4 виконують коректуючи дію на ФП.
З'єднання ГПО кожній ФП з електропневмопультом виконане за симетричній схемі. Канали №№1,2 забезпечують віброїзоляцію, коректування положення і утримання ФП в поздовжньому, а канали №№3,4 - в поперечному напрамках.
На стенді 137-2841 кожен канал пульта 136-1399 підключений до одного ВПО. ВПО. ВПО та ГПО під ФП розташовані симетрично.
Мал.1.
Комплекс технічних засобів. Комплекс технічних засобів АСУ ТП"Фундамент" представляє собою комп'ютерну систему, до складу якої входять: АРМ оператора на базі платформи Intel, підсистема дистанційного управління на базі промислового комп'ютера фірми Advantech з додатковими платами , виконуючими функції вводу/виводу дискретних та аналогових сигналів, мультиплікації портів RS-485 та датчиків тиску, датчиків переміщення, каналів керування електропневмоклапанами, апаратури аварійної сигналізації .
Живлення автоматизованої системи управління здійснюється напругою змінного струму 187-242 В. Система електроживлення обладнана джерелами безперебійного живлення що дозволяють завершити роботу при пропажі напруги живлення без втрати управління.
Прийом і аналіз інформації про положення ФП здійснюється з 20 ультразвукових датчиків положення по 20 аналоговим каналам із струмовими сигналами 4-20 ма. Прийом і аналіз інформації про передаварійне і аварійне положення ФП здійснюється з 12 ультразвукових датчиків положення по 24 каналам з контактних двухпозиційних датчиків. Управління в аварійній ситуації здійснюється по 12 каналам управління. Автоматизована система управління містить незалежний основний і резервний канали прийому і обробки інформації про передаварійне і аварійне положення ФП. Прийом і аналіз інформації про тиск у вертикальних пневмоопорах ФП здійснюється з 12 датчиків тиску по чотирьох каналах з інтерфейсом RS-485. Управління положенням ФП, живленням всіх раніше перерахованих датчиків, світловою і звуковою сигналізацією здійснюється по 114 каналам телекерування. Прийом аналіз і формування сигналів, що управляють, виконується промисловим комп'ютером, в який встановлені відповідні інтерфейсні плати. Промисловий комп'ютер використовує операційну систему реального часу QNX. Промисловий комп'ютер пов'язаний з автоматизованим робочим місцем (АРМ) оператора по каналу Ethernet, з якого також можна керувати процесом випробувань та відображувати стан об'єктів керування. АРМ оператора виконує всі необхідні настройки системи АСУ ТП "Фундамент", запуск контроль вибраних режимів роботи, забезпечує незалежний контроль і управління підсистемою аварійного дренажу повітря. АРМ оператора функціонує під управлінням операційної системи Windows XP Professional.
Вимірювальна система складається з датчиків переміщення, датчиків тиску, каналів передачі аналогової та цифрової інформації, модулів промислового комп"ютера для вводу показань датчиків та власне самого промислового комп"ютера з необхідним програмним забезпеченням для обробки даних вимірювань і видачі стимулюючих сигналів (мал.2).
Мал.2. Структурна схема системи вимірювання.
Найбільш важливим і визначаючим точність координат ФП є вибір первинних датчиків положення ФП. В даній автоматизованій системі управління використовуються ультразвукові датчики одної з провідних фірм у даній галузі Senix Corporation., на які практично не впливають фактори навколишнього середовища. Далі найбільш важливою характеристикою датчиків є вихідний інтерфейс. При виборі між цифровим інтерфейсом RS485 і аналоговим інтерфейсом перевага була віддана аналоговому, так як швидкість цифрового інтерфейсу обмежена, фіксована і складає 9600 бод. При вказаній швидкості цикл опиту і одержання інформації одного датчика складає не менше 12 мс що є гранично допустимим значенням навіть при здобутті інформації паралельно по всіх каналах зв'язку з частотою вібрації ФП (1-3 Гц). У зв'язку з викладеним був вибраний ультразвуковий датчик фірми Senix Corporation TS-30S1-ISK із струмовим виходом 4-20 ма. В цьому випадку швидкість обробки інформації про положення ФП визначається лише швидкістю виміру контрольованої відстані. Для організації незалежного аварійного каналу вибраний ультразвуковий датчик тієї ж фірми TS-30S1-SKSK. Особливістю цього датчика є те, що він має два виходи, передаварійний і аварійний, що спрацьовують як при зменшенні, так і при перевищенні вимірюваної відстані нижче або вище заданих.
Як датчик тиску вибраний датчик тиску МЕТРАН-100-ДИ-1160-02-МП4-T10-025-10МПА-М20-ШР22-10 фірми МЕТРАН, який задовольняє всім вимогам по параметрам:
- діапазон вимірюваного тиску (0,6…10) Мпа;
- межа основної похибки, що допускається ±0,5 %;
- робоча температура -40…70 ˚С;
- вихідний інтерфейс - RS485;
Інформація з датчиків оброблюється промисловим комп"ютером в підсистемі дистанційного керування.
Підсистема дистанційного керування має:
- 20 каналів прийому і обробки струмових сигналів 4…20 ма;
- 24 канали прийому і обробки інформації з аварійних датчиків;
- 1 канал RS485;
- 44 канали управління живленням датчиків;
- 40 каналів управління електропневмоклапанами;
- 27 каналів управління індикацією, що відображує стан кожної з ФП, режим роботи та інші ситуації;
- 2 канали управління звуковою сигналізацією..
Програмне забезпечення для підсистеми дистанційного керування на базі промислового комп"ютера розроблено під операційну систему реального часу QNX з використанням програмного інструментарію QNX Momentics Professional Edition ver. 6.3, що надає можливість керувати ФП вібростендів БПЛА у режимі реального часу.
Програмне забезпечення для АРМ оператора використане як базове SCADA "КВАНТ-2000".
Висновки.
Розроблена архітектура автоматизованої системи керування технологічним процесом стендових випробувань БПЛА великої вантажопідйомності показала високу точність підйому ФП та стабільність утримання ФП на заданій висоті, що гарантує необхідні умови проведення вібровипробувань БПЛА.
Швидкість підйому ФП в автоматичному режимі перевищує в декілька раз швидкість підйому в ручному режимі.
Безпека технологічного процесу стендових випробувань забезпечується повною автоматизацією контролю за положенням ФП та керування ФП і, як наслідок, відсутністю обслуговуючого персоналу біля реперів ФП.
Список літератури
|
1.Джон Парк, Стив Маккей, Эдвин Райт. Передача данных в системах контроля и управления Издательство: Группа ИДТ, 2007 г., 480 стр. |
|
2.Парк Дж., Маккей С.Сбор данных в системах контроля и управления. Практическое руководство. 3.А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев. Под ред. А.С. Клюева.Проектирование систем автоматизации технологических процессов.Справочное пособие. 2-е изд., переработанное и дополненное. 1990 г. |
4.В.М. Синєглазов, А.Е. Архипов "Информационно-статистическая теория измерений".-К.:КМУГА,1997.-92с.
5.Н.М. Александровский Н.М. Элементы теории оптимальных систем автоматического управления. – М.:Энергия, 1969. 128 с.