张平
广州白云空港设备技术发展有限公司
摘要：本文提出的多功能检测控制系统是基于工控机和自动化检测控制技术实现的。该系统可对空调车的相关工作参数进行采集、控制、存储和分析，并对检测的各项参数进行评估，以保证飞机在飞行保障前的可靠工作。实际使用表明该系统设计合理、运行稳定可靠，大大提高了飞机地面空调车的地面保障能力。
关键词：检测控制系统；数据采集；飞机地面空调车
引言
飞机地面空调车是在飞机发动机停机状态下，在地面通电检查和维修飞机电器电子设备时给飞机舱内提供干燥而洁净的给定温度和湿度的冷风、热风和通风，用来控制飞机电器电子设备工作环境条件的设备。目前，飞机地面空调车被广泛应用于部队、飞机制造厂、试飞院等场所的各型飞机地面保障使用，为飞机在地面进行检查、维护和维修，保障机上电子设备可靠工作提供了有力的保障。由于以往的空调车多是采用仪表和机械控制，当出现故障时除了利用经验判断外，没有快速解决故障的方法。针对上述问题，本文设计了飞机地面空调车多功能检测系统。该系统能够使工作人员对空调车的工作参数和运行状态进行全面掌握，辅助工作人员快速准确的判断故障原因并及时找到相应的解决办法。
1系统组成及工作原理
1.1系统组成
通用型空调车为车载式，行车采用五十铃底盘。整车采取模块化设计，即动力系统、供风系统、空调系统、电气与仪表操纵系统、车体系统五大模块，各模块可整体拆装，便于维护与维修。
1.2工作原理
环境空气经过进气过滤器过滤后达到满足通风品质要求的空气，进入I级蒸发器吸收冷量降温，并排除冷凝水，然后进入高压鼓风机增压到所需的供风压力，再进入Ⅱ、Ⅲ级蒸发器吸收冷量降温，排除冷凝水，最后经过电加热器调温，产生满足通风温度要求的空气，分为两路，经通风软管送入飞机。动力系统采用柴油发电机组作动力源，冷却方式为水冷。供风系统采用变频技术，配置变频调速器，系统在运行中通过调整高压鼓风机的转速来实现对供风量的调节。空调系统采用蒸发循环制冷方式，4a作制冷剂，制冷剂与供风空气隔绝，空气无污染，不含油。同时采用电加热补偿法，配置无级调节电加热器。当出风温度低于设定值时，用电加热进行风温的精度控制。电气与仪表操纵系统采用PLC对各个传感信号进行分析、处理并作出响应，尽量避免人为因素造成的工作参数的调整，整体操作和调整智能化;有自动状态保护装置，故障显示和报警装置，工作安全可靠。整车供风温度自动控制，连续可调。冷风10℃～30℃控制精度为±2℃;热风30℃～50℃控制精度为±4℃。
2飞机地面空调车多功能检测控制技术控制系统的方案设计
2.1设计传感器信号收集电路
所有的温度、压力、流量传感器的输出电流信号都是4～20mA，工控机进行获取信号的读取，将电流信号转换为0～5V的电压信号输出。与此同时需要通过工控机转化模块中的温度补偿参数为电流信号提供补偿，保证获得数据的精确性。
2.2设计实时显示参数的电路
工控机有视频接口，连接视频接口与显示器，将已经编译好的程序输入进去，使实时测得的结果被转换显示出来，是工作人员更加直观地观察到测得的参数。另外输入编译好的存储程序进入工控机中，将实时观测到的参数记录下来，其中记录的参数有:流量值、压力值和温度值等，并能记录对应的时间。
空调车多功能检测控制系统的信号传输电路按照设计要求主要由温度、压力、流量传感器和进出风管路构成，所有传感器均按照国军标要求固定在进出风管路的各个关键位置（如进风口、鼓风机出风口、空调蒸发器出口及出风口等处）上，将各个物理量参数转换成模拟量信号。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆各传感器严格按照高精度、高可靠性原则进行选用，其输出的模拟量信号均为标准的4~20mA电流信号（抗干扰能力强），所有信号传输电路采用双绞屏蔽线，降低外界干扰。
2.3方案设计
空调车多功能检测控制系统包括：工控机（采用嵌入式低功耗IntelX86CPU，并可在多种环境中安全稳定、高效运行的PC/104-Plus主板模块，内部集成了32路转换精度为12位的A/D模块，可有效提高参数采集的准确性和稳定性），液晶显示屏，数据存储器、控制按钮和软件设计。工控机通过RS485串行通讯的方式，对鼓风机变频器、空调电加热器进行实时闭环回路控制，达到实际使用的需求。
3电路设计
空调车多功能检测控制系统分为几个独立的小系统，根据其功能、运行程序将几个独立小系统串联形成一个完整的检测控制系统。因此可根据各个小系统的主要功能、总体结构和连接关系，设计相应的电路。
3.1传感器信号采集电路
所有温度、流量、压力传感器的输出信号均为4~20mA，工控机通过PC104总线进行信号读取，通过PM515信号转换模块将4~20mA电流信号转换至0~5V电压信号，提供给工控机。同时通过PM515信号转换模块的冷端补偿参数，对电流信号进行实时补偿，保证测量精度等级。
3.2变频器、温度控制电路和风压报警电路
系统将工控机的串行通讯口与变频器、电加热器、发电机组连接，通过控制程序对变频器和电加热器进行参数的写入，保证通风量和通风温度的准确输出。为使数据信号能够完全的传输、降低外界干扰，系统采用双绞屏蔽线进行直连的方式进行连接，可有效降低外界干扰。风压报警电路是根据风压传感器的实时参数进行工作的，当风压值超限时工控机通过数字量输出端口控制报警器，警示操作人员空调车发出的警报，并同时通过控制电路使空调车自动停车。
3.3参数实时显示电路
工控机有标准的VGA视频接口，通过VGA接口与液晶显示屏（具备宽温范围使用要求）连接，通过预编的控制程序将各项实时测得的工作参数进行转换和显示。同时通过程序将实时的各项参数进行存储，记录的参数有温度值、压力值、流量值等并可实现报警信息和时间的记录。
4软件设计
本系统的软件设计是以VisualC++6.0为工具，通过C++语言进行程序的编写，将采集信号进行线性映射计算以及参数补偿，得出相关数据的真实值，最后通过MFC文件反映出系统各设备的相关状态。通过MODBUS协议（RS232，RS485接口），向各个设备发送读写命令，接收返回的MODBUS语句。把需要的数据段从MODBUS语句中提取出来，转成需要采集的数据，同时通过发送控制指令修改参数，达到对各个设备的控制目的。
结语
该系统通过六十多天的操作验证后表明，根据对参数的要求，参数的显示值能够达到小数点后两位，经过计算，实验误差为0．001;运行过程中稳定可靠，在使用的过程中程序没有任何问题，系统正常运行，没有任何异常;系统的性能达到了使用的需求度，达到原本的设计目的。经验证系统明显的降低了维修判断的时间，提高了飞机地面空调车的稳定性以及可使用性，有着实用度和比较大的经济效益。
参考文献
［1］宋兆华．通用型飞机地面空调车的研究与实现［J］．沈阳航空航天大学学报，2013，30，(3):20-22．
［2］张彬彬．飞机地面空调车智能温度控制算法的应用研究［D］．沈阳航空航天大学，2013．
［3］中华人民共和国国家军用标准.GJB2643-96，飞机空调车航空通用规范[S].北京：国防科工委军标出版社，1996.
［4］宋兆华.通用型飞机地面空调车的研究与实现[J].沈阳航空航天大学学报，2013，30（3）:20-22.
论文作者:张平
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：信号论文; 参数论文; 空调车论文; 系统论文; 飞机论文; 地面论文; 温度论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;