專利名稱：一種衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度控制方法，特別是涉及一種衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣 過程的溫度控制方法。
背景技術(shù)：
目前衛(wèi)星檢漏過程中，貯箱(氣瓶)的充氣完全靠手動控制，因此貯箱(氣瓶)的 溫度控制方法也一直是“現(xiàn)場人工手動控制方法”。衛(wèi)星貯箱(氣瓶)在檢漏充氣過程中，溫度具有難以確定的“慣性”，即當充氣停 止時，溫度仍然繼續(xù)變化(升高)一段時間后才會停止，而且，這個“一段時間”是很難確定 的?，F(xiàn)場人工手動控制方法完全依靠操作者的經(jīng)驗或主觀意愿來進行控制，一般根據(jù)經(jīng)驗 提前停止充氣，以防止因為“溫度慣性”而造成的溫度超限；這種方法雖然簡單，但卻有著很 大的不確定性和安全隱患，稍有不慎，就會造成溫度超限，分析其原因，主要是由于手動控 制依靠的完全是經(jīng)驗，而且與操作者、操作方法、充氣設(shè)備、產(chǎn)品特點等諸多因素有關(guān)，具有 很大的不確定性和安全隱患。隨著航天產(chǎn)業(yè)化進程的加快，衛(wèi)星批生產(chǎn)的要求日益嚴峻，目前的現(xiàn)場人工手動 控制方法在一定程度上雖然可以實現(xiàn)衛(wèi)星貯箱(氣瓶)的檢漏充氣，但由于其固有的人為 不確定性和安全隱患，而且需要現(xiàn)場時刻有人值守，在人力資源、時間效率等方面的矛盾也 日漸突出。為了能夠更加有效的解決衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏充氣過程中的溫度控制問題，本 發(fā)明人通過對衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏充氣過程的深入細致的研究和實驗，最終發(fā)現(xiàn)對于衛(wèi) 星貯箱(氣瓶)檢漏充氣過程的溫度控制，主要就是控制充氣速度，而對于“溫度慣性”，也 就是“溫度遲滯系統(tǒng)”的控制問題這樣的國際性難題，通過適當控制充氣速度，并結(jié)合實驗 數(shù)據(jù)完全可以實現(xiàn)溫度控制的目的，并有效的解決了“溫度慣性”問題；以這個思路為基礎(chǔ)， 本發(fā)明人提出了一種衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程溫度控制方法。這種衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程溫度控制方法是根據(jù)單位時間內(nèi)工件溫 度的變化情況來調(diào)節(jié)工件的充氣速度，并且通過控制充氣速度的上限和溫度上限，從而實 現(xiàn)對工件溫度的控制，確保工件溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。這種控制方法可以完全自動進行衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控 制，無需有人值守，而且具有很高的可靠性、安全性和工作效率，在多顆衛(wèi)星的貯箱(氣瓶) 檢漏充氣過程中，安全、可靠、高效的完成了溫度控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制系 統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述控制系統(tǒng)進行衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動 充氣過程的溫度控制方法。
本發(fā)明所提供的衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制系統(tǒng)，包括溫度 采集單元、溫度控制單元、執(zhí)行單元和用戶界面，其中，溫度采集單元包括各種溫度傳感器 及溫度模塊；溫度控制單元包括PLC模塊及軟件；執(zhí)行單元包括電比例調(diào)壓閥、氣控閥及相 關(guān)伺服機構(gòu)；用戶界面包括上位機、觸摸屏及軟件，其中溫度采集單元至少由3個溫度傳感 器組成，用于采集氣源溫度、比例閥出口溫度和工件溫度，溫度傳感器量程應不小于工件溫 度的1. 5倍；溫度傳感器采集的模擬量信號輸入至溫度控制單元的AD模塊，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換 成相應的數(shù)字信號，通過PLC進行計算、分析和處理；經(jīng)過處理的溫度信號通過PLC控制執(zhí) 行單元的比例閥和氣控閥，進行溫度調(diào)節(jié)和閥門開關(guān)動作，完成溫度的控制；用戶界面為人 機交互式界面，用于進行參數(shù)設(shè)定、控制界面的顯示和控制、彈出窗口的顯示和操作，以及 數(shù)據(jù)處理工作。優(yōu)選地，所述溫度采集單元的工件溫度傳感器為MF501型互換式熱敏電阻。進一步地，所述的熱敏電阻，無需電源，可直接粘貼在衛(wèi)星貯箱(氣瓶)表面，不會 對衛(wèi)星造成任何電磁方面的干擾；同型號不同的電阻具有良好的互換性；安裝、使用方便。本發(fā)明所提供的衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制方法，包括溫度 控制參數(shù)設(shè)定、溫度采集和溫度控制的方法。其特征在于，根據(jù)單位時間內(nèi)工件溫度的變化 情況來調(diào)節(jié)工件的充氣速度，并且通過控制充氣速度的上限和溫度上限，從而實現(xiàn)對工件 溫度的控制，確保工件溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。上述的衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制方法，具體包括以下步 驟1)溫度控制參數(shù)設(shè)定根據(jù)工件溫度要求，通過用戶界面設(shè)置工件溫度參數(shù)；2)溫度采集通過溫度采集單元采集溫度傳感器的模擬量；3)溫度控制溫度模擬量通過溫度采集單元的溫度模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并輸出至 溫度控制單元的PLC模塊，通過PLC軟件對溫度信號進行處理，計算單位時間內(nèi)工件溫度的 變化量；并根據(jù)變化情況控制執(zhí)行單元進行充氣速度的調(diào)節(jié)，從而達到控制工件溫度的目 的，確保工件最終溫度不超過設(shè)定值Ts。其中，在步驟3)中，當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量小于AT1時，增加電比例調(diào) 壓閥開度AV1，開度逐漸增加，單位時間內(nèi)工件溫度的變化量也逐漸增大；當單位時間內(nèi)工 件溫度的變化量大于Δ \時，電比例調(diào)壓閥開度不再增加，但充氣過程還在繼續(xù)，單位時 間內(nèi)工件溫度的變化量還在繼續(xù)增大；當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量大于ΔΤ2(ΔΤ2 > AT1)時，減小電比例調(diào)壓閥開度Δν2(Δν2< Δ V1),開度開始逐漸減小，單位時間內(nèi)工件溫 度的變化量也開始逐漸減小，依次類推進行溫度控制。其中，在步驟幻中，比例閥開度有上限限制，根據(jù)不同的工件要求設(shè)定不同的上 限值，例如工件設(shè)定壓力為2. OMPa (表壓)，上限值一般為2. 5MPa (表壓)。其中，在步驟幻中，根據(jù)單位時間內(nèi)工件溫度的變化量，確定工件溫度的上限 T0(因為溫度的慣性作用，T0 < Ts)，例如當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量小于AT1時，T0 =95% Ts ；當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量大于AT1時，Ttl = 92% Ts ；當單位時間內(nèi)工件 溫度的變化量大于Δ T2時，T0 = 90% Ts。其中，在步驟幻中，當工件溫度達到上限值Ttl后，工件充氣過程自動停止，工件溫 度會逐漸下降，當溫度下降Δ Th后，充氣過程重新開始。ATh由用戶根據(jù)工件實際情況進行設(shè)置。本發(fā)明所提供的控制系統(tǒng)和控制方法適用于衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程 的溫度控制，同時對于其它類似工件進行自動充氣時的溫度控制也同樣適用。本發(fā)明所提 供控制系統(tǒng)和控制方法解決了衛(wèi)星貯箱(氣瓶)充氣過程中人工手動控制溫度時完全依靠 經(jīng)驗進行控制的不確定性和安全隱患，同時，也有效的避免了充氣過程中“溫度慣性”所帶 來的極大的不確定性。本發(fā)明技術(shù)方案的特點包括1.本發(fā)明首次實現(xiàn)了衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制。2.本發(fā)明采用MF501型互換式熱敏電阻進行溫度采集。3.本發(fā)明根據(jù)單位時間內(nèi)工件溫度的變化情況來自動調(diào)節(jié)工件的充氣速度，并且 通過控制充氣速度的上限和溫度上限，從而實現(xiàn)溫度控制，確保工件溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。


圖1為本發(fā)明的衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的具體實施方式
，下面通過具體實施方式
對本 發(fā)明的所述內(nèi)容作進一步的闡明。當然，描述下列具體實施方式
只為示例本發(fā)明的不同方 面的內(nèi)容，而不應理解為限制本發(fā)明范圍。本發(fā)明的原理如下溫度采集單元通過工件上的MF501型互換式熱敏電阻采集 工件溫度(模擬量)，經(jīng)溫度模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸入PLC，通過PLC程序算法對溫度信 號進行計算和處理，同時，通過用戶界面輸入相關(guān)設(shè)定參數(shù)(如工件設(shè)定溫度Ts，溫度閾值 ATh等)給PLC，PLC根據(jù)以上信息控制執(zhí)行單元進行壓力控制，實現(xiàn)工件自動充氣過程的 溫度控制。對于控制過程具體來說，工件自動充氣開始后，工件溫度開始上升，溫度采集單元 對工件的溫度時時進行采集和處理，并將溫度信號輸入PLC，通過程序算法進行計算和處 理，當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量小于AT1時，PLC將控制執(zhí)行單元的電比例調(diào)壓閥增 加開度(增加充氣速度)，工件溫度上升的速度也相應增加；當單位時間內(nèi)工件溫度的變化 量大于AT1時，PLC將控制執(zhí)行單元的電比例調(diào)壓閥保持當前開度，此時工件的溫度仍然 會繼續(xù)上升，但上升的速度會逐漸減小，當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量大于ΔΤ2(ΔΤ2 > AT1)時，PLC將控制執(zhí)行單元的電比例調(diào)壓閥減小開度，此時，工件溫度上升的速度將進 一步的減小，當工件溫度減小到單位時間內(nèi)工件溫度的變化量小于ΔΤ2并大于AT1時，比 例閥開度不再減小，而保持當前開度，工件溫度上升的速度將繼續(xù)減小，當減小至單位時間 內(nèi)工件溫度的變化量小于AT1時，比例閥的開度又開始增加，依次類推，實現(xiàn)工件的溫度控 制。另外，為了確保工件的安全，在溫度控制過程中，根據(jù)不同工件的壓力要求，比例 閥的開度設(shè)置了上限值，因此在一定程度上也起到了控制溫度上升速度的作用。同時，PLC程序還可以根據(jù)單位時間內(nèi)工件溫度的變化量，確定工件溫度的上限 T0(因為溫度的慣性作用，T0 < Ts)，例如當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量小于AT1時，T0 =95% Ts ；當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量大于AT1時，Ttl = 92% Ts ；當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量大于Δ T2時，T0 = 90% Ts。最后，當工件溫度達到上限值Ttl后，工件充氣過程自動停止，工件溫度會逐漸下 降，當溫度下降Δ Th(溫度閾值)后，充氣過程重新開始。ATh由用戶根據(jù)工件實際情況進 行設(shè)置。由以上說明可知，本發(fā)明所提供的溫度控制系統(tǒng)和控制方法可以完全自動進行衛(wèi) 星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制，操作流程簡單、操作界面友好，整個控制過 程無需有人值守，溫度控制具有很高的可靠性、安全性和工作效率，可以適用于所有衛(wèi)星貯 箱(氣瓶)充氣過程的溫度控制，以及其它相關(guān)行業(yè)有溫度要求的壓力容器充氣過程的溫 度控制。盡管上文對本發(fā)明的具體實施方式
進行了詳細的描述和說明，但應該指明的是， 我們可以對上述實施方式進行各種改變和修改，但這些都不脫離本發(fā)明的精神和所附的權(quán) 利要求所記載的范圍。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星貯箱或氣瓶的檢漏自動充氣過程的溫度控制系統(tǒng)，包括溫度采集單元、溫 度控制單元、執(zhí)行單元和用戶界面，其中，溫度采集單元包括各種溫度傳感器及溫度模塊； 溫度控制單元包括PLC模塊及軟件；執(zhí)行單元包括電比例調(diào)壓閥、氣控閥及相關(guān)伺服機構(gòu)； 用戶界面包括上位機、觸摸屏及軟件，其中，溫度采集單元至少由3個溫度傳感器組成，用 于采集氣源溫度、比例閥出口溫度和工件溫度，溫度傳感器量程應不小于工件溫度的1.5 倍；溫度傳感器采集的模擬量信號輸入至溫度控制單元的AD模塊，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成相應的 數(shù)字信號，通過PLC進行計算、分析和處理；經(jīng)過處理的溫度信號通過PLC控制執(zhí)行單元的 比例閥和氣控閥，進行溫度調(diào)節(jié)和閥門開關(guān)動作，完成溫度的控制；用戶界面為人機交互式 界面，用于進行參數(shù)設(shè)定、控制界面的顯示和控制、彈出窗口的顯示和操作，以及數(shù)據(jù)處理 工作。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度采集單元的工件溫度傳 感器為MF501型互換式熱敏電阻。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，熱敏電阻無需電源，可直接粘貼在 衛(wèi)星貯箱或氣瓶表面，不會對衛(wèi)星造成任何電磁方面的干擾。
4.一種衛(wèi)星貯箱或氣瓶的檢漏自動充氣過程的溫度控制方法，包括溫度控制參數(shù)設(shè) 定、溫度采集和溫度控制的方法。其特征在于，根據(jù)單位時間內(nèi)工件溫度的變化情況來調(diào)節(jié) 工件的充氣速度，并且通過控制充氣速度的上限和溫度上限，從而實現(xiàn)對工件溫度的控制， 確保工件溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的溫度控制方法，具體包括以下步驟1)溫度控制參數(shù)設(shè)定根據(jù)工件溫度要求，通過用戶界面設(shè)置工件溫度參數(shù)；2)溫度采集通過溫度采集單元采集溫度傳感器的模擬量，并通過溫度模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)子里；3)溫度控制溫度信號輸出至溫度控制單元的PLC模塊，通過PLC軟件對溫度信號進 行處理，計算單位時間內(nèi)工件溫度的變化量；并根據(jù)變化情況控制執(zhí)行單元進行充氣速度 的調(diào)節(jié)，從而達到控制工件溫度的目的，確保工件最終溫度不超過設(shè)定值Ts。
6.如權(quán)利要求5所述的溫度控制方法，在步驟3)中，當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量 小于AT1時，增加電比例調(diào)壓閥開度Δ V1,開度逐漸增加，單位時間內(nèi)工件溫度的變化量也 逐漸增大；當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量大于Δ \時，電比例調(diào)壓閥開度不再增加，但充 氣過程還在繼續(xù)，單位時間內(nèi)工件溫度的變化量還在繼續(xù)增大；當單位時間內(nèi)工件溫度的 變化量大于ΔΤ2時，減小電比例調(diào)壓閥開度Δ V2,開度開始逐漸減小，單位時間內(nèi)工件溫度 的變化量也開始逐漸減小，依次類推進行溫度控制。
7.如權(quán)利要求5所述的溫度控制方法，在步驟3)中，比例閥開度有上限限制，根據(jù)不同 的工件要求設(shè)定不同的上限值，例如工件設(shè)定壓力為2. OMPa，上限值一般為2. 5MPa。
8.如權(quán)利要求5所述的溫度控制方法，在步驟；3)中，根據(jù)單位時間內(nèi)工件溫度的變 化量，確定工件溫度的上限Ttl，T0 < Ts,當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量小于AT1時，T0 = 95% Ts ；當單位時間內(nèi)工件溫度的變化量大于AT1時，Ttl = 92% Ts ；當單位時間內(nèi)工件溫 度的變化量大于Δ T2時，Ttl = 90% Ts。
9.如權(quán)利要求5所述的溫度控制方法，在步驟；3)中，當工件溫度達到上限值Ttl后，工 件充氣過程自動停止，工件溫度會逐漸下降，當溫度下降A(chǔ)Th后，充氣過程重新開始。ATh由用戶根據(jù)工件實際情況進行設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制系統(tǒng)，包括溫度采集單元、溫度控制單元、執(zhí)行單元和用戶界面，其中，溫度采集單元包括各種溫度傳感器及溫度模塊；溫度控制單元包括PLC模塊及軟件；執(zhí)行單元包括電比例調(diào)壓閥、氣控閥及相關(guān)伺服機構(gòu)；用戶界面包括上位機、觸摸屏及軟件。本發(fā)明也提供了一種衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制方法。該系統(tǒng)和方法適用于衛(wèi)星貯箱(氣瓶)檢漏自動充氣過程的溫度控制，同時對于其它類似工件進行自動充氣時的溫度控制也同樣適用。該系統(tǒng)和方法解決了衛(wèi)星貯箱(氣瓶)充氣過程中人工手動控制溫度時完全依靠經(jīng)驗進行控制的不確定性和安全隱患，同時，也有效的避免了充氣過程中“溫度慣性”所帶來的極大的不確定性。
文檔編號G05D23/19GK102116699SQ20091021714
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者喻新發(fā), 師立俠, 洪曉鵬, 鐘亮 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所