專利名稱：一種x型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)和測控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機研發(fā)領(lǐng)域，特別是指一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)和測控方法。
背景技術(shù)：
X型航空發(fā)動機試車目前主要在其它型號的發(fā)動機試車臺上進行，這些試車臺一般采用VXI總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量X型發(fā)動機試車運行參數(shù)及系統(tǒng)運行參數(shù)，大量的實體開關(guān)，信號燈和中間繼電器等組成控制盤來控制車臺系統(tǒng)和試車流程?？刂葡到y(tǒng)與測試方法之間的聯(lián)系通過繼電器和VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)字I/O板卡之間硬件連線進行。測控系統(tǒng)導(dǎo)線多且交叉繁雜，導(dǎo)致信號干擾大，控制過程需要試車工人牢記操作守則和熟知開關(guān)信號位置，測試方法軟件只完成簡單的數(shù)據(jù)采集和顯示，試車數(shù)據(jù)的記錄和試車報告的整理由試車工人眼看、手記。眾所周知，航空發(fā)動機試車是一種高能耗、高風險的試驗項目，同時是發(fā)動機出廠前磨合、調(diào)整和檢驗發(fā)動機各項性能指標的重要手段和必須過程。目前X型發(fā)動機試車由于技術(shù)落后導(dǎo)致工人工作量和工作強度過大、責任過重，且試車周期長、能源消耗多等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明設(shè)計了一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)和測控方法降低了工人工作量和工作強度，縮短了試車周期，降低了能源消耗。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，包括依次連接的信號采集系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)和信號反饋系統(tǒng)，所述信號采集系統(tǒng)用于對目標信號進行采集、篩選、打包；信號控制系統(tǒng)用于向用戶顯示采集到的信息，同時用戶可以根據(jù)信息發(fā)布控制指令；信號反饋系統(tǒng)用于將用戶的控制指令傳輸?shù)桨l(fā)動機。進一步的，所述信號采集系統(tǒng)為PXI總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。進一步的，還包括網(wǎng)絡(luò)交換機和打印機，信號反饋系統(tǒng)包括PLC電控系統(tǒng)、測試系統(tǒng)和推力系統(tǒng)，分別與網(wǎng)絡(luò)交換機連接在連接信號控制系統(tǒng)，其中測試系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)交換機之間通過串口服務(wù)器相連接，PLC電控系統(tǒng)由大量試車實踐經(jīng)驗及相應(yīng)工藝規(guī)程編制的控制軟件通過信號器/繼電器控制發(fā)動機的工作狀態(tài)，測試系統(tǒng)可以測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速、壓力和溫度，推力系統(tǒng)可以校準發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的推力數(shù)據(jù)，所述打印機連接在網(wǎng)絡(luò)交換機上，用于輸出記錄所得到的數(shù)據(jù)信息。進一步的，所述信號控制系統(tǒng)為計算機，且計算機連接有觸摸屏。進一步的，還包括信號調(diào)理系統(tǒng)，所述信號調(diào)理系統(tǒng)連接于發(fā)動機信號輸出端和信號采集系統(tǒng)之間，所述信號調(diào)理系統(tǒng)用于將輸入的信號轉(zhuǎn)換成標準信號傳送進信號采集系統(tǒng)，進行性能計算及曲線擬合，所述信號調(diào)理系統(tǒng)包括傳感器/變送器、調(diào)理/隔離系統(tǒng)。一種X型航空發(fā)動機試車臺測控方法，該測控方法為發(fā)動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的信號通過信號調(diào)理系統(tǒng)調(diào)理成為標準信號，然后由信號采集系統(tǒng)收集標準信號傳送至信號控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)信號控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)布相信的控制指令，控制指令通過網(wǎng)絡(luò)交換機發(fā)送到信號反饋系統(tǒng)，從而根據(jù)不同的控制指令來控制發(fā)動機不同工作狀態(tài)，以達到測試目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明充分利用現(xiàn)代測控硬件和計算機軟件的最新研究成果，構(gòu)建測試和控制融合的X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，提高了自動化和智能化水平，減少硬件及其資金投入，減少測控系統(tǒng)故障率，簡化操作、降低誤操作率，降低了試車和維護人員工作強度和壓力，節(jié)約能源消耗，方便車臺功能擴展，同時為發(fā)動機試驗和出廠檢驗提供客觀、真實的報告。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明一個實施例的測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明另一個實施例的測控方法的方框圖。圖中1、傳感器/變送器；2、調(diào)理/隔離系統(tǒng)；3、PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；4、觸摸屏；5、信號器/繼電器；6、測試系統(tǒng)；7、串口服務(wù)器；8、PLC電控系統(tǒng)；9、計算機；901、第一計算機；902、第二計算機；903、第三計算機；10、推力系統(tǒng)；11、打印機；12、網(wǎng)絡(luò)交換機。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖I所示的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，由信號調(diào)理系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機12和信號反饋系統(tǒng)依次連接構(gòu)成。信號調(diào)理系統(tǒng)是由傳感器/變送器I和調(diào)理/隔離系統(tǒng)2組成，主要用來對發(fā)動機運行產(chǎn)生的信號進行調(diào)理，使發(fā)動機輸出的信號成為標準信號，便于后面的系統(tǒng)進行信號分析。信號采集系統(tǒng)采用的是PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3，主要用于將信號調(diào)理系統(tǒng)調(diào)理產(chǎn)生的標準信號收集起來然后傳輸給后面的系統(tǒng)，一般會使用美國國家儀器公司(NationalInstrument)的產(chǎn)品，PXI-1052型PXI和SCXI混合型機箱，不僅完全可以滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的要求，而且結(jié)構(gòu)緊湊、成本相對較低。接著連接信號控制系統(tǒng)，這里信號控制系統(tǒng)主要是由計算機9組成的，分別為第一計算機901、第二計算機902和第三計算機903，各個計算機9的功能不同，其中第一計算機901不僅負責數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運行參數(shù)設(shè)定和采集控制，還負責數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)調(diào)理、界面顯示、數(shù)據(jù)傳輸/存儲/回放和通道設(shè)置/標定/校驗等工作，同時還負責系統(tǒng)配置、試車工藝提示/控制、數(shù)據(jù)調(diào)理、數(shù)據(jù)錄取/查詢、報表生成/打印、性能分析、設(shè)備管理維護和其它試車前/中/后相關(guān)輔助工作，是數(shù)采系統(tǒng)中試車人員操作最多的計算機；第二計算機902的主要作用是實現(xiàn)車臺設(shè)備的狀態(tài)(開關(guān)信號)的監(jiān)視和控制操作；第三計算機903用于和電子控制器的通訊，實現(xiàn)遞減的功能和顯示燃油系統(tǒng)時效圖。計算機9采用WindowsXP操作系統(tǒng)，SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和Visual C++軟件開發(fā)平臺，用來根據(jù)用戶發(fā)出的指令調(diào)節(jié)發(fā)動機的基數(shù)。信號控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)交換機12相連接，而網(wǎng)絡(luò)交換機12上還連接著信號反饋系統(tǒng)，信號反饋系統(tǒng)是由PLC電控系統(tǒng)8、測試系統(tǒng)6和推力系統(tǒng)10三部分組成的，其中PLC電控系統(tǒng)8通過信號器/繼電器5與發(fā)動機連接，收到信號控制系統(tǒng)發(fā)出的指令后，通過信號器/繼電器5作用于發(fā)動機,控制發(fā)動機的工作狀態(tài)，PLC電控系統(tǒng)8選用日本三菱的Q系列可編程控制器，PLC控制軟件采用GX WorkS2根據(jù)發(fā)動機控制要求和試車工藝編寫，也可以采用GX-Developer和CC-Link實現(xiàn)軟件編制和通訊；而測試系統(tǒng)6通過串口服務(wù)器7與網(wǎng)絡(luò)交換機12相連接，網(wǎng)絡(luò)交換機12與串口服務(wù)器7之間通過以太網(wǎng)相互連接，而串口服務(wù)器7與測試系統(tǒng)6是通過RS422接口相連接，測試系統(tǒng)6是用于測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速、壓力和溫度等運行狀態(tài)，串口服務(wù)器7實現(xiàn)基于TCP/IP和虛擬串口的串行協(xié)議通訊，配置臺灣研華的EKI-1524型串口服務(wù)器7，在串口服務(wù)器7上設(shè)置串口協(xié)議類型、和計算機9的通訊協(xié)議類型、IP地址、以及串口通訊協(xié)議報文的分割和組合方式。提高了串口通訊的靈活性，可以使用任意計算機9通過串口服務(wù)器7和串口設(shè)備通訊。而推力系統(tǒng)10與網(wǎng)絡(luò)交換機12相連接，用于測量發(fā)動機運轉(zhuǎn)時候產(chǎn)生的推力，及時反饋到信號控制系統(tǒng)，然后根據(jù)信號控制系統(tǒng)發(fā)出的指令進行相應(yīng)的操作。此外，網(wǎng)絡(luò)交換機12上還連接打印機11，方便隨時輸出所記錄的信號狀態(tài)。計算機9上連接觸摸屏4，同時計算機9采用了一拖三顯示器的方式，觸摸屏4和PLC電控系統(tǒng)8相結(jié)合的多畫面車臺和試車控制面板，通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)帶大型觸摸屏工業(yè)控制計算機和PLC電控系統(tǒng)8的通訊。在工業(yè)控制計算機端可以選用Visual C++，Visual Basic, Lab view, Delphi等軟件開發(fā)工具設(shè)計開發(fā)觸摸屏界面和通訊端口。采用上述軟件設(shè)計開發(fā)工具，設(shè)計多個控制面板，根據(jù)測試系統(tǒng)采集到的發(fā)動機運行狀態(tài)信號，判斷發(fā)動機狀態(tài)，當發(fā)動機狀態(tài)改變時，由程序控制切換控制面板，提高了控制系統(tǒng)設(shè)計的靈活性，實現(xiàn)了測試和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和融合，也方便用戶同時進行多項監(jiān)控。X型航空發(fā)動機集中式的信息采集和調(diào)理平臺，采用軟件開發(fā)工具，設(shè)計測控系統(tǒng)軟件、TCP/IP通訊接口模塊和PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8，將數(shù)據(jù)采集到工業(yè)控制計算機中。三臺工業(yè)計算機采用Microsoft SQL SerVer2005數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)庫，將系統(tǒng)運行參數(shù)、發(fā)動機信息、用戶信息、用戶輸入、測試運行參數(shù)和控制運行參數(shù)中在其中存放和管理，實現(xiàn)信息的集中管理；在三臺工業(yè)控制計算機之間通過TCP/IP和自行設(shè)計的軟件，實現(xiàn)測試控制數(shù)據(jù)的實時交互。如圖2所示，一種實施方式的X型航空發(fā)動機試車臺測控方法，首先在步驟SOl中，通過信號調(diào)理系統(tǒng)對發(fā)動機發(fā)出的信號進行調(diào)理，使信號變?yōu)闃藴市盘?，然后將標準信號傳送到信號采集系統(tǒng)。該信號可以包括推力測量信號、工作狀態(tài)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速等一些狀態(tài)信號。接著，在步驟S02中，該狀態(tài)信號進過信號采集系統(tǒng)收集、篩選、打包傳送到信號控制系統(tǒng)。信號篩選是通過在知識庫中查詢接收到的信號，得知該信號的含義，從而確定是否是用戶所要采集的目標信號。然后，在步驟S03中，將目標信號顯示給用戶，用戶根據(jù)顯示發(fā)出不同的控制指令，同時用戶還可以通過打印機輸出記錄的信號。最后，在步驟S04中，用戶發(fā)出的指令通過網(wǎng)絡(luò)交換機傳送到相應(yīng)的信號反饋系統(tǒng)上，從而控制發(fā)動機的運行狀態(tài)，完成相應(yīng)的測試。本發(fā)明充分利用現(xiàn)代測控硬件和計算機軟件的最新研究成果，構(gòu)建測試和控制融合的X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，提高了自動化和智能化水平，減少硬件及其資金投入，減少測控系統(tǒng)故障率，簡化操作、降低誤操作率，降低了試車和維護人員工作強度和壓力，節(jié)約能源消耗，方便車臺功能擴展，同時為發(fā)動機試驗和出廠檢驗提供客觀、真實的報以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，其特征在于包括依次連接的信號采集系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)和信號反饋系統(tǒng)，所述信號采集系統(tǒng)用于對目標信號進行采集、篩選、打包；信號控制系統(tǒng)用于向用戶顯示采集到的信息，同時用戶可以根據(jù)信息發(fā)布控制指令；信號反饋系統(tǒng)用于將用戶的控制指令傳輸?shù)桨l(fā)動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，其特征在于所述信號采集系統(tǒng)為PXI總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，其特征在于還包括網(wǎng)絡(luò)交換機和打印機，所述網(wǎng)絡(luò)交換機輸入端與信號控制系統(tǒng)相連，輸出端與信號反饋系統(tǒng)相連，所述打印機連接在網(wǎng)絡(luò)交換機上，用于輸出記錄所得到的數(shù)據(jù)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，其特征在于所述信號反饋系統(tǒng)包括PLC電控系統(tǒng)、測試系統(tǒng)和推力系統(tǒng)，分別通過網(wǎng)絡(luò)交換機與連接信號控制系統(tǒng)相連接，其中測試系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)交換機之間通過串口服務(wù)器相連接，PLC電控系統(tǒng)通過信號器/繼電器控制發(fā)動機的工作狀態(tài)，測試系統(tǒng)可以測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速、壓力和溫度，推力系統(tǒng)可以校準發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的推力數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，其特征在于所述信號控制系統(tǒng)為計算機，所述計算機連接有觸摸屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，其特征在于還包括信號調(diào)理系統(tǒng)，所述信號調(diào)理系統(tǒng)連接于發(fā)動機信號輸出端和信號采集系統(tǒng)之間，所述信號調(diào)理系統(tǒng)用于將輸入的信號轉(zhuǎn)換成標準信號傳送進信號采集系統(tǒng)，進行性能計算及曲線擬合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，其特征在于所述信號調(diào)理系統(tǒng)包括傳感器/變送器、調(diào)理/隔離系統(tǒng)。
8.一種X型航空發(fā)動機試車臺測控方法，其特征在于發(fā)動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的信號通過信號采集系統(tǒng)，傳輸?shù)叫盘柨刂葡到y(tǒng)中，用戶根據(jù)信號控制系統(tǒng)中顯示的數(shù)據(jù)發(fā)布控制指令，通過網(wǎng)絡(luò)交換機發(fā)送到信號反饋系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控方法，其特征在于信號采集系統(tǒng)收到的信號是經(jīng)過信號調(diào)理系統(tǒng)調(diào)理后形成的標準信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種X型航空發(fā)動機試車臺測控方法，其特征在于控制指令進入信號反饋系統(tǒng)中，根據(jù)不同指令，來控制發(fā)動機的運行參數(shù)，其中PLC電控系統(tǒng)控制發(fā)動機的工作狀態(tài)，測試系統(tǒng)可以測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速、壓力和溫度，推力系統(tǒng)可以校準發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的推力數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，包括依次連接的信號采集系統(tǒng)、信號控制系統(tǒng)和信號反饋系統(tǒng)，所述信號采集系統(tǒng)用于對目標信號進行采集、篩選、打包；信號控制系統(tǒng)用于向用戶顯示采集到的信息，同時用戶可以根據(jù)信息發(fā)布控制指令；信號反饋系統(tǒng)用于將用戶的控制指令傳輸?shù)桨l(fā)動機。本發(fā)明充分利用現(xiàn)代測控硬件和計算機軟件的最新研究成果，構(gòu)建測試和控制融合的X型航空發(fā)動機試車臺測控系統(tǒng)，提高了自動化和智能化水平，減少硬件及其資金投入，減少測控系統(tǒng)故障率，簡化操作、降低誤操作率，降低了試車和維護人員工作強度和壓力，節(jié)約能源消耗，方便試車臺功能擴展，同時為發(fā)動機試驗和出廠檢驗提供客觀、真實的報告。
文檔編號G05B19/05GK102944426SQ20121040749
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者曾嶸, 楊魯峰, 蘇靜, 刁愛軍, 齊曉廣, 王德華, 秦川, 劉堃, 郭洪堯, 王敏華, 徐賦明, 尹麗萍 申請人:貴州凱陽航空發(fā)動機有限公司