新型ACM数据采集与控制系统的制作方法

本实用新型属于测控领域，尤其是航空工业测量控制领域，涉及一种新型ACM数据采集与控制系统。

背景技术：

飞机空调系统又称座舱环境控制系统，是在不同的飞行状况和外界条件下，使飞机的驾驶舱、客舱、设备舱及货舱具有良好的环境参数，以保证飞行人员和乘客的正常工作条件和生活环境、设备的正常工作及货物安全。飞机空调系统对保持客舱的安全及舒适具有重要意义，其中空气循环机(Air Cycle Machine，以下简称ACM)起着关键作用。ACM系统由于年久失修，加上维护不当，在进行ACM测试时，经常不能正常工作，ACM系统中各个阀门的开度不能控制，测量的参数据结果不正确，最主要的参数不能测量到，如ACM的转速，基本上不能进行正常的ACM测试，给ACM的维修质量下阴患。并且ACM的工作转速为50000～60000RPM，一般的转速测量不能测如此高的转速。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种新型ACM数据采集与控制系统，能够完全满足ACM数据采集与控制的要求，有良好的性能。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种新型ACM数据采集与控制系统，包括压缩机、涡轮、热交换器、风扇、多个压力传感器、多个温度传感器、接近传感器光电传感器、多个电动阀门、下位机及上位机；

气源经过进气口连接到压缩机的进气端，压缩机的出气端连接到热交换器的第一进气端，热交换器的第一出气端连接到涡轮的进气端，涡轮的出气端通过供气口供气至机舱，涡轮的出气端又连接至热交换器的第二进气端，热交换器的第二出气端连接至风扇的进气端，风扇的出气端通过排气口排气；

第一压力传感器安装在进气口后端的管路上，第二压力传感器和第一温度传感器安装在压缩机的进气端的管路上，第三压力传感器和第二温度传感器安装在压缩机与热交换器之间的管路上，第四压力传感器和第三温度传感器安装在热交换器与涡轮之间的管路上，第五压力传感器和第四温度传感器安装在涡轮的出气端的管路上，第六压力传感器和第五温度传感器安装在热交换器与风扇之间的管路上，第七压力传感器和第六温度传感器安装在风扇与排气口之间的管路上，接近传感器和光电传感器安装在涡轮上；

第一电动阀门安装在进气口处，第二电动阀门安装在热交换器的第一进气端处，第三电动阀门安装在热交换器的第一进气端与第一出气端之间，第四电动阀门安装在供气口处，第五电动阀门安装在涡轮的出气端与热交换器的第二进气端之间，第六电动阀门安装在排气口处；

压力传感器、温度传感器、接近传感器光电传感器、电动阀门分别连接至下位机，下位机连接至上位机。

依照本实用新型的一个方面，所述下位机为西门子S7-200PLD。

依照本实用新型的一个方面，所述上位机为普通微机。

本实用新型实施的优点：

本实用新型从气源获得高温高压引气，经过压缩机，流过热交换器进行冷却，再在冷却涡轮里进一步膨胀冷却，供向驾驶舱、座舱，风扇用以抽吸或引射流过的热交换器的冷却空气进行排气，压力由压力传感器测量，温度由温度传感器测量，涡轮的转速由接近传感器探测并由光电传感器采集，电动阀门用于控制管道的开度，由下位机进行控制与数据采集，发出对ACM系统的控制信号，对ACM系统的被测参数进行采集处理，变换成对应的数字量，由上位机进行人机对话、ACM测量数据的分析、存档工作。能够对ACM进行有效的测试，对ACM系统中的各个阀进行控制，以百分比的形式显示各个阀的开度。在系统初始化阶段，为了系统的安全，对系统中的各个阀进行预置设定。测试界面以ACM系统图加测试数据的图形模式，达到了好的显示效果。可靠性好，可达到全天候无故障运行，测试全过程能够完全满足CMM手册的要求。本实用新型还具有很强的扩展性，只要其它外部系统的传感器接入到下位机，下位机的控制软件更新后，新可马上另一个外部系统进行测量、控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构原理图。

图2是本实用新型的下位机柜图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，本实用新型包括压缩机4、涡轮5、热交换器6、风扇7、多个压力传感器8～14、多个温度传感器15～20、接近传感器21光电传感器22、多个电动阀门23～28、下位机29及上位机30。

气源经过进气口1连接到压缩机4的进气端，压缩机4的出气端连接到热交换器6的第一进气端，热交换器6的第一出气端连接到涡轮5的进气端，涡轮5的出气端通过供气口2供气至机舱，涡轮5的出气端又连接至热交换器6的第二进气端，热交换器6的第二出气端连接至风扇7的进气端，风扇7的出气端通过排气口3排气。

压力传感器8安装在进气口1后端的管路上，压力传感器9和温度传感器15安装在压缩机4的进气端的管路上，压力传感器10和温度传感器16安装在压缩机4与热交换器6之间的管路上，压力传感器11和温度传感器17安装在热交换器6与涡轮5之间的管路上，压力传感器12和温度传感器18安装在涡轮5的出气端的管路上，压力传感器13和温度传感器19安装在热交换器6与风扇7之间的管路上，压力传感器14和温度传感器20安装在风扇7与排气口3之间的管路上，接近传感器21和光电传感器22安装在涡轮5上。

电动阀门23安装在进气口1处，电动阀门24安装在热交换器6的第一进气端处，电动阀门25安装在热交换器6的第一进气端与第一出气端之间，电动阀门26安装在供气口2处，电动阀门27安装在涡轮5的出气端与热交换器6的第二进气端之间，电动阀门28安装在排气口3处。

各压力传感器8～14、各温度传感器15～20、接近传感器21光电传感器22、各电动阀门23～28分别连接至下位机29。下位机29连接至上位机30。

系统原理：

气源从进气口1进入压缩机4，气体的温度在压缩机4的作用下增加到185℃左右，从压缩机4出口排出，进入热交换器6，在热交换器6内与冲压空气进行热交换，冷却到100℃的气体进入涡轮5。进入涡轮5的气体急速膨胀，温度迅速降低至-10℃～10℃，随后进入客舱空调混合室，该冷气与之前的热空气混合到合适温度，通过供气口2进入机舱。冲压空气通过风扇7经排气口3排出舱外。测试的主要物理量包括压缩机进口温度、压缩机出口温度、压缩机进口压力、压缩机出口压力、涡轮进口温度、涡轮出口温度、涡轮进口压力、涡轮出口压力、风扇进口温度、风扇出口温度、风扇进口压力、风扇出口压力、涡轮的转速等。上述物理量中，压力由压力传感器8～14测量，温度由温度传感器15～20(PT100热敏电阻)测量，涡轮的转速由接近传感器21探测并由光电传感器22采集。电动阀门23～28用于控制管道的开度。

图2是下位机柜的示意图。下位机29采用当前测试方面技术成熟、可靠、成本底、扩展方便、集成性好、市场占有率高的S7-200PLD。由S7-200PLD对ACM系统的参数据进行数据采集，对测试的物理量进行采集，把测试的物理量进行数模变换，变换成数字量。压力传感器8～14的输出为电流为4～20mA模拟量信号，电流模拟量由下位机29的扩展模块EM AM06-AI4/AQ2进行数模变换，变换成压力对应的数字量。温度传感器15～20感应的温度由下位机29的扩展模块EM AR04-AR4进行温度采集。光电传感器22采集涡轮转速后得到转速脉冲信号由下位机29的高速计数器计数，单位时间内的脉冲数即为涡轮的转速。对电动阀门23～28的控制是通过下位机29扩展模块的电流输出通道进行的，由下位机29输出的电流驱动电动阀门23～28。电动阀门23～28开度大小与控制电流成正比。

上位机30负担数据展现、人机对话、数据分析、数据存档工作。上位机采用普通微机实现，采用图形化的界面，人机对话方便，直接显示出测试系统的拓扑结构，各个电动阀门23～28在系统中的位置，各个电动阀门23～28在系统的功能，以及各电动阀门23～28的开度。测量参数及参数在系统中的测量位置一目了然。

上位机30与下位机29分工合作。上位机30和下位机29通讯使用RS485总线。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。