PLC在航空液壓試驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

裴有志

摘要：在航空事業(yè)中，航空液壓系統(tǒng)極為重要，它普遍應(yīng)用于飛機(jī)控制系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)等部件之中，因此掌握好航空液壓系統(tǒng)對于我國航空事業(yè)的發(fā)展非常重要。本文從一款直升機(jī)起落架的收放系統(tǒng)的液壓部分以及關(guān)鍵元器件的檢測試驗(yàn)設(shè)備出發(fā)，在相關(guān)抗干擾技術(shù)的加持下，詳細(xì)介紹了以PLC為核心的直升機(jī)自動控制系統(tǒng)的硬件搭建以及相關(guān)軟件的設(shè)計，以期提高該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全可靠性。

關(guān)鍵詞：PLC；航空液壓系統(tǒng)；試驗(yàn)系統(tǒng)；應(yīng)用

一、引言

航空事業(yè)是國家彰顯實(shí)力的重要手段，不僅能夠?yàn)閲医?jīng)濟(jì)發(fā)展帶來源源不斷的動力，同時也深刻影響著國家的政治和軍事力量。我國航空科研人員經(jīng)過幾十年的摸索探究，在飛機(jī)制造業(yè)取得了巨大成就，譬如國產(chǎn)大飛機(jī)C919的問世，就是很好的證明，但是與世界航空發(fā)展強(qiáng)國美國相比，還有一定的距離。在我國航空事業(yè)的發(fā)展的限制因素中，影響最大的就是后勤保障體系以及航空故障元器件的檢測和修理，以某機(jī)型直升機(jī)的起落架收放系統(tǒng)為例，液壓系統(tǒng)就是影響其發(fā)展的重要阻力，只有科學(xué)的解決元件檢測和修理問題，才能更好地發(fā)展與研究飛機(jī)新機(jī)型，填補(bǔ)我國航空事業(yè)的部分空白領(lǐng)域。經(jīng)過一系列的研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PLC工業(yè)控制系統(tǒng)在提高元件故障的檢測和修理的應(yīng)用中效果顯著，不僅有效提高了檢測速度，而且在檢測精度方面也有明顯提升，這為故障直升機(jī)的重新投入使用節(jié)省了大量時間與維修成本，同時提高了直升機(jī)在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

二、液壓試驗(yàn)系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備及功能

1、飛機(jī)液壓試驗(yàn)系統(tǒng)功能

飛機(jī)液壓系統(tǒng)是指飛機(jī)中以液態(tài)油為主要介質(zhì)，通過給其施加壓力來驅(qū)動所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)來執(zhí)行特定操作的一整套設(shè)備。目前現(xiàn)代飛機(jī)為了保證液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行，確保飛行操控系統(tǒng)的液壓動力源的安全可靠，一般都設(shè)計有共用液壓系統(tǒng)和助力液壓系統(tǒng)兩套相互獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，有的飛機(jī)設(shè)計有更多套液壓系統(tǒng)，以確保在飛機(jī)共用液壓系統(tǒng)出故障時，其他系統(tǒng)能夠緊急工作。

在本文涉及的飛機(jī)的液壓系統(tǒng)由車載油箱、蓄能器、壓油濾、車載機(jī)載三位四通閥、機(jī)載油箱等主要構(gòu)件組成，這套液壓系統(tǒng)在單件試驗(yàn)部分的性能檢測中，主要檢測單個組成部件的性能，這些部件一般包括：液壓應(yīng)急泵、四大閥門（節(jié)流、溢流、剎車以及單向閥）、試驗(yàn)接嘴和主液壓泵等等；除了單個部件的試驗(yàn)外，這套液壓系統(tǒng)還能進(jìn)行系統(tǒng)整體試驗(yàn)，主要包括：飛機(jī)液壓系統(tǒng)的介質(zhì)即液態(tài)油的注入及排氣與清潔、起落架液壓系統(tǒng)的過壓試驗(yàn)及其收放試驗(yàn)等。

2、基于PLC的液壓系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)備及其功能

該套液壓系統(tǒng)的設(shè)計與研究開始是在試驗(yàn)室中進(jìn)行的，這樣很好的避免了外界因素的干擾，但是在實(shí)際的飛機(jī)故障檢測中，都是在機(jī)場等外界現(xiàn)場進(jìn)行，由于這種環(huán)境的溫度、濕度、氣壓以及風(fēng)向風(fēng)速存在著不確定性，如果使用傳統(tǒng)的試驗(yàn)方式，即工作人員對每個部件一一進(jìn)行現(xiàn)場手動操作，這樣不僅工作效率低下，而且一些肉眼看不見的元件故障就很難進(jìn)行徹底的排查，存在很大的飛行安全隱患。而如果能夠借助PLC系統(tǒng)來完成這一系列工作的話，不僅能夠快速有效的排查并解決元件故障，同時還能有效避免因?yàn)槿斯ふ`操作導(dǎo)致的元件損壞。

在本次試驗(yàn)中，采用的PLC是由西門子公司生產(chǎn)的性能強(qiáng)悍的SIMANTIC S7-200系列，根據(jù)試驗(yàn)所需，具體配置如下：輸入與輸出路數(shù)分別為24路和16路，CPU選用有兩個擴(kuò)展口的CPU226模塊，并配置TP070觸摸屏，加入EM235（四模入二模出）以及EM232（二模出）兩個傳感器模塊來加強(qiáng)數(shù)據(jù)的采集和控制信號的輸出。值得注意的是，在本次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動電流一旦過大，就會引起PLC故障，造成巨大損失，但是如果在PLC與電磁閥之間加入一個繼電器，就能很好的避免這一事故，同時顯示燈采用發(fā)光二極管也是能夠有效提高其使用壽命的手段。

三、PLC的軟件設(shè)計

這套PLC試驗(yàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要有三部分，即主程序模塊、子程序模塊和人機(jī)交互系統(tǒng)模塊。

1、主程序模塊

該系統(tǒng)主程序模塊的主要作用是通過接受TP070觸摸屏所輸入的信號來控制子程序的調(diào)用與動作。具體過程如下：系統(tǒng)通電后，選擇開始工作，完成第一次掃描，這時調(diào)用的是程序初始化子程序來完成初始化工作，如果發(fā)現(xiàn)故障，通過傳感器模塊反饋的信號來調(diào)用故障處理子程序同時反饋到顯示器中，經(jīng)過判斷是否存在元件故障，如果沒有故障則繼續(xù)掃描，如果存在故障，那么系統(tǒng)通過自動判斷調(diào)用那個模塊功能來選用系統(tǒng)試驗(yàn)還是單件試驗(yàn)，在單件試驗(yàn)中，通過各單件部分的子程序如剎車閥試驗(yàn)子程序來進(jìn)行故障修復(fù)工作，在系統(tǒng)試驗(yàn)中也是如此，試驗(yàn)完成后在反饋信號到主程序，進(jìn)行重新掃描。

2、子程序模塊

子程序模塊主要是用來完成試驗(yàn)要求的規(guī)定試驗(yàn)內(nèi)容，同時完成對系統(tǒng)輸入輸出的控制。子程序模塊包括系統(tǒng)試驗(yàn)子程序模塊和單件試驗(yàn)子程序模塊，當(dāng)主程序的命令到達(dá)子程序模塊時，子程序進(jìn)行規(guī)定的試驗(yàn)內(nèi)容，當(dāng)試驗(yàn)完成后，返回信號給觸摸屏進(jìn)行判斷，如果未達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)掃描試驗(yàn)，如此往復(fù)，直到試驗(yàn)達(dá)標(biāo)。

3、人機(jī)交互模塊

人機(jī)交互其實(shí)就是操作人員與觸摸屏的互動，操作員通過觸摸屏來發(fā)送命令，通過CPU226來控制PLC系統(tǒng)試驗(yàn)。本次選用的TP070觸摸屏具有很完備的UI界面設(shè)計，可以很好地完成實(shí)際工作中所需的功能。

四、結(jié)語

該套PLC控制系統(tǒng)不僅能夠完成自動化的操作，同時還能自動校準(zhǔn)各項(xiàng)參數(shù)，通過使用濾波器，有效地避免了外界干擾，使試驗(yàn)工作有效進(jìn)行。隨著我國航空技術(shù)的發(fā)展，PLC在航空液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，只有通過不斷的改進(jìn)與完善，才能適應(yīng)目前航空事業(yè)的高要求，為我國航空事業(yè)發(fā)展做出有效貢獻(xiàn)。

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（作者單位：石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司）