авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ

КОСМОНАВТИКА

Система управления

створками укрытия телескопа

наземного оптико-лазерного

центра

Евгений Гришин, Владимир Потапов, Владимир Тружеников, Алексей Тимофеев,

Алексей Павлов, Валерий Яковлев

В статье рассматривается техническое решение для системы управления створками укрытия телескопа наземного оптико-лазерного центра, расположенного в Алтайском крае. Пояснены особые требования проекта и изложены основные принципы построения этой системы. Обосновано использование в качестве аппаратной базы изделий отечественного производителя – компании FASTWEL.

ПРОБЛЕМЫ мического мусора. Это могут быть как ского хребта. По суммарному времени ЭКОЛОГИИ фрагменты ступеней, так и закончив- ясной погоды место, занимаемое КОСМОСА шие свой рабочий цикл космические АОЛЦ, одно из лучших на территории Трудно представить современную аппараты, которые необходимо фикси- РФ. Здесь количество ясных ночных жизнь без такой составляющей, как ровать и учитывать при планировании часов в году составляет 1400, количе космос.

орбит рабочих аппаратов. Для целей ство ясных ночей в году – 160, а с учё Давно прошла космическая гонка ам слежения за космическими объектами том полуясных ночей, пригодных для биций, и наступила эпоха коммерче на Земле создаются стационарные стан- наблюдения за космическими объек ского использования достижений в об ции слежения, как, например, Алтай- тами, количество рабочих ночей дохо ласти ракетостроения и космонавтики.

ский оптико-лазерный центр. дит до 240, примерно поровну распре Можно назвать такие сферы, как циф деляясь между зимой и летом.

ровая связь, телевидение, метеороло ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ АОЛЦ состоит из двух наземных оп гия, глобальная система определения АЛТАЙСКИМ ОПТИКО- тико-лазерных систем (НОЛС) и объ местоположения, которые дали новый ектов инфраструктуры.

импульс для совершенствования техно- ЛАЗЕРНЫМ ЦЕНТРОМ Первая НОЛC (рис. 1) вместе с объ логий запуска ракетоносителей в части Алтайский оптико-лазерный центр ектами инфраструктуры введена в экс обеспечения надёжности и минимиза- (АОЛЦ) расположен в Змеиногорском плуатацию в 2004 году. Она имеет теле ции стоимости за килограмм полезной районе Алтайского края на границе скоп траекторных измерений (ТТИ) с нагрузки. Надо сказать, что эти показа- Предалтайской равнины и Колыван тели для отечественных носителей наи более оптимальны, в связи с чем многие страны, предполагающие выводить спутники на орбиту, отдают предпочте ние российским космическим транс портным системам. Но «рабочий» кос мос – это не только старты ракет, а и большая сеть инфраструктуры на Зем ле, призванная обеспечивать весь цикл жизни космических аппаратов. В част ности, с увеличением числа спутников вокруг Земли появилась проблема, свя занная с необходимостью отслеживать космические объекты и предупреждать возможные столкновения своевремен ной корректировкой орбиты. Кроме действующих спутников, в космосе су 20 ществует достаточное количество кос- Рис. 1. Первая очередь Алтайского оптико-лазерного центра www.cta.ru СТА 3/ © СТА-ПРЕСС СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ/КОСМОНАВТИКА пластиков и других высо котехнологичных мате риалов, упрощающих кон струкцию и снижающих вес. Поэтому повсеместно была использована до ступная листовая низколе гированная сталь с нанесе нием слоя теплоизоляции, что привело к весу укрытия порядка 150 т. Проблема сборки, отработки и пере возки наземным транспортом этого Рис. 3. Вид второй очереди АОЛЦ (проект) крупногабаритного сооружения была решена разбивкой на сборочные еди ницы, удовлетворяющие транспорт ным габаритам, с проведением конт Рис. 2. Телескоп траекторных измерений рольных сборок на предприятиях-из первой очереди АОЛЦ готовителях (рис. 5).

В целом создание комплекса вы диаметром главного зеркала 0,6 м и числительных и управляющих лазерный дальномер (рис. 2). ТТИ средств, обеспечивающего реализа используется для траекторного и цию всей функциональности опти фотометрического контроля на эта ко-лазерных систем, представляет пах запуска и выведения на целевые сложнейшую инженерную задачу. Под орбиты (в том числе на геостацио ход к решению этой задачи достаточно нарные) новых космических аппаратов традиционен и строится на базе сово (КА), а также для контроля развёртыва купности решений более простых и чёт ния и функционирования КА на орби- Рис. 4. Трёхмерная модель компоновки ко формализованных задач в рамках со тах. Лазерный дальномер работает по створок и подкупольной инфраструктуры ответствующих подсистем. В нашей космическим аппаратам LAGEOS, обслуживания и управления статье мы рассмотрим одну из таких ГЛОНАСС и другим, оснащённым ла подсистем – систему управления створ зерными ретрорефлекторами. приводится в движение отдельной па ками укрытия.

Начало эксплуатации второй НОЛС рой гидроцилиндров и может поворачи (рис. 3) планируется в 2012 году. Она ваться независимо от остальных (рис. 4).

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ будет иметь оптический телескоп с Особенности конструкции купола диаметром главного зеркала 3,12 м. обусловлены необходимостью его пол- СТВОРКАМИ УКРЫТИЯ Система в основном будет использо- ного раскрытия в течение пяти минут в ТЕЛЕСКОПА ваться для получения детальных изоб- заданный момент времени для обес- Для управления створками укрытия ражений низкоорбитальных КА. печения последующего непрерывного создана система управления, в которую В целом АОЛЦ предназначен для ре- наблюдения космических объектов в входят АРМ оператора, промышленные шения широкого круга задач, связан- верхней полусфере. Купол также обес- контроллеры, исполнительные устрой ных с использованием и исследованием печивает защиту оборудования в усло- ства гидросистемы, линии связи и сред космического пространства, в том чис- виях континентального климата: при ства для определения состояния объекта ле решаемых Федеральным космиче- сильном ветре, снежных буранах, тем- управления (рис. 6). В этой системе ским агентством в рамках деятельности пературе до минус 50°С в зимнее время управления контроллеры распределены Межагентского координационного ко- года и при значительных перепадах на три уровня соподчинения. К верхне митета по космическому мусору в ча- дневной и ночной температуры весной му уровню относится контроллер в со сти обнаружения и определения коор- и осенью. Конструк динат его фрагментов в целях преду- ция купола имеет теп преждения об опасных сближениях лоизоляцию и уплот этих фрагментов с действующими ап- нения в подвижных паратами, в том числе с МКС. сочленениях, что поз воляет кондициони КОНСТРУКТИВНЫЕ ровать воздух в под купольном простран ОСОБЕННОСТИ УКРЫТИЯ стве. В связи с пере ТЕЛЕСКОПА стройкой оборонной Автоматизированное укрытие для те промышленности лескопа, имеющего высоту 8 м от пола и были ограничены оснащённого более чем трёхметровым возможности разра зеркалом, выполнено в виде трёхствор ботчиков укрытия в чатого купола в форме полусферы диа выборе композитов, Рис. 5. Одна из створок на заводском стапеле метром 20 м, каждая створка которого www.cta.ru СТА 3/ © СТА-ПРЕСС СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ/КОСМОНАВТИКА ставе АРМ управления укрытием для ВУК – вычислительный управляю Интерфейс Измеритель Рис. 6. Общая функциональная давления масла оператора в центре управления. На хода штока Датчик угла Выключатель схема управления укрытием дисплее оператора графически ото КВ – концевой выключатель;

Выключатель Датчики правый СЯ – соединительный ящик.

путевой бражаются состояние створок укры Условные обозначения:

Микроконтроллер тия, параметры гидросистемы и вир конечный ГЦ – гидроцилиндр;

ДУ – датчики углов;

полуось Правая ГЦ правый туальные органы управления укры Копир управляемый гидрозамок тием (рис. 7). АРМ имеет связь с рас щий комплекс;

г Дистанционно положенным в непосредственной Микроконтроллер Измеритель хода Интерфейс близости от него контроллером Датчики давления среднего уровня (пульт дистанцион штока СЯ КВ прав ного управления, или ПДУ) и ис масла =50° R10 м Нижняя створка Б пользует его как ретранслятор ко управляемый гидрозамок ~ 220 В, 50 Гц ГЦ левый манд и донесений о состоянии укры Ход ~ 1,3 м Выключатель Выключатель тия. Также ПДУ (рис. 8) дублирует ~1,0 м Дистанционно конечный путевой функции АРМ при пусконаладоч ных работах, регламентном обслу Узел заштыривания живании и в аварийных ситуациях.

Датчик угла Контроллер Копир С ПДУ связан промышленный кон ПMУ левый полуось троллер управления электрогидро Левая Кабели приводом (КЭГП), расположенный в подкупольном пространстве.

К КЭГП (рис. 9) подключены датчи Выключатель Датчики давления Интерфейс ~ 220 В, 50 Гц Измеритель хода штока ки углов и конечные выключатели Датчик угла Выключатель положения створок, а также каналы правый путевой масла в связи с контроллерами гидрообору Микроконтроллер дования и оборудования заштырива конечный полуось Блок управления заштыриванием Правая ГЦ правый управляемый гидрозамок ния створок. Для исключения недо Интерфейс RS Копир (БУЗ) пустимой скрутки створок купола Дистанционно при поворачивании их парой разне Микроконтроллер 10 СЯ ДУ Измеритель хода прав Интерфейс сённых гидроцилиндров на полуосях Датчики давления Интерфейс RS ~ 220 В, штока Интерфейс установлены шесть угловых датчи 50 Гц RS масла ков типа БВТО-100. Это позволяет б Кабели =100° R10 м КЭГП эффективно контролировать Створка верхняя управляемый гидрозамок Контроллер ЭГП ГЦ левый углы перекоса полуосей в допусти Узел заштыривания Выключатель Выключатель Ход ~ 1,3 м г СЯ ДУ лев ~1,5 м Углы и КВ конечный мых пределах ±30 угловых минут.

Дистанционно путевой в Непосредственно под куполом, в зо б не визуального наблюдения за поло а жением створок, размещён контрол Датчик угла Копир лер низшего уровня – пульт местно левый Интерфейс Интерфейс полуось го управления (ПМУ), предназна 4 RS RS Левая СТОП и ДУ ченный для ручного управления ку Кнопка полом при выполнении пусконалад ки и юстировки оборудования укры Датчики давления Интерфейс Гидростанция (Контроллер) Измеритель хода штока 75 кВт ~ 380 В, 50 Гц Датчик угла тия, проведении регламентных ра Выключатель Пульт правый ПОМЕЩЕНИЕ путевой масла бот, а также в аварийных ситуациях.

НАСОСНОЙ СТАНЦИИ Конструктивно он выполнен как Микроконтроллер Выключатель конечный ПДУ, отличаясь от него только про полуось Правая ГЦ правый Кабели управляемый гидрозамок Копир граммным обеспечением. Контрол леры ПДУ и КЭГП в основном вы СТОП и ДУ Дистанционно Микроконтроллер Измеритель хода Кнопка полнены на модулях семейства Интерфейс Датчики давления ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ MicroPC производства фирмы штока FASTWEL (Москва). При выборе масла ТЕЛЕСКОПОМ модуля процессора, как и всего тех =50° Нижняя створка А R10 м управляемый гидрозамок нического оборудования системы ГЦ левый Выключатель Выключатель управления, большое внимание уде Ход ~ 1,3 м СЯ КВ лев ~1,0 м конечный Дистанционно ВУК путевой лялось вопросам длительной доступ ности изделий на рынке, в связи с ~ 220 В, 50 Гц Контроллер чем выбор остановился на изделии Узел заштыривания ПДУ Датчик угла а Копир фирмы FASTWEL CPC108. Этот Интерфейс левый производительный одноплатный RS АРМ Кабели полуось КУПОЛ Левая компьютер построен на базе процес Кабели 22 сора AMD Geode LX 800 (500 МГц).

www.cta.ru СТА 3/ © СТА-ПРЕСС СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ/КОСМОНАВТИКА всех интерфейсных ка налов связи и всех внешних линий дис кретных входов/выхо дов, а также органов Рис. 7. Мнемосхема управления на дисплее АРМ управления типа тумблер/кнопка, уста новленных на пультах и заведённых на дискретные входы.

Это реализовано следующим образом.

В контроллерах ПДУ и КЭГП при менены модули ТВСОМ (FASTWEL), обеспечивающие их связь друг с дру гом и с контроллерами смежных си стем по интерфейсу RS-422. Для диаг ностики модулей ТВСОМ под ними на монтажных стойках установлены пе чатные платы собственной разработки, имеющие те же габариты, а также поса дочные отверстия и клеммные колодки соответствующего расположения для оптимизации электромонтажа. На этих платах установлены реле с питанием Рис. 8. Пульт дистанционного управления обмоток от источника 5 В либо 27 В, укрытием программно переключающие цепи TxD/RxD с разъёмов внешней связи друг на друга для обеспечения обмена контрольной посылкой при проведе нии диагностики.

Для приёма/выдачи дискретных сиг налов в контроллерах применены мо дули серий TBI-0/24, TBI-24/0C и TBI 16/8C (FASTWEL) с гальваноразвяз кой. Под каждым модулем TBI на мон тажных стойках установлены печатные платы собственной разработки (рис. 10), имеющие те же габариты, а также поса дочные отверстия и клеммные колодки соответствующего расположения для Рис. 9. Контроллер электрогидропривода минимизации проводных связей. Эта универсальная плата содержит 24 пары В целом вычислитель содержит не толь диодов, разделённых на три группы ко процессорную плату СРС108, но и («байты»), и резисторы подгрузки для платы ввода/вывода, установленные в компенсации токов утечки транзистор «корзину» с магистралью ISA. К отли ных ключей.

чиям этих контроллеров от их «собрать ев», традиционно собранных только на АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ покупных модулях, следует отнести на личие программно-аппаратных средств РЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИИ глубокой диагностики собственной ра- САМОКОНТРОЛЯ В СИСТЕМЕ ботоспособности. Принятые меры поз- На систему управления створками воляют провести контроль исправности укрытия возложена задача, которая за www.cta.ru СТА 3/ © СТА-ПРЕСС СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ/КОСМОНАВТИКА го периферийного модуля или канала ключается в строгом связи. Применённые средства диагно контроле входных сиг стики позволяют на стадии пускона налов с датчиков и ладки и в процессе дальнейшей экс формировании на ос плуатации оборудования в сложных и новании этой инфор конфликтных ситуациях быстро уста мации сигналов, выда новить истинные причины возникаю ваемых на исполни щих проблем.

тельные элементы.

Учитывая ответствен КРАТКИЕ ность данной задачи, в ВЫВОДЫ техническом решении Рассмотренный вариант реализации для системы уделяется системы управления створками укры особое внимание орга- тий телескопа наземного оптико-лазер низации автоматиче- ного центра обеспечивает чёткое вы ского контроля, максимально охваты- полнение возложенной на неё задачи и, Рис. 10. Модуль контроля каналов цепей вающего входные и выходные цепи. Во- что немаловажно, позволяет осуще управления и приёма сигналов просы автоматизации контроля реша- ствить протяжённый цикл сервисного граммно стимулировать подачу/снятие ются как продуманной схемотехникой, обслуживания, а в случае необходимо входного сигнала на дискретные входы так и соответствующей подпрограммой сти и модернизацию в рамках широкой модуля UNIO96-1 и оценивать исправ контроллера. номенклатуры выбранного форм-фак ность как самого модуля, так и органов При проведении диагностики конт- тора. Это достигнуто путём использова управления. Принцип проверки анало роллер программно стимулирует по- ния современной аппаратной базы, раз гичен ранее описанному контролю мо дачу/снятие входного сигнала на дис- работанной и произведённой в России дулей TBI.

кретные входы модулей TBI. В первом компанией FASTWEL. G Тест встроенной диагностики может цикле диагностики дополнительное ре запускаться как по кнопке на пульте, ле отключает общий провод питания Авторы – сотрудники так и автоматически при выключении «сухих» контактов датчиков состояния ОАО «НПК «СПП» (Москва), контроллера. По результатам теста вы объекта, после чего проводится про- ОАО «КБСМ» (г. Санкт-Петербург), даётся сообщение либо об исправности граммный опрос всех дискретных вхо- фирмы ПРОСОФТ проверяемого оборудования, либо об дов, которые должны быть неактивны. Телефон: (812) 448- отказе с идентификацией неисправно Во втором цикле диагностики дополни- E-mail: info@spb.prosoft.ru тельный ключ через цепи диодной раз вязки стимулирует все проверяемые дискретные входы, активное состояние HIRSCHMANN: которых последовательно считывается таторы с уникально гибкой конфигу ЛЕТ ГАРАНТИИ и проверяется контроллером. В резуль- Владелец торговой марки Hirsch- рируемой архитектурой, отвечающие тате диагностики неисправность опре- mann компания Belden улучшает усло- требованиям МЭК 61850);

деляется вплоть до отдельного дискрет- вия базовой гарантии на большинство G серия Octopus (серия коммутаторов ного входа в проверяемых модулях. Для изделий модельного ряда. Теперь вме- со степенью защиты IP67 для устранения ложного срабатывания дис- сто базовых 24 месяцев гарантии пре- эксплуатации вне распределитель кретных входов вследствие протекания доставляется срок в 60 месяцев (5 лет) ных шкафов в пыльных, влажных тока утечки дополнительного ключа на следующие серии и модели: средах);

подключается резистор, установленный G серия Spider (неуправляемые про- G беспроводные устройства BAT54, на плате контроля. мышленные коммутаторы Fast и Gi- BAT300 (промышленные точки до Аналогично производится проверка gabit Ethernet начального уровня);

ступа Wi-Fi с дальностью передачи дискретных выходов модулей TBI. Она G серия OpenRail (более 1000 модифи- до 20 км и скоростью до 300 Мбит/с);

также проходит в два цикла с использова- каций компактных промышленных G роутеры Eagle (межсетевые экраны в нием платы контроля и контроллера для коммутаторов с широким спектром промышленном исполнении для за поочерёдного программного подключе- применения);

щиты и сегментирования Ethernet ния/отключения, считывания и провер- G модульная серия MICE и Po wer - сетей).

ки состояния выходов. Отличие заклю- MICE (промышленные коммутато- Есть возможность также заказать чается только в том, что отключение пи- ры для отказоустойчивых сетей расширенную до 8 лет гарантию, про тания осуществляется в отношении ис- Ethernet и Real-time Ethernet с мо- сто выбрав соответствующий пункт в полнительных устройств объекта. дульной структурой, «горячим» ре- электронном конфигураторе устрой Для контроля исправности контакт- зервированием и широким набором ства на его Web-странице. Более дли ных органов управления на пультах, специализированных опций);

тельные сроки гарантии на изделия сигналы с которых принимаются моду- Hirschmann™ рассматриваются и пре G серия RSR (специализированные лем UNIO96-1 (FASTWEL), и самих доставляются по отдельному запросу.

коммутаторы для подстанций и дискретных входов этого модуля разра- На продукцию модельного ряда транспорта, удовлетворяющие стан ботана отдельная плата. Она содержит MACH102/104, MACH4000 базовый дартам МЭК 61850, EN50155);

24 пары диодов, разделённых на три срок гарантии не изменился и состав G коммутаторы MACH 1020/1030/ 24 группы («байты»), что позволяет про- ляет 24 месяца. G (стоечные отказоустойчивые комму www.cta.ru СТА 3/ © СТА-ПРЕСС

 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.