專利名稱：一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于PLC技術和PR0FIBUS總線技術的支持星座測試的地面 供配電測試系統(tǒng)，可作為衛(wèi)星星座等多星并行測試的地面供配電測試設備。
背景技術：
衛(wèi)星地面供配電測試系統(tǒng)是衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)中的重要設備之一，它通過脫落電 連接器以有線方式對衛(wèi)星進行供配電控制，對衛(wèi)星的重要參數(shù)進行狀態(tài)監(jiān)測，對脫落電連 接器的電脫離進行控制，滿足衛(wèi)星在各階段以及各種試驗場合的整星測試任務要求。衛(wèi)星 供配電測試系統(tǒng)的功能和性能直接影響著衛(wèi)星測試的質(zhì)量，對于保證衛(wèi)星整星測試的安全 可靠具有重要的意義。 隨著航天技術的發(fā)展，衛(wèi)星星座日益增多，通常要求在其研發(fā)和設計過程中多星 并行工作。在衛(wèi)星星座綜合測試過程中，同樣需要解決多星并行測試的問題。現(xiàn)有的供配電 測試系統(tǒng)存在一些不足之處一套地面供配電測試設備只能適用于一顆特定型號的衛(wèi)星， 通用性差；研制周期長，成本高；結構復雜，安裝和操作繁瑣；軟件功能不完善；不能滿足多 星同時測試的需要；難以迅速構建多星測試系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種接口統(tǒng)一、通用
性強、可擴展性好的基于PLC技術的支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)。 本實用新型的技術解決方案是一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，包括
控制計算機、通信卡以及N個通用供配電測試設備，N為衛(wèi)星星座中包含的衛(wèi)星數(shù)量；通信
卡置于控制計算機內(nèi)部，控制計算機通過通信卡接入總線并通過總線分別向N個通用供配
電測試設備發(fā)送測試控制指令；N個通用供配電測試設備分別通過各自的通信端口接入總
線，同時N個通用供配電測試設備還通過脫落電連接器與N顆待測試的星座衛(wèi)星相連，每個
通用供配電測試設備對應一顆星座衛(wèi)星；各通用供配電測試設備根據(jù)控制計算機傳來的測
試控制指令，對與其相連的星座衛(wèi)星的供配電系統(tǒng)和電源進行測試并將測試結果發(fā)送至控
制計算機。 所述的通用供配電測試設備包括PLC模塊、信號調(diào)理模塊和外圍接口電纜；PLC模 塊從控制計算機接收測試控制指令，根據(jù)所述測試控制指令輸出衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的 控制指令并送至信號調(diào)理模塊，同時PLC模塊還采集信號調(diào)理模塊送來的衛(wèi)星電源和供配 電系統(tǒng)的狀態(tài)信息并送至控制計算機；信號調(diào)理模塊位于PLC模塊和外圍接口電纜之間， 通過外圍接口電纜，信號調(diào)理模塊將PLC模塊的輸出信號進行電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送至衛(wèi)星電源 和供配電系統(tǒng)，同時將衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)發(fā)送來的狀態(tài)信號進行電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送至 PLC模塊，完成對衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的測試。 所述的信號調(diào)理模塊為模擬量隔離放大電路，包括集成隔離放大器Dl、電容Cl和 可調(diào)電位器RWl，集成隔離放大器Dl的信號輸入正端和信號輸入負端分別接外部輸入的模擬信號，集成隔離放大器D1的信號輸入正端和信號輸入負端之間接電容C1，可調(diào)電位器 RW1接至集成隔離放大器D1的放大倍率電阻輸入端用于調(diào)節(jié)集成隔離放大器D1的放大倍 數(shù)，集成隔離放大器D1的供電端接外部電源，經(jīng)放大后的模擬信號經(jīng)集成隔離放大器D1的 模擬信號輸出端向外部輸出。 所述的通信卡為Siemens公司的CP5611型通信卡。所述的總線為PR0FIBUS總線。 所述的PLC模塊為Siemens公司的S7-300系列模塊。 本實用新型與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于 1、本實用新型中控制計算機通過通信卡接入總線并通過總線分別向N個通用供
配電測試設備發(fā)送測試控制指令，各通用供配電測試設備根據(jù)控制計算機傳來的測試控制
指令，對與其相連的星座衛(wèi)星的供配電和電源系統(tǒng)進行測試，并將測試結果發(fā)送至控制計
算機，可以根據(jù)星座衛(wèi)星的數(shù)量配置對應量的通用供配電測試設備，可擴展性強，通用化和
模塊化程度高，便于迅速構建衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)，方便的實現(xiàn)多星并行測試； 2、本實用新型通用供配電測試設備采用PLC模塊從控制計算機接收測試控制指
令，根據(jù)測試控制指令輸出衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的控制指令并送至信號調(diào)理模塊，同時
PLC模塊還采集信號調(diào)理模塊送來的衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的狀態(tài)信息并送至控制計算
機，通過PLC模塊內(nèi)部的不同模i央，實現(xiàn)對不同類型的數(shù)字和模擬信號的處理，操作方便，
接口統(tǒng)一，可擴展性、通用化和模塊化程度高； 3、本實用新型信號調(diào)理模塊采用集成隔離放大器進行搭建，通過控制可調(diào)電位器 來實現(xiàn)放大倍數(shù)的調(diào)整，從而實現(xiàn)對衛(wèi)星輸入給PLC模塊模擬量的隔離放大，結構簡單、性 能可靠； 4、本實用新型采用PR0FIBUS總線進行通信連接，接口統(tǒng)一、可靠性高、現(xiàn)場組態(tài) 快速方便。

圖1為本實用新型地面供配電測試系統(tǒng)的結構圖； 圖2為本實用新型單個通用供配電測試設備硬件接口圖； 圖3為本實用新型信號調(diào)理模塊中模擬量隔離放大電路原理圖； 圖4為本實用新型地面供配電測試系統(tǒng)軟件功能框圖。
具體實施方式如圖1所示，為本實用新型地面供配電測試系統(tǒng)的結構圖。本系統(tǒng)包含1臺控制計 算機、通信卡和多套通用供配電測試設備?？刂朴嬎銠C作為主工作站，通過CP5611 (Siemens 公司)通信卡接入PROFIBUS總線，位于衛(wèi)星測試現(xiàn)場的多套PLC通用供配電測試設備通過 各自的通信端口接入PR0FIBUS總線。通用供配電測試設備的數(shù)量應與衛(wèi)星星座中包含的 衛(wèi)星數(shù)量相同或者與需要并行測試的衛(wèi)星數(shù)量相同，每個通用供配電測試設備對應一顆待 測試衛(wèi)星。根據(jù)衛(wèi)星數(shù)量，在測試現(xiàn)場配置相應數(shù)量的通用供配電測試設備，并分配不同的 可修改的站地址，完成與其對應衛(wèi)星的監(jiān)控。通過不同的站地址，控制計算機通過PROFIBUS 總線將不同PLC通用供配電測試設備的控制命令輸出，控制多套PLC通用供配電測試設備， 對衛(wèi)星進行供配電控制，對衛(wèi)星的重要參數(shù)進行狀態(tài)監(jiān)測。每套通用供配電測試設備具有各自的站地址，能夠獨立工作，設備間可以互換，實現(xiàn)了設備級的通用性。各通用供配電測 試設備具備PROFIBUS總線接口 ，與遠程工業(yè)控制計算機通信，完成衛(wèi)星狀態(tài)參數(shù)采集，執(zhí) 行供配電控制輸出。另外，控制計算機可以通過TCP/IP協(xié)議通過以太網(wǎng)直接連入衛(wèi)星電測 間綜合測試網(wǎng)絡，這樣能夠向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫廣播供配電測試設備參數(shù)信息，接收并執(zhí)行主測 試計算機(MTP)發(fā)來的測試控制命令。 如圖2所示，為本實用新型通用供配電測試設備的結構圖。每套通用供配電測試 設備包含PLC模塊(含中央控制單元CPU、數(shù)字量輸入模塊DI、數(shù)字量輸出模塊D0、模擬量 輸入模塊AI、PLC用電源模塊PS、PROFIBUS總線接口 )、信號調(diào)理模塊和外圍接口電纜。PLC 模塊通過PROFIBUS總線從控制計算機接收測試控制指令，根據(jù)所述測試控制指令輸出衛(wèi) 星電源和供配電系統(tǒng)的控制指令并送至信號調(diào)理模塊，同時PLC模塊還采集信號調(diào)理模塊 送來的衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的狀態(tài)信息并送至控制計算機。信號調(diào)理模塊位于PLC模塊 和外圍接口電纜之間，通過外圍接口電纜，信號調(diào)理模塊將PLC模塊的輸出信號進行電平 轉(zhuǎn)換后發(fā)送至衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)，同時將衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)發(fā)送來的狀態(tài)信號進 行電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送至PLC模塊，從而完成對衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的測試。 衛(wèi)星上的數(shù)字量輸出信號，包含遙控自檢甲、遙控自檢乙、解鎖等，經(jīng)固態(tài)繼電器 進入PLC的數(shù)字量輸入模塊DI 。固態(tài)繼電器選用歐姆龍公司的G3TA-IDZR02S，其輸入電壓 為4 32V，輸入控制電流5mA以下，動作時間0. 5ms以下。該類型固態(tài)繼電器輸入控制電 流小，與普通的電磁繼電器和磁力開關相比，具有無機械噪聲開關速度快、體積小、重量輕、 壽命長、工作可靠的特點。 衛(wèi)星上的數(shù)字量輸入信號，包含電池通、電池斷、姿控通、姿控斷、解鎖復位，由PLC 的數(shù)字量輸出模塊DO發(fā)出并經(jīng)電磁繼電器控制。電磁繼電器選用歐姆龍公司的G2R-2-SND 24DC，其輸入電壓為5 30V，最大負載電流5A。 衛(wèi)星上的模擬量輸出信號，包含電池電壓、負載電流、母線電壓、放電模塊電壓，經(jīng)
隔離放大器進入PLC的模擬量輸入模塊AI 。隔離放大器選用康寶萊Combine 664AF/4,其
輸入電壓為0 IOV，輸出電壓為0 IOV，供電電壓為12V。隔離放大器供電電源模塊選用
朝陽電源4NIC-DC12，其輸入電壓為5 30V，輸出為+12V/0. 5A和-12V/0. 5A。 PLC模塊根據(jù)接收到的測試控制指令，控制其DO模塊的數(shù)字量輸出，采集DI模塊
的數(shù)字量輸入和AI模塊的模擬量輸入，從而對與其相連的星座衛(wèi)星的供配電和電源系統(tǒng)
進行測試。 通用供配電測試設備內(nèi)部PLC模塊選擇如下 (1)中央控制單元CPU選用CPU 313C-2 DP，該型號的CPU是Siemens公司S7-300 系列PLC系統(tǒng)中帶有集成DI/DO和PROFIBUS-DP接口的緊湊型CPU模塊。 (2)擴展了 SM 323 :DI 16/DO 16X24 VDC/0. 5A的DI/DO模±央，該模土央包含16路 DI/DO通道，均為隔離輸入輸出，額定電壓24V。 (3)模擬量輸入模塊AI選擇2塊SM 331 :AI 8X 12位模塊。每個該類型模塊具 有4組共8個通道，每個通道組測量范圍可選，精度可選(這里設定12位精度)，輸入電壓 范圍-10 +1(^，額定電壓24V。 (4)根據(jù)負載功率需要，選用PS307(5A)電源模塊為PLC各模塊供電，PS307電源 模塊輸入電壓為120/230V的交流電，輸出電壓為24V直流電，具有防短路和開路保護功能。
5[0029] 設備用電源模塊采用朝陽雙路28V/2A、28 36V可調(diào)/5A電源，產(chǎn)生設備工作所 需要的電源電壓，為繼電器、隔離放大器、脫落電連接器提供供電電源，其輸入為220V交流 電，輸出電壓為分別為28V、28 36V可調(diào)電壓。 如圖3所示，為通用供配電測試設備中信號調(diào)理模塊的結構圖。信號調(diào)理模塊用 于實現(xiàn)衛(wèi)星輸入給PLC模塊的模擬量的隔離放大，包括集成隔離放大器Dl、電容Cl和可調(diào) 電位器RW1。集成隔離放大器D1的信號輸入正端101和信號輸入負端102分別接外部輸入 的模擬信號，集成隔離放大器D1的信號輸入正端101和信號輸入負端102之間接電容C1， 可調(diào)電位器RWl接至集成隔離放大器Dl的放大倍率電阻輸入端105和106，用于調(diào)節(jié)集成 隔離放大器D1的放大倍數(shù)，集成隔離放大器D1的供電端接外部電源，經(jīng)放大后的模擬信號 經(jīng)集成隔離放大器Dl的模擬信號輸出端103和104向外部輸出。隔離放大器Dl具有隔離 和信號放大功能，通過調(diào)解RWl即可調(diào)整該電路的放大倍數(shù)。 如圖4所示，為本實用新型地面供配電測試系統(tǒng)軟件功能框圖。本實用新型的PLC 模塊硬件組態(tài)采用STEP 7開發(fā)，并將硬件組態(tài)信息下載到PLC的CPU模塊。在控制計算機 上，利用WinCC軟件進行整體硬件組態(tài)和控制軟件組態(tài)，提供圖形化操作和顯示的人機交 互界面。組態(tài)軟件WinCC采用觸發(fā)機制，組態(tài)了完善的功能。在WinCC軟件中，利用其圖形 編輯器創(chuàng)建并編輯各個功能畫面，包括每個型號衛(wèi)星的主控制畫面、數(shù)據(jù)歸檔畫面、報警記 錄畫面、衛(wèi)星型號選擇畫面，每個畫面中都配置功能按鈕，實現(xiàn)不同功能畫面的選擇切換。 在每個畫面中，利用"按鈕"控件實現(xiàn)各個操作功能(如電池通、姿控斷)、利用"輸入輸出 域"輸出模擬量數(shù)據(jù)信息(如母線電壓、負載電流)、利用"圓"和"矩形"對象進行數(shù)字量 開關顯示(如電池通斷狀態(tài)、姿控通斷狀態(tài))、使用"變量記錄"組件進行各個過程值的歸 檔、使用"報警記錄"組件組態(tài)變量報警記錄。系統(tǒng)的變量統(tǒng)一由"變量管理"組件創(chuàng)建管 理。軟件具備了多星界面選擇、控制輸出、實時顯示、數(shù)據(jù)歸檔、報警記錄、冗余備份功能；通 過PROFIBUS接口實現(xiàn)與底層PLC的通信；通過OPC進行網(wǎng)絡鏈接，接入電測間綜合測試網(wǎng)， 接收外部命令，對外廣播數(shù)據(jù)信息。多星界面選擇功能可以在任意界面切換到需要監(jiān)控的 衛(wèi)星界面；控制輸出將控制信息通過PROFIBUS總線傳送到PLC通用供配電測試設備，執(zhí)行 控制操作；實時顯示通過PROFIBUS總線顯示PLC通用供配電測試設備采集到的衛(wèi)星狀態(tài)信 息；數(shù)據(jù)歸檔實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的歸檔，查詢測試數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)的實時歸檔及趨勢 分析；報警記錄將超門限參數(shù)和數(shù)值加以記錄。 本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領域技術人員的公知技術。
權利要求一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，其特征在于包括控制計算機、通信卡以及N個通用供配電測試設備，N為衛(wèi)星星座中包含的衛(wèi)星數(shù)量；通信卡置于控制計算機內(nèi)部，控制計算機通過通信卡接入總線并通過總線分別向N個通用供配電測試設備發(fā)送測試控制指令；N個通用供配電測試設備分別通過各自的通信端口接入總線，同時N個通用供配電測試設備還通過脫落電連接器與N顆待測試的星座衛(wèi)星相連，每個通用供配電測試設備對應一顆星座衛(wèi)星；各通用供配電測試設備根據(jù)控制計算機傳來的測試控制指令，對與其相連的星座衛(wèi)星的供配電系統(tǒng)和電源進行測試并將測試結果發(fā)送至控制計算機。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，其特征在于所 述的通用供配電測試設備包括PLC模塊、信號調(diào)理模塊和外圍接口電纜；PLC模塊從控制計 算機接收測試控制指令，根據(jù)所述測試控制指令輸出衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的控制指令并 送至信號調(diào)理模塊，同時PLC模塊還采集信號調(diào)理模塊送來的衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的狀 態(tài)信息并送至控制計算機；信號調(diào)理模塊位于PLC模塊和外圍接口電纜之間，通過外圍接 口電纜，信號調(diào)理模塊將PLC模塊的輸出信號進行電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送至衛(wèi)星電源和供配電系 統(tǒng)，同時將衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)發(fā)送來的狀態(tài)信號進行電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送至PLC模塊，完 成對衛(wèi)星電源和供配電系統(tǒng)的測試。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，其特征在于所 述的信號調(diào)理模塊為模擬量隔離放大電路，包括集成隔離放大器Dl、電容CI和可調(diào)電位器 RW1，集成隔離放大器D1的信號輸入正端(101)和信號輸入負端(102)分別接外部輸入的 模擬信號，集成隔離放大器D1的信號輸入正端(101)和信號輸入負端(102)之間接電容 C1，可調(diào)電位器RW1接至集成隔離放大器D1的放大倍率電阻輸入端(105U06)用于調(diào)節(jié)集 成隔離放大器D1的放大倍數(shù)，集成隔離放大器D1的供電端接外部電源，經(jīng)放大后的模擬信 號經(jīng)集成隔離放大器D1的模擬信號輸出端(103、 104)向外部輸出。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，其特征在于 所述的通信卡為Siemens公司的CP5611型通信卡。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，其特征在于 所述的總線為PR0FIBUS總線。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，其特征在于 所述的PLC模塊為Siemens公司的S7-300系列模塊。
專利摘要一種支持星座測試的地面供配電測試系統(tǒng)，包括控制計算機、通信卡以及N個通用供配電測試設備，N為衛(wèi)星星座中的衛(wèi)星數(shù)量。通信卡置于控制計算機內(nèi)部，控制計算機通過通信卡接入總線并通過總線分別向N個通用供配電測試設備發(fā)送測試控制指令。通用供配電測試設備分別通過各自的通信端口接入總線，同時N個通用供配電測試設備還通過脫落電連接器與N顆待測試的星座衛(wèi)星相連，每個通用供配電測試設備對應一顆星座衛(wèi)星。各通用供配電測試設備根據(jù)控制計算機傳來的測試控制指令，對與其相連衛(wèi)星的供配電和電源系統(tǒng)進行測試，并將測試結果發(fā)送至控制計算機。本實用新型具有設備接口統(tǒng)一，可擴展性、通用化和模塊化程度高的特點，方便星座衛(wèi)星的測試。
文檔編號G05B19/418GK201464628SQ200920110360
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月23日 優(yōu)先權日2009年7月23日
發(fā)明者劉曉, 姬云龍, 王建軍, 陳逢田, 馬楠 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司