一种火箭系统地面试验用的简控台技术方案

一种火箭系统地面试验用的简控台设计，可应用于火箭研发过程中的各类地面试验，如匹配试验、分离试验、系统综合试验等。简控台能够产生多种类型信号，通过逻辑控制和外围电路转换，实现信号输出和外界信号监控。简控台原理简单，实现方式多样，成本低，更改灵活，适应性强，能够很方便的应用于多种类型的电气系统试验中，节约经济成本和时间成本。节约经济成本和时间成本。

【技术实现步骤摘要】
一种火箭系统地面试验用的简控台


[0001]本专利技术应用于运载火箭电气系统测试、分离试验等，属于航天运载


技术介绍

[0002]运载火箭电气系统一般包括控制系统、遥测系统、外测系统、安全系统等，涉及到控制 科学、射频、机电、通信，甚至火工品、热能等领域，属于多学科交叉的复杂系统。在火箭 研制过程中需要进行各类试验，与电气相关的试验比如系统综合试验、匹配试验、分离点火 试验、半实物仿真试验等。
[0003]在不同的试验中，不是必须将所有的箭上、地面设备及电缆参与试验，与具体的试验设 计目的有关。试验中通常需要测试设备对箭上设备供电、通讯、指令输出和采集等，其中， 指令输出和采集通常采用开入、开出的形式完成。不同试验对开入量、开出量需求的形式和 数量不一样，比如28V+、28V-、无源触点等形式。这给试验设备的设计带来难度，尤其是试 验测试设备难以重复利用，同一型号的不同试验、或者不同型号的试验之间由于需求不同， 导致每次试验都需要重新设计参试设备，使用一次之后基本可以报废，造成人力、物力、财 力、时间等资源浪费。
[0004]基于多种电气相关试验的共性需求，本专利技术设计了一种简易控制装置(下称“简控台”)， 使用该装置能够完成多种类型开出信号的输出、多种开入信号检测，完成多种逻辑控制，并 且预留出足够的开入、开出通路，能够实现大多数电气系统试验的需求。针对不同电气试验 的需要，仅需进行简单的线路更改即可完成，实现了设备的复用。设备操作简单、更改方便、 利用率高，能够节省试验成本，降低试验设计难度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术解决问题是：
[0006]火箭电气系统不同类型的地面试验，对控制信号的类型、数量需求有差异，为了解决火 箭电气系统参与不同试验的需求，设计一种通用型的简控台，融合了多种形式信号的开出、 开入检测、逻辑控制等功能，满足大部分箭上信号使用要求。简控台用简单的电路形式解决 了多种信号输出，并且逻辑控制更改非常方便，输出信号类型、逻辑关系、监测信号形式等 可以根据需求进行更改，适用于各种类型地面试验。
[0007]本专利技术的技术解决方案是：
[0008]简控台采用“控制核心+外围电路”的形式实现。其中控制核心能够采用软件实现电路输 出的逻辑关系，实现监控信号可视化。外围电路则是实现信号的放大输出。
[0009]以“PLC+电磁继电器电路”为架构，设计简控台实例，采用工业用的PLC作为控制核 心，搭载外围继电器电路，实现简控台功能。
[0010]其中，PLC上运行控制软件(即梯形图)，逻辑控制在梯形图中实现，由设计人员编制并 烧写在PLC中。PLC的输出进入到外围电磁继电器电路中，控制继电器触点的闭合/断开， 实现信号输出。外界输入的信号进入到电磁继电器电路，经过转换后输入到PLC中，实
现信 号监控。
[0011]整个系统由普通的直流电源供电，使用普通台式机作为人机交互终端，在台式机上编写 PLC的控制逻辑关系(梯形图)，通过网线将指令输出给PLC，控制DO模块。PLC的DO输 出到继电器外围电路，控制继电器接通或断开，输出其他设备。由其他设备开入的信号，经 过继电器外围电路的转换，输入到DI模块中，PLC读取到开入状态后，将状态显示在软件界 面上。外围电路使用继电器搭建，接线方便，容易更改。
[0012]本专利技术与现有技术相比的增益为：
[0013](1)简控台搭建简便，使用灵活，更改方便，成本低。
[0014](2)通过“控制核心”上的软件能够非常方便的更改信号形式、逻辑关系等，配合外围 电路，产生各类输出信号。
[0015](3)适用范围广，重复性高，适应多种类型的火箭系统地面试验，能够有效降低试验成 本。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的简控台构成框图。
[0017]图2为使用PLC实现的简控台示意图。
[0018]图3为电磁继电器搭建外围电路原理图。
[0019]图4为PLC控制软件界面实例。
[0020]图5为主令控制图实例。
[0021]图6为紧急断电控制图实例。图7为简控台实例照片。
具体实施方式
[0022]简控台包含三部分，控制中心、外围电路和电源。
[0023]控制中心是指令的发起者和逻辑管理者，也是进行人机交互的环节，通常运行客户端软 件。由控制中心发出指令给外围电路。控制中心可以是工控机、PLC、嵌入式系统和FPGA 等等。
[0024]控制中心将指令发送给外围电路，由外围电路执行指令动作，起到对指令放大后输出的 作用，或者将信号进行隔离采集。可以使用继电器搭建，或者洞洞板、PCB板焊接等方式搭 建外围电路。
[0025]电源则起到供电作用，为控制中心、外围电路提供控制、驱动能源。可以是直流稳压电 源，或者AC/DC、DC/DC电源模块等。
[0026]以“PLC+电磁继电器电路”的形式为例，实现一种简控台方案。简控台的外围电路设计 见图3。
[0027]使用西门子SIMATIC S7-1500型号的PLC和一台计算机作为控制中心，在计算机上使用 TIAPortal软件编制梯形图，运行可视化的控制软件，软件界面如图4所示。计算机与PLC 之间通过网线连接通讯。计算机软件运行后，在界面上使用鼠标点击对应按钮，实现功能控 制。
[0028]梯形图示例见图5。
[0029]PLC的两个I/O模块DIO_BANK1和DIO_BANK2作为控制指令输出、状态回采监测的 控制中心。外围电路使用电磁继电器搭建，PLC输出到电磁继电器线包，驱动继电器动作， 实现信号转接、放大。
[0030]图3中，24V+和24V-为PLC工作用电，28VB+和28VB-为箭上用B电，28VH+和28VH
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为箭上用H电，均采用直流稳压电源供电。
[0031]其中，“B转电好”、“H转电好”、“调平好”、“脱落监视”、“开闭栓检测”、
“-
H带电监 测”、“自毁监测”为箭上反馈信号，
“-
H带电监测”和“自毁监测”采用发光二极管串联限 流电阻的电路搭建，其他信号则直接接入DIO_BANK1的DI输入端。
[0032]开出量由I/O模块的DO端输出，包括“开栓DO”、“闭栓DO”、“主令DO”、“紧急断 电DO”、“转电DO”、
“-
H带电DO”，开出量到电磁继电器线包，驱动继电器闭合，将信号 输出到箭上。
[0033]此外，继电器电路还预留了其他开出控制，包括B供电、H供电、无源触点开关、28V+ 开出、28V-开出等。
[0034]根据以上原理图搭建电路，将所有的输入、输出信号焊接到与箭上对接的连接器上，或 者采用转接盒的方式与箭上连接。
[0035]本专利技术未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火箭系统地面试验用的简控台，其特征在于：包含控制中心、外围电路、电源三部分。2.根据权利要求1所述的简控台，控制中心属于人机交互的环节，运行软件，发出控制指令到外围电路。输出指令根据实际需要进行控制逻辑设计。控制中心的实现方式灵活，可以是PLC、含I/O板卡的工控机、嵌入式系统等。所述外围电路接收控制中心的指令，对指令进行驱动放大，或者数字通讯命令协议转换等，输出给箭上系统。接收箭上的状态反馈、数字通讯命令下传等。实现方式可以是继电器、PCB板、洞洞板、面包板等试验板焊接、搭建，也可以是其他芯片实现协议转换电路。所述电源为控制中...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鹏，刘魁方，谢雪明，王锦辉，于晗，
申请(专利权)人：北京星途探索科技有限公司，
类型：发明
国别省市：