基于網絡控制的飛機集中除冰上位監控系統簡介

姜盈

摘 要：飛機集中除冰系統是可為飛機除冰一次提供滿足使用要求的大量除冰混合液的自動系統，具有加熱、混合配比等功能，可滿足大量飛機同時除冰的液量需求。文章詳細描述飛機集中除冰系統的結構組成和工作原理，確定實現監控管理和設備驅動的系統的網絡形式，構建實現由主從C-NET網絡和對等PC-LINK網絡的上位監控管理和下位PLC控制多層網絡系統。上位監控管理采用組態王軟件進行界面開發與設計，完成系統運行參數設置與傳輸、過程變量監控、報警記錄等功能；作為系統的現場控制單元，下位PLC系統接受各類手動、自動信號和現場反饋信號，根據控制系統要求驅動執行機構，實現自動加熱、混合和故障處理功能。

關鍵詞：飛機；集中除冰；組態王；C-NET網絡；PC-LINK網絡；PLC

1 概述

目前在航空器除冰方面全國民航各機場還采用基于機位除冰的分散除冰作業方式，這種分散的除冰作業模式已經無法滿足日益增長的民航運輸需求，主要表現在：（1）分散除冰模式以單車作業為主，無法實現除冰過程的集中調度與管理，使飛機在除冰后無法在除冰液有效的時間內起飛，易造成二次結冰，對飛行安全產生影響；（2）每輛除冰車的儲液量有限，除冰過程中除冰車需要不斷往返于除冰現場和加液站之間，導致除冰車純作業時間減少，是造成除冰效率低下的主要問題；（3）目前國內除防冰所用的液體都是乙二醇的化工產品，直接排放會對環境和地下水產生不可逆轉的損害，環境污染問題嚴重。因此要實現大量飛機快速除冰，混合液體的供給要快速及時，提出飛機集中除冰，自行研制的飛機集中除冰系統已在國內首次投入試運行。該系統采用PLC網絡控制技術，不僅滿足使用工藝要求，而且系統結構簡單，易于實現、開發周期短、穩定可靠。該系統的投入使用，不僅提高了除冰作業效率，減輕了工作人員的勞動強度，而且系統操作簡便，可維護性、靈活性和擴展性高。

2 飛機集中除冰系統工作原理

飛機集中除冰系統設備安裝在專用的建筑房間，由儲液罐、儲水罐、儲油罐、泵組、變頻器組、燃燒器組、換熱器組、閥門等以及具有參數設置與顯示、信號采集、運算處理、控制輸出、故障報警等功能的電控柜組成。設定所需的液量和水量后，泵組啟動，原液、水由儲罐輸送至換熱器，啟動燃燒器對液體進行加熱；根據運行參數如流量、溫度等實時調節燃燒器的火力、通過變頻器改變泵的轉速；實時檢測換熱器出口溫度，當液體溫度未達到設定值時，繼續循環加熱，當液體溫度達到設定值時，則將液體混合并輸送到存儲車中存儲；當輸出的液量、水量分別達到設定值時，關閉燃燒器，延時關閉泵組、變頻器組，系統復位，為下一次加熱做準備。系統由三個子系統組成，包括除冰液，防冰液和水三個子系統。本系統可對三路液體分別加熱，并實現除冰液和水或防冰液和水的混合配比。

自動加熱工作過程及原理：（1）預熱：即在室外溫度較低的情況下，使除冰液首先在系統內部循環并且加熱到一定的溫度值，從而提高系統啟動后的加熱效率，較小故障發生率。啟動預熱后，供液閥門3和回液閥門23開啟，供液泵啟動，當系統檢測到流量正常后，啟動相應管路的燃燒器，當入口溫度達到預熱溫度后，傳感器發出信號使燃燒器停止，然后泵停止，閥門復位，預熱過程完成。

（2）自動供給熱液：即將儲液罐中液體加熱到設定溫度并輸送到移動站。啟動系統后，供液閥門3和回液閥門23自動開啟，供液泵啟動，當系統檢測到流量正常后，啟動相應管路的燃燒器，當入口溫度達到預熱溫度后，自動打開出液閥門27，除冰液被打入到移動站中，當達到設定出液量后，傳感器發出信號使燃燒器停止，然后泵停止，閥門復位，自動加液過程完成。

（3）外供液（二次加熱）：即對移動站中的除冰液進行循環再加熱。啟動系統后，二次供液閥門28和出液閥門27自動開啟，供液泵啟動，當系統檢測到流量正常后，啟動相應管路的燃燒器，當移動站中除冰液溫度達到設定值后，入口溫度出感器發出信號關閉二次供液閥門和出液閥門，系統停止，內供液工程完成。

（4）加冷液：即將儲液罐中液體直接輸送入移動站中，主要適用于不需要加熱的II型除冰液。此過程與自動加熱過程相似，不同之處是此過程不需要開啟點火器加熱，回液閥23不參與動作。系統啟動后，供液閥門3和出液閥門27自動開啟，供液泵啟動，除冰液被打入到移動站中，當達到設定出液量后，出口流量計發出信號使系統停止，加液過程完成。

3 飛機集中除冰系統的網絡控制

隨著計算機通信網絡技術的日益成熟及企業對工業自動化程度要求的提高，自動化控制系統也從傳統的集中控制向多級分布式控制方向發展，這就要求構成控制系統的PLC具有通信及網絡的功能，能夠相互連接，實現遠程通信，構成網絡。

4 飛機集中除冰系統上位監控界面

組態軟件是指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，使用靈活的組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。組態軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協議，并且通常應提供分布式數據管理和網絡功能。

組態王軟件的Internet功能逼真再現場畫面，在任何時間任何地點均可實時掌控企業每一個生產細節，現場的流程畫面、過程數據、趨勢曲線、生產報表（支持報表打印和數據下載）、操作記錄和報警等均能實現輕松瀏覽。

參考文獻

[1]付家才.工業控制工程實踐技術[M].北京：化學工業出版社，2003.

[2]中國民航大學中國民航航空地面特種設備研究基地.飛機集中除冰系統技術報告[R].天津，2006.

[3]中國民航大學中國民航航空地面特種設備研究基地.首都機場集中除冰系統使用說明書（固定站）[Z].天津，2006.