基于PLC的微重力落塔落舱电磁控制系统
0 引 言
电磁悬吊、释放、提升机构是国家微重力实验室自由落体试验设施的一个分系统。该机构的主要功能是对试验落舱实施电磁释放,并能起吊使其平稳上升或下降,在释放前悬吊在铅锤静止的预定位置。微重力落塔系统主要由落塔、试验落舱、电磁悬吊、释放提升机构和落舱回收机构组成。电磁悬吊、释放、提升机构是微重力落塔的一个主要分系统。落舱悬吊、释放性能的好坏决定了试验落舱的微重力水平,是微重力落塔试验能否成功的关键技术,是目前国际上微重力落塔系统采用的一种先进技术[1, 2]。微重力落塔电磁悬吊、释放系统结构如图1所示。
1 控制系统的功能
电磁悬吊、释放控制系统研制的目的是确保自由落体落舱在试验过程中对落舱的升降、悬吊、锁定、稳定、释放等机构的动作实施有效地控制,保证落舱在给定的程序要求下完成各项动作要求。系统主要完成的功能如下:
(1) 落舱升降控制
落舱升降采用变频调速控制的升降卷扬机,在落舱提升和下降过程中,要求启动和快速运行平稳,通过PLC的控制,根据系统需要可进行手动和自动控制落舱平稳升降。
(2) 吊具、内外舱保险机构控制
为确保系统在落舱升降和释放准备过程的安全,吊具、内外舱分别设有保险锁定机构,保险锁定机构由小型控制电机经机械传动装置实现锁定和解锁。内舱、吊具锁定由两套相同机构同时工作,吊具由四套机构同时工作,机构动作到位和回位由接近开关信号作动作反馈信号,机构的电机控制由PLC根据需要实施相应控制。
(3) 落舱稳定机构控制
由于落舱升降过程存在晃动等因素,为了保证实验落舱的快速稳定,达到实验所需的稳定度,由落舱稳定机构控制落舱实现稳定需求。稳定度由传感器测量相应稳定信号,根据信号由PLC控制稳定机构动作。
(4) 控制电路自动插接机构控制
控制系统装设在83米控制平台,落舱内舱控制电路必须通过控制电路插接机构实现控制系统对内舱的电气设备控制,插接控制是自动进行的,由PLC控制系统自动实现。
(5) 电磁悬吊吸合释放控制
落舱释放采用电磁系统,在释放过程中,对电磁系统的控制要求绝对可靠,特别是释放动态过程的监测。
(6) 提供系统与主控室通信接口及信号
该系统是落塔控制系统的一个分系统,在微重力试验过程中要求系统的统一指挥和协调,因此分系统的各个工作过程和工作时序流程经通信系统传送到主控室,主控室的控制命令通过通信信道发送到PLC,由PLC执行。
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