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采用PLC设计的发动机起动程序控制系统

作者:xmhzauto | 2018-1-16

1  引言
传统的军民用飞机的发动机起动程序控制系统普遍采用机电相结合的方式,由于采用机电式的定时机构去控制相关的继电器、接触器以实现发动机起动程序控制,不仅使控制系统的体积增大、重量加重、耗电多、可靠性差,而且采用固定接线的硬件设计使系统不具有通用性,更突出的问题是由于机械磨损还会使系统的控制精度逐渐降低。由于PLC把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等优点,因此,用PLC取代机电式的定时机构来完成发动机的起动程序控制,将极大地改善发动机起动控制系统的性能。
2  发动机起动程序控制原理
发动机由静止状态转变到能自行发出功率的最低转速状态叫发动机的起动。为了使发动机涡轮(转子)能由静止状态柔和地、无撞击地转动起来,定时机构必须对起动机的起动转矩进行分级调节,使起动机的转矩逐级增大,并适时地控制对发动机燃烧室进行喷油点火。某型飞机发动机的起动程序控制原理如图1所示。

                                         图1  发动机的起动程序控制原理
定时机构的程序控制把起动机的工作过程划分为以下几个阶段:
第一阶段:即按下起动按钮后的1S~3.6S内,使起动机以复励状态且电枢串联起动降压电阻工作,起动机转矩被限制在很小的范围内,因此,起动机能柔和地通过
传动装置带动发动机涡轮旋转。
第二阶段:即按下起动按钮后的3.6S~9S内,短接起动降压电阻,起动机两端电压升高,起动机转矩迅速增大,随之涡轮转速迅速上升。
第三阶段:即按下起动按钮后的9S~15S内,起动电源车内的两组电瓶由并联转为串联,起动机两端的电压由28V升高到56V,起动机转矩急剧增大,从而使涡轮转速急剧上升。
第四阶段:即按下起动按钮后的15S~22S内,起动机并励线圈串联降压电阻使起动机的激磁磁通减小,反电势减小,电枢电流增大,转矩又一次增大,从而使涡轮进一步加速。
3  PLC控制系统
3.1  系统硬件设计及I/O地址的分配

                                                                                         图2  发动机起动程序电气控制线路图
在发动机起动机程序控制系统中PLC采用三菱FX2系列中的FX2N-48MR-001型,该系列PLC可靠性高,抗干扰能力强,适合于在军民用飞机上使用,且配置灵活,性价比高[1]。从图1 中可以看出:为了实现起动机的四个阶段控制,自按下起动按钮起,接触器KM1、KM2的吸合时间均为9S~21S,KM3为3.6S~22S,KM4为1S~3.6S,KM5为1S~15S,KM6为15S~22S,根据系统的控制要求,PLC控制系统需引入与停止按钮和起动按钮分别相对应的两个输入继电器、与四个接触器和两个继电器分别相对应的六个输出继电器、以及控制上述四个接触器和两个继电器分时段工作的四个通电延时时间继电器和两个断电延时时间继电器。发动机起动程序电气控制线路图和PLC的I/O地址编码表分别如图2、表1所示。

                                                                                                              表1  I/O地址编码表
3.2  软件设计

                                                                                      图3  控制系统梯形图
 软件设计采用使用最广泛的PLC梯形图图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似,直观易懂,很容易被熟悉电器控制的电气人员掌握,特别适用于开关量逻辑控制[2]。该控制系统梯形图如图3所示。
图3中:X0、X1为输入继电器;Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6为输出继电器;T1、T2、T3、T4为通电延时时间继电器;T5、T6为断电延时时间继电器;M0、M1、M2、M3、M4为中间继电器。
4  结束语
通过将可编程序控制器应用于发动机起动程序控制系统中,可以极大地改善控制系统的性能,不仅使系统的控制精度提高、抗干扰能力增强,而且使系统还具有体积小、重量轻、耗电省、通用性强等优点。

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