現場總線技術在發動機試驗控制系統中的運用研究

梁永鵬 王薇

西安航天動力試驗技術研究所 陜西 西安 710100

引言

試驗控制系統的開關部件以及被控對象都是通過電纜點對液體火箭的運行進行控制。近年來，由于人類對試驗要求的逐漸增高，使得電纜網鋪設的流程越來越復雜，其存在著運營成本較高等相關缺點，而現場總線控制就可以利用一定的操作技術確保系統之間運行的數字化、開放化。對此，做出相關內容探究。

1 現場總線技術的概述分析

1.1 現場總線技術的基本概念

在電氣工程及相關自動化領域中，一種相對先進的工業數據總線應運而生，它主要通過先進的科學技術來解決工業現場的智能機械設備、控制器以及相關執行機構，進而確保生產機械設備的數字通信流暢，并通過高級控制系統對其進行控制，這種應用技術稱為現場總線技術。

1.2 現場總線技術的相關特點

（1）系統的開放性。該種技術通過利用通信協議的公開透明性，從而實現不同設備之間的互相連接進而達到信息傳遞交換的目的，此處所說的開放性主要特指制定標準的統一性和公開透明性，核心開發人員利用現場總線技術建立的控制系統來完成對設備的有效連接，使用者可以根據自身的實際需要將相關產品組合成自己預設的系統。

（2）控制精密度程度較高。在傳統的工業生產模式中，控制模式和手段都比較傳統、落后，系統接收到的信號也比較簡單，由于系統的接入線路不完整，相關部門收集到的信息存在一定誤差，致使系統的可操作性相對較差，而應用了現場總線控制技術，就可以實現系統傳輸信號的多元化和多信號處理方式，保證整個過程的流程為多數字化，這種先進的傳輸系統具有分辨率高、數據處理速度迅速且建立結構簡單等優勢。例如，在模擬的通訊系統應用期間，系統用戶端可以根據呈現的基礎數據模式把它們轉化為電信號，這些電信號在經過用戶端信號的傳輸后又可轉化為非電信號，從而滿足生產企業各種不同的需要。總而言之，現場總線控制技術可以降低系統傳輸過程中的誤差概率為實現生產高度精確化提供了夯實的基礎[1]。

（3）抗干擾能力較強。在實際的應用過程中，現場總線技術可以提高控制系統運行的靈活性和穩定性，并逐漸降低控制時對自動控制系統的依賴程度，提升系統運行的傳輸速度。另外。由于傳輸信號的噪音污染問題逐漸增多，就必須應用現場總線控制，來規范系統運行的整體流程，同時，自動系統通過檢錯機制的控制，可以有效提高抗干擾能力確保控制系統的安全性和穩定性。

（4）運營成本較低。在自動化控制系統實際應用的過程中，主要通過多變量傳送和測量來完成控制。其中，系統中的模擬計量表可以對分線進行多處連接，相關工作人員通過數據收集和整理對其進行數據，研發人員只需要構建一些基礎的電纜線網就可以完成系統應用的合理布局。采用此種方式可以降低系統運行的成本費用，并將各種設備有機的協調和控制，提升自動化系統的整體質量水平。

2 試驗控制系統中的PROFlBUS應用

2.1 分布式I/O設備分析

在液體火箭控制系統試驗中，通常情況下，采用輸入、輸出的集中處理方式來完成自動化控制模式應用，需要利用很多電纜線路且鋪設周期時間較長，如果遠離可編程控制器，就會致使后期的系統建立產生一定的困難，而分布式的I/O設備就可以明顯的降低電磁干擾對控制系統的影響，為自動化應用系統的安全平穩運行提供有利的條件，分布式的I/O設備利用核心中央控制器，并借助PROFIBUS DP實現數據的高頻率傳輸[2]。

2.2 PROFIBUS DP

PROFIBUS的傳輸速率為9.7k-12Mbps，最大傳輸距離可達到9.7k-187.5kbps。其中，PROFIBUS DP是根據相關DP協議標準進行協調的開放式控制系統，在物理學中，PROFIBUS DP是一種可以屏蔽線路的組織網絡，并基于光纖網絡技術進行系統控制。

2.3 控制系統結構框架

本文論述的主要是指在西門子自動化技術的基礎上構造的PROFIBUS DP的控制系統。主要包含如下幾個組成部分：其一，ET200M分布式I/O站，它作為一個具有IP20模塊的防護等級配置，利用8個不同的通道信號模塊來進行通訊器的集中通訊處理[3]，主要由IM 153-X和S7-300兩部分構成，控制系統和試驗現場通過搭設兩根雙工光纜就可以實現連接，取代了原始的多根電纜應用，節約了建設資源；其二，相關人員利用SIMATI C技術對控制系統進行管理，在57-400H的DP主站、RCS7-OS操作站的協調配合之下，進行模塊分配指數控制；其三，組織框架利用循環數據處理技術，可以對CPU(57-400)與ET200M的整體數據進行可視化應用處理，并系統的診斷系統運行狀態，最后通過Win CC應用到OS中；其四，在試驗過程中對閥門控制也存在很多電壓要求，受ET200M的I/O輸出功率影響，ET200M的后端還應采用間接操作的控制模式，以保證中間繼電器的二次供電輸出轉換，在控制前間應將二次電源放在前面。值得注意的是，ET200M和中間繼電器的布局數量應合理應用在每個操作現場中。

3 結束語

總而言之，在PROFIBUS現場總線中，可以降低控制柜的存在數量，明顯減少電纜使用數量，從而提高施工企業的經濟效益。相關研究部門應該不斷樹立自主創新意識，不斷學習引進國內外先進的現場總線技術，因地制宜，統籌規劃，進而提高試驗效果。