PLC在航空液压试验系统中的应用

裴有志

摘要：在航空事业中，航空液压系统极为重要，它普遍应用于飞机控制系统与发动机等部件之中，因此掌握好航空液压系统对于我国航空事业的发展非常重要。本文从一款直升机起落架的收放系统的液压部分以及关键元器件的检测试验设备出发，在相关抗干扰技术的加持下，详细介绍了以PLC为核心的直升机自动控制系统的硬件搭建以及相关软件的设计，以期提高该系统的稳定性和安全可靠性。

关键词：PLC；航空液压系统；试验系统；应用

一、引言

航空事业是国家彰显实力的重要手段，不仅能够为国家经济发展带来源源不断的动力，同时也深刻影响着国家的政治和军事力量。我国航空科研人员经过几十年的摸索探究，在飞机制造业取得了巨大成就，譬如国产大飞机C919的问世，就是很好的证明，但是与世界航空发展强国美国相比，还有一定的距离。在我国航空事业的发展的限制因素中，影响最大的就是后勤保障体系以及航空故障元器件的检测和修理，以某机型直升机的起落架收放系统为例，液压系统就是影响其发展的重要阻力，只有科学的解决元件检测和修理问题，才能更好地发展与研究飞机新机型，填补我国航空事业的部分空白领域。经过一系列的研究试验发现，PLC工业控制系统在提高元件故障的检测和修理的应用中效果显著，不仅有效提高了检测速度，而且在检测精度方面也有明显提升，这为故障直升机的重新投入使用节省了大量时间与维修成本，同时提高了直升机在运行过程中的安全性和稳定性。

二、液压试验系统与电气控制系统的硬件设备及功能

1、飞机液压试验系统功能

飞机液压系统是指飞机中以液态油为主要介质，通过给其施加压力来驱动所需执行机构来执行特定操作的一整套设备。目前现代飞机为了保证液压系统的正常运行，确保飞行操控系统的液压动力源的安全可靠，一般都设计有共用液压系统和助力液压系统两套相互独立的液压系统，有的飞机设计有更多套液压系统，以确保在飞机共用液压系统出故障时，其他系统能够紧急工作。

在本文涉及的飞机的液压系统由车载油箱、蓄能器、压油滤、车载机载三位四通阀、机载油箱等主要构件组成，这套液压系统在单件试验部分的性能检测中，主要检测单个组成部件的性能，这些部件一般包括：液压应急泵、四大阀门（节流、溢流、刹车以及单向阀）、试验接嘴和主液压泵等等；除了单个部件的试验外，这套液压系统还能进行系统整体试验，主要包括：飞机液压系统的介质即液态油的注入及排气与清洁、起落架液压系统的过压试验及其收放试验等。

2、基于PLC的液压系统的电气控制系统硬件设备及其功能

该套液压系统的设计与研究开始是在试验室中进行的，这样很好的避免了外界因素的干扰，但是在实际的飞机故障检测中，都是在机场等外界现场进行，由于这种环境的温度、湿度、气压以及风向风速存在着不确定性，如果使用传统的试验方式，即工作人员对每个部件一一进行现场手动操作，这样不仅工作效率低下，而且一些肉眼看不见的元件故障就很难进行彻底的排查，存在很大的飞行安全隐患。而如果能够借助PLC系统来完成这一系列工作的话，不仅能够快速有效的排查并解决元件故障，同时还能有效避免因为人工误操作导致的元件损坏。

在本次试验中，采用的PLC是由西门子公司生产的性能强悍的SIMANTIC S7-200系列，根据试验所需，具体配置如下：输入与输出路数分别为24路和16路，CPU选用有两个扩展口的CPU226模块，并配置TP070触摸屏，加入EM235（四模入二模出）以及EM232（二模出）两个传感器模块来加强数据的采集和控制信号的输出。值得注意的是，在本次试验中发现，驱动电流一旦过大，就会引起PLC故障，造成巨大损失，但是如果在PLC与电磁阀之间加入一个继电器，就能很好的避免这一事故，同时显示灯采用发光二极管也是能够有效提高其使用寿命的手段。

三、PLC的软件设计

这套PLC试验系统的软件设计主要有三部分，即主程序模块、子程序模块和人机交互系统模块。

1、主程序模块

該系统主程序模块的主要作用是通过接受TP070触摸屏所输入的信号来控制子程序的调用与动作。具体过程如下：系统通电后，选择开始工作，完成第一次扫描，这时调用的是程序初始化子程序来完成初始化工作，如果发现故障，通过传感器模块反馈的信号来调用故障处理子程序同时反馈到显示器中，经过判断是否存在元件故障，如果没有故障则继续扫描，如果存在故障，那么系统通过自动判断调用那个模块功能来选用系统试验还是单件试验，在单件试验中，通过各单件部分的子程序如刹车阀试验子程序来进行故障修复工作，在系统试验中也是如此，试验完成后在反馈信号到主程序，进行重新扫描。

2、子程序模块

子程序模块主要是用来完成试验要求的规定试验内容，同时完成对系统输入输出的控制。子程序模块包括系统试验子程序模块和单件试验子程序模块，当主程序的命令到达子程序模块时，子程序进行规定的试验内容，当试验完成后，返回信号给触摸屏进行判断，如果未达标，则继续扫描试验，如此往复，直到试验达标。

3、人机交互模块

人机交互其实就是操作人员与触摸屏的互动，操作员通过触摸屏来发送命令，通过CPU226来控制PLC系统试验。本次选用的TP070触摸屏具有很完备的UI界面设计，可以很好地完成实际工作中所需的功能。

四、结语

该套PLC控制系统不仅能够完成自动化的操作，同时还能自动校准各项参数，通过使用滤波器，有效地避免了外界干扰，使试验工作有效进行。随着我国航空技术的发展，PLC在航空液压系统中的应用越来越广泛，只有通过不断的改进与完善，才能适应目前航空事业的高要求，为我国航空事业发展做出有效贡献。

参考文献

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[2]党利杰.航空器液压系统噪音、振动与控制[J].科技风，2013（5）

[3]傅强.航空发动机主燃油机液压控制系统仿真研究[J].液压与气动，2012（9）

[4]毛霄.PLC在航空液压试验系统中的应用[J].中国新技术新产品，2018（1）

（作者单位：石家庄海山实业发展总公司）