基于网络控制的飞机集中除冰上位监控系统简介

姜盈

摘 要：飞机集中除冰系统是可为飞机除冰一次提供满足使用要求的大量除冰混合液的自动系统，具有加热、混合配比等功能，可满足大量飞机同时除冰的液量需求。文章详细描述飞机集中除冰系统的结构组成和工作原理，确定实现监控管理和设备驱动的系统的网络形式，构建实现由主从C-NET网络和对等PC-LINK网络的上位监控管理和下位PLC控制多层网络系统。上位监控管理采用组态王软件进行界面开发与设计，完成系统运行参数设置与传输、过程变量监控、报警记录等功能；作为系统的现场控制单元，下位PLC系统接受各类手动、自动信号和现场反馈信号，根据控制系统要求驱动执行机构，实现自动加热、混合和故障处理功能。

关键词：飞机；集中除冰；组态王；C-NET网络；PC-LINK网络；PLC

1 概述

目前在航空器除冰方面全国民航各机场还采用基于机位除冰的分散除冰作业方式，这种分散的除冰作业模式已经无法满足日益增长的民航运输需求，主要表现在：（1）分散除冰模式以单车作业为主，无法实现除冰过程的集中调度与管理，使飞机在除冰后无法在除冰液有效的时间内起飞，易造成二次结冰，对飞行安全产生影响；（2）每辆除冰车的储液量有限，除冰过程中除冰车需要不断往返于除冰现场和加液站之间，导致除冰车纯作业时间减少，是造成除冰效率低下的主要问题；（3）目前国内除防冰所用的液体都是乙二醇的化工产品，直接排放会对环境和地下水产生不可逆转的损害，环境污染问题严重。因此要实现大量飞机快速除冰，混合液体的供给要快速及时，提出飞机集中除冰，自行研制的飞机集中除冰系统已在国内首次投入试运行。该系统采用PLC网络控制技术，不仅满足使用工艺要求，而且系统结构简单，易于实现、开发周期短、稳定可靠。该系统的投入使用，不仅提高了除冰作业效率，减轻了工作人员的劳动强度，而且系统操作简便，可维护性、灵活性和扩展性高。

2 飞机集中除冰系统工作原理

飞机集中除冰系统设备安装在专用的建筑房间，由储液罐、储水罐、储油罐、泵组、变频器组、燃烧器组、换热器组、阀门等以及具有参数设置与显示、信号采集、运算处理、控制输出、故障报警等功能的电控柜组成。设定所需的液量和水量后，泵组启动，原液、水由储罐输送至换热器，启动燃烧器对液体进行加热；根据运行参数如流量、温度等实时调节燃烧器的火力、通过变频器改变泵的转速；实时检测换热器出口温度，当液体温度未达到设定值时，继续循环加热，当液体温度达到设定值时，则将液体混合并输送到存储车中存储；当输出的液量、水量分别达到设定值时，关闭燃烧器，延时关闭泵组、变频器组，系统复位，为下一次加热做准备。系统由三个子系统组成，包括除冰液，防冰液和水三个子系统。本系统可对三路液体分别加热，并实现除冰液和水或防冰液和水的混合配比。

自动加热工作过程及原理：（1）预热：即在室外温度较低的情况下，使除冰液首先在系统内部循环并且加热到一定的温度值，从而提高系统启动后的加热效率，较小故障发生率。启动预热后，供液阀门3和回液阀门23开启，供液泵启动，当系统检测到流量正常后，启动相应管路的燃烧器，当入口温度达到预热温度后，传感器发出信号使燃烧器停止，然后泵停止，阀门复位，预热过程完成。

（2）自动供给热液：即将储液罐中液体加热到设定温度并输送到移动站。启动系统后，供液阀门3和回液阀门23自动开启，供液泵启动，当系统检测到流量正常后，启动相应管路的燃烧器，当入口温度达到预热温度后，自动打开出液阀门27，除冰液被打入到移动站中，当达到设定出液量后，传感器发出信号使燃烧器停止，然后泵停止，阀门复位，自动加液过程完成。

（3）外供液（二次加热）：即对移动站中的除冰液进行循环再加热。启动系统后，二次供液阀门28和出液阀门27自动开启，供液泵启动，当系统检测到流量正常后，启动相应管路的燃烧器，当移动站中除冰液温度达到设定值后，入口温度出感器发出信号关闭二次供液阀门和出液阀门，系统停止，内供液工程完成。

（4）加冷液：即将储液罐中液体直接输送入移动站中，主要适用于不需要加热的II型除冰液。此过程与自动加热过程相似，不同之处是此过程不需要开启点火器加热，回液阀23不参与动作。系统启动后，供液阀门3和出液阀门27自动开启，供液泵启动，除冰液被打入到移动站中，当达到设定出液量后，出口流量计发出信号使系统停止，加液过程完成。

3 飞机集中除冰系统的网络控制

随着计算机通信网络技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高，自动化控制系统也从传统的集中控制向多级分布式控制方向发展，这就要求构成控制系统的PLC具有通信及网络的功能，能够相互连接，实现远程通信，构成网络。

4 飞机集中除冰系统上位监控界面

组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。

组态王软件的Internet功能逼真再现场画面，在任何时间任何地点均可实时掌控企业每一个生产细节，现场的流程画面、过程数据、趋势曲线、生产报表（支持报表打印和数据下载）、操作记录和报警等均能实现轻松浏览。

参考文献

[1]付家才.工业控制工程实践技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]中国民航大学中国民航航空地面特种设备研究基地.飞机集中除冰系统技术报告[R].天津，2006.

[3]中国民航大学中国民航航空地面特种设备研究基地.首都机场集中除冰系统使用说明书（固定站）[Z].天津，2006.