измерительная система для контроля технологических систем аэродинамической трубы

Формула изобретения

Измерительная система для контроля технологических систем аэродинамической трубы (АДТ), содержащая измерительные датчики (сил, давлений, температуры, перемещений), установленные в объект испытаний, оборудование, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, установленный с возможностью проведения измерений сигналов с тензорезисторных датчиков, 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, установленный с возможностью измерения сигналов датчиков, имеющих на выходе нормированное постоянное напряжение, 4-канальный измеритель частоты, установленный с возможностью проведения измерений сигналов датчиков с частотным выходом, 8-канальный блок вывода дискретных сигналов, установленный с возможностью управления первичными измерительными преобразователями, компьютер и блок питания, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно введены измерительные датчики и датчики дискретных сигналов, установленные в технологических системах АДТ, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя сигналов датчиков температуры, установленных с возможностью измерения сигналов датчиков температуры, установленных в технологических системах АДТ, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя стандартных токовых сигналов датчиков давления, установленных с возможностью измерения сигналов датчиков давления, установленных в технологических системах АДТ, два 64-канальных блока ввода дискретных сигналов, установленные с возможностью приема дискретных сигналов от интерфейсного блока приема сигналов переменного напряжения ~220 В от исполнительных механизмов и дискретных датчиков технологических систем АДТ, два 64-канальных блока вывода дискретных сигналов, подключенных к объединительной плате, установленных с возможностью выдачи дискретных сигналов в интерфейсный блок выдачи дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В на исполнительные механизмы технологических систем АДТ, интерфейсный блок приема дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенный к блокам ввода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем АДТ для контроля готовности механизмов к работе, интерфейсный блок выдачи дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенный к блокам вывода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем АДТ для их управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники и промышленной электроники и служит для измерения, контроля параметров, диагностики и автоматического управления оборудованием технологических систем аэродинамической трубы (АДТ).

Технологическое оборудование АДТ представляет собой комплекс сложных систем, создающих в АДТ необходимые условия для проведения аэродинамического эксперимента.

Для безаварийной работы АДТ необходимо знать значения определенных физических параметров, характеризующих процессы, протекающие в технологических системах в течение всего аэродинамического эксперимента.

Известны системы контроля работы технологического оборудования АДТ, построенные на аналоговых показывающих приборах, установленных на пультах ручного управления оборудованием АДТ. На эти приборы выводятся электрические сигналы датчиков, концевых выключателей, задвижек, затворов, включателей электродвигателей.

Системы сигнализации состояния технологического оборудования на базе аналоговых приборов морально и физически устарели, выработали свой ресурс. Неудовлетворительная работа таких систем приводит к уменьшению экспериментальных возможностей, снижению экономической эффективности АДТ, а в отдельных случаях к невозможности проведения эксперимента.

Известна измерительная информационная система, функционально распределенная на подсистемы, обеспечивающие основные виды измерений и испытаний объектов в аэродинамических установках (см. Беклемищев А.И., Блокин-Мечталин Ю.К., Богданов В.В. Структура распределенной ИИС для аэродинамических испытаний. Сборник работ по измерительным системам для исследования аэродинамики, динамики и прочности аппаратов. Труды ЦАГИ, 1995, вып. 2567, с.3-8).

Система построена на базе промышленного измерительно-вычислительного комплекса ИВК Л70, представляющего собой совокупность измерительных, вычислительных и программных средств, организованных на базе центрального управляющего вычислительного комплекса УВК (СМ 1420.02) и систем сбора информации ССИ-1, ССИ-2, ССИ-3, содержащих цифровые измерительные приборы (ЦИП) и периферийные УВК («Электроника МС 0125») с блоком интерфейсных карт (БИК) для связи с измерительным оборудованием. УВК включает также нормализаторы сигналов тензометрических, потенциометрических и термометрических первичных измерительных преобразователей (датчиков).

Недостатки известной измерительной информационной системы заложены в ее архитектуре, имеющей радиальную сетевую двухуровневую структуру управления и обработки информации, ограничивающую скорость обмена данными, а также недостаточную точность и значительные объемы оборудования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, принятым за прототип, является измерительно-вычислительный комплекс (ИВК М2), предназначенный для автоматизации экспериментальных исследований в авиационно-космической и других отраслях промышленности, выполненный в виде каркаса (крейта) с набором измерительных и управляющих модулей и оборудования, необходимого для их работы (Блокин-Мечталин Ю.К., Петроневич В.В., Чумаченко Е.К. Научно-технический производственный журнал «Датчики и системы», № 3, редакция ОАО «СенСиДат», 2004, стр.14-17). Данный комплекс содержит измерительные датчики (сил, моментов, давлений, температуры, перемещений), установленные в объект испытаний (модель летательного аппарата), оборудование в стандарте VME, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (ADC6), 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (ADC32), 4-канальный измеритель частоты (FDC4), 8-канальный блок вывода дискретных сигналов (DO8), компьютер (VP7), импульсный блок питания (PW). Стандарт VME устанавливает требования к конструкции, электрической схеме и интерфейсу для взаимного соединения устройств, обеспечивая работу оборудования в едином аппаратно-программном комплексе. Данный стандарт описан в ГОСТ Р МЭК 821-2000. Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются: измерительные датчики (сил, моментов, давлений, температуры, перемещений), установленные в объект испытаний, оборудование в стандарте VME, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (ADC6), 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (ADC32), 4-канальный измеритель частоты (FDC4), 8-канальный блок вывода дискретных сигналов (DO8), компьютер (VP7), блок питания (PW).

К недостаткам прототипа относятся ограниченные функциональные возможности комплекса ИВК М2, не позволяющие осуществлять измерение, контроль параметров, диагностику и автоматическое управление оборудованием технологических систем АДТ: электродвигателями, задвижками, запорами и другими исполнительными механизмами.

Предлагаемое изобретение решает задачи получения измерительной информации о физических параметрах, характеризующих процессы, протекающие в технологических системах в течение всего аэродинамического эксперимента и автоматизированного управления оборудованием технологических систем. Техническим результатом изобретения является контроль параметров, диагностика оборудования технологических систем, повышение надежности, безопасности и эффективности испытаний изделий в АДТ.

Решение поставленных задач и технический результат достигаются тем, что в состав измерительной системы, содержащей измерительные датчики, установленные в объект испытаний, оборудование, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь), 4-канальный измеритель частоты, 8-канальный блок вывода дискретных сигналов, компьютер и блок питания, дополнительно введены измерительные датчики и датчики дискретных сигналов, установленные в технологических системах аэродинамической трубы, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя сигналов измерительных датчиков температуры, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя стандартных токовых сигналов датчиков давления, два 64-канальных блока ввода дискретных сигналов, два 64-канальных блока вывода дискретных сигналов, подключенных к объединительной плате, интерфейсный блок выдачи дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенного к блокам вывода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем для их управления, интерфейсный блок приема дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенный к блокам ввода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем для контроля готовности механизмов к работе.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков, в совокупности с известными (указанными в ограничительной части формулы), достигается следующий технический результат:

- измерение, контроль и мониторинг параметров технологических систем;

- получение информации о физических процессах, протекающих в технологических системах в течение всего аэродинамического эксперимента;

- возможность автоматизированного управления и диагностики оборудования технологических систем;

- повышение надежности, безопасности и эффективности испытаний моделей летательных аппаратов в АДТ.

Предлагаемое техническое решение может найти применение в различных областях техники. Таким образом, изобретение соответствует критерию охраноспособности «промышленно применима».

Изобретение поясняется следующими чертежами:

На фиг.1 показана структурно-функциональная схема предлагаемой измерительной системы.

На фиг.2 представлен алгоритм работы предлагаемой измерительной системы.

Предлагаемая измерительная система содержит (фиг.1) измерительные датчики (сил, давлений, температуры, перемещений) 1 (ДОИ), установленные в объект испытаний (модель летательного аппарата), датчики температуры 2 (ДТ), давления 3 (ДД), датчики дискретных сигналов 4 (ДС), установленные в технологических системах (ДТС) аэродинамической трубы (АДТ), крейт измерительной аппаратуры в стандарте VME 5, компьютер 6 (VP7), 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь 7 (ADC6), позволяющий проводить измерения сигналов с тензорезисторных датчиков, 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь 8 (ADC32), осуществляющий измерение сигналов датчиков, имеющих на выходе нормированное постоянное напряжение, 4-канальный измеритель частоты 9 (FDC4), позволяющий проводить измерения сигналов датчиков с частотным выходом, 8-канальный блок вывода дискретных сигналов 10 (DO8), позволяющий управлять первичными измерительными преобразователями, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя 11 (ADCRTD32), позволяющих измерять сигналы датчиков температуры 2 (термометров сопротивления), установленных в технологических системах, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя стандартных токовых сигналов 12 (ADCI32), позволяющих измерять сигналы датчиков давления, установленных в технологических системах, два 64-канальных блока ввода дискретных сигналов 13 (DI64), позволяющих принимать дискретные сигналы от интерфейсного блока 14 (IMI/220) приема сигналов переменного напряжения ~220 В от исполнительных механизмов 15 и дискретных датчиков 4 (ДС) технологических систем, два 64-канальных блока вывода дискретных сигналов 16 (DO64), позволяющих выдавать дискретные сигналы в интерфейсный блок 17 (IMO/220) выдачи сигналов переменного напряжения ~220 В на исполнительные механизмы технологических систем, объединительную плату 18 (магистраль VME bus), импульсный блок питания 19 (PW), интерфейсный блок приема сигналов переменного напряжения ~220 В 14 (IMI/220) с гальваническим барьером от исполнительных механизмов технологических систем и выдачи дискретных сигналов на блок ввода дискретных сигналов 13 (DI64), интерфейсный блок выдачи сигналов переменного напряжения ~220 В 17 (IMO/220) с гальваническим барьером на исполнительные механизмы технологических систем и приема дискретных сигналов от блока вывода дискретных сигналов 16 (DO64).

Предлагаемая измерительная система работает по следующему алгоритму (фиг.2). Вначале в компьютер 6 (VP7) задаются параметры технологических систем АДТ и программа испытаний объекта. Затем осуществляется запуск технологических систем АДТ после подачи оператором команды «Запуск ТС». Запуск технологических систем состоит из последовательности операций, выполняемых измерительной системой под управлением программных модулей: включение исполнительных механизмов, установка технологических параметров. Далее выполняются сбор данных технологических параметров, программный контроль и мониторинг заданных параметров в виде мнемосхем и графиков на мониторе компьютера.

При достижении рабочего уровня технологических параметров (температуры, давления и др.) измерительная система формирует сигнал «Готовность», разрешающий пуск аэродинамической трубы и выполнение программы испытаний. В противном случае исполнительные механизмы выключаются и вновь выполняется процедура задания параметров и запуска технологических систем. При готовности технологических систем к работе выполняется программа испытаний объекта.

В процессе испытаний осуществляются сбор данных с объекта испытаний, сбор данных параметров технологических систем, программный контроль и мониторинг технологических параметров. При соответствии текущих параметров заданным выполнение программы испытаний объекта продолжается. При наличии минимального уровня параметров по сравнению с заданными формируется сигнал «Аварийный останов АДТ». По окончании программы испытаний формируются сигнал «Остановка АДТ» и сигналы выключения исполнительных механизмов технологических систем.