现场总线技术在发动机试验控制系统中的运用研究

2021-12-31梁永鹏王薇

科学与信息化 2021年10期

梁永鹏王薇

西安航天动力试验技术研究所陕西西安 710100

引言

试验控制系统的开关部件以及被控对象都是通过电缆点对液体火箭的运行进行控制。近年来，由于人类对试验要求的逐渐增高，使得电缆网铺设的流程越来越复杂，其存在着运营成本较高等相关缺点，而现场总线控制就可以利用一定的操作技术确保系统之间运行的数字化、开放化。对此，做出相关内容探究。

1 现场总线技术的概述分析

1.1 现场总线技术的基本概念

在电气工程及相关自动化领域中，一种相对先进的工业数据总线应运而生，它主要通过先进的科学技术来解决工业现场的智能机械设备、控制器以及相关执行机构，进而确保生产机械设备的数字通信流畅，并通过高级控制系统对其进行控制，这种应用技术称为现场总线技术。

1.2 现场总线技术的相关特点

（1）系统的开放性。该种技术通过利用通信协议的公开透明性，从而实现不同设备之间的互相连接进而达到信息传递交换的目的，此处所说的开放性主要特指制定标准的统一性和公开透明性，核心开发人员利用现场总线技术建立的控制系统来完成对设备的有效连接，使用者可以根据自身的实际需要将相关产品组合成自己预设的系统。

（2）控制精密度程度较高。在传统的工业生产模式中，控制模式和手段都比较传统、落后，系统接收到的信号也比较简单，由于系统的接入线路不完整，相关部门收集到的信息存在一定误差，致使系统的可操作性相对较差，而应用了现场总线控制技术，就可以实现系统传输信号的多元化和多信号处理方式，保证整个过程的流程为多数字化，这种先进的传输系统具有分辨率高、数据处理速度迅速且建立结构简单等优势。例如，在模拟的通讯系统应用期间，系统用户端可以根据呈现的基础数据模式把它们转化为电信号，这些电信号在经过用户端信号的传输后又可转化为非电信号，从而满足生产企业各种不同的需要。总而言之，现场总线控制技术可以降低系统传输过程中的误差概率为实现生产高度精确化提供了夯实的基础[1]。

（3）抗干扰能力较强。在实际的应用过程中，现场总线技术可以提高控制系统运行的灵活性和稳定性，并逐渐降低控制时对自动控制系统的依赖程度，提升系统运行的传输速度。另外。由于传输信号的噪音污染问题逐渐增多，就必须应用现场总线控制，来规范系统运行的整体流程，同时，自动系统通过检错机制的控制，可以有效提高抗干扰能力确保控制系统的安全性和稳定性。

（4）运营成本较低。在自动化控制系统实际应用的过程中，主要通过多变量传送和测量来完成控制。其中，系统中的模拟计量表可以对分线进行多处连接，相关工作人员通过数据收集和整理对其进行数据，研发人员只需要构建一些基础的电缆线网就可以完成系统应用的合理布局。采用此种方式可以降低系统运行的成本费用，并将各种设备有机的协调和控制，提升自动化系统的整体质量水平。

2 试验控制系统中的PROFlBUS应用

2.1 分布式I/O设备分析

在液体火箭控制系统试验中，通常情况下，采用输入、输出的集中处理方式来完成自动化控制模式应用，需要利用很多电缆线路且铺设周期时间较长，如果远离可编程控制器，就会致使后期的系统建立产生一定的困难，而分布式的I/O设备就可以明显的降低电磁干扰对控制系统的影响，为自动化应用系统的安全平稳运行提供有利的条件，分布式的I/O设备利用核心中央控制器，并借助PROFIBUS DP实现数据的高频率传输[2]。

2.2 PROFIBUS DP

PROFIBUS的传输速率为9.7k-12Mbps，最大传输距离可达到9.7k-187.5kbps。其中，PROFIBUS DP是根据相关DP协议标准进行协调的开放式控制系统，在物理学中，PROFIBUS DP是一种可以屏蔽线路的组织网络，并基于光纤网络技术进行系统控制。

2.3 控制系统结构框架

本文论述的主要是指在西门子自动化技术的基础上构造的PROFIBUS DP的控制系统。主要包含如下几个组成部分：其一，ET200M分布式I/O站，它作为一个具有IP20模块的防护等级配置，利用8个不同的通道信号模块来进行通讯器的集中通讯处理[3]，主要由IM 153-X和S7-300两部分构成，控制系统和试验现场通过搭设两根双工光缆就可以实现连接，取代了原始的多根电缆应用，节约了建设资源；其二，相关人员利用SIMATI C技术对控制系统进行管理，在57-400H的DP主站、RCS7-OS操作站的协调配合之下，进行模块分配指数控制；其三，组织框架利用循环数据处理技术，可以对CPU(57-400)与ET200M的整体数据进行可视化应用处理，并系统的诊断系统运行状态，最后通过Win CC应用到OS中；其四，在试验过程中对阀门控制也存在很多电压要求，受ET200M的I/O输出功率影响，ET200M的后端还应采用间接操作的控制模式，以保证中间继电器的二次供电输出转换，在控制前间应将二次电源放在前面。值得注意的是，ET200M和中间继电器的布局数量应合理应用在每个操作现场中。