发射场氢报警及氮消防系统自动化研制

摘要

在西昌卫星发射中心发射的长征三号甲/乙(CZ-3A/B)运载火箭第三级发动机采用低温液氢液氧推进剂。低温液氢推进剂其化学特性活跃,爆炸极限低,故在运载火箭加注液氢推进剂过程对环境氢浓度及时监测十分重要。对氢报警及氮消防系统进行研究和改进显得十分必要。西昌发射场现有的氢报警及氮消防系统在多次的任务中,多次出现了系统工作不稳定。硬件设备日渐老旧可靠性降低等情况,给运载火箭推进剂加注与发射准备工作带来了困扰。本文对该系统进行了研究和改进。本文充分分析了可编程控制器(Programmable Logic Controller.简称PLC)和PROFIBUS-DP总线技术的优越性。对氢报警及氮消防系统的需求进行了分析。用可编程控制器替代STD工业控制机并完成相应的硬件和软件设计,构建自动控制方案,选取硬件设备,设计建立了由氢浓度传感器探头、PLC S7-300系统和工控机组成的硬件系统。在此硬件基础上,选取PLC自动控制系统的STEP7编程软件,实现数据转换和自动消防功能。并编制工控机应用软件,以实现状态监控和数据处理。该系统实现2＃、3＃液氢加注至发射期间不同位置氢浓度信息的采集、显示、存储、报警和氮消防功能,并可利用地勤网实现远控。本系统提高了原系统可靠性,增强了任务保障能力。

目录

摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 国内外现状

1.2 研究目的和意义

1.3 研究主要内容

2 可编程控制器与现场总线

2.1 可编程控制器

2.1.1 PLC 的发展历程和趋势

2.1.2 PLC 的编程工具和编程语言

2.2 PROFIBUS-DP 总线技术

2.2.1 现场总线简介

2.2.2 PROFIBUS 概述

2.2.3 PROFIBUS-DP

2.3 本章小结

3 氢报警及氮消防系统硬件设计

3.1 氢报警及氮消防系统硬件需求分析

3.2 氢报警及氮消防系统硬件方案

3.3 氢报警及氮消防系统硬件设计

3.3.1 氢报警及氮消防系统硬件选择

3.3.2 氢报警及氮消防系统硬件冗余设计

3.3.3 氢报警及氮消防控制系统硬件设计

3.3.4 氢报警及氮消防系统配气台硬件设计

3.3.5 上位机的硬件配置

3.4 本章小结

4 软件设计

4.1 PLC 自动控制系统的STEP7 编程

4.1.1 STEP7 编程的基本流程图

4.1.2 PROFIBUS-DP 通信组态

4.1.3 逻辑块的功能介绍

4.2 工控机应用软件编程

4.2.1 工控机监控软件设计方案

4.2.2 状态监控

4.2.3 数据处理

4.3 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

附录：系统运行情况