南极科考支撑装置主控系统的设计与实现

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1、东南大学硕士学位论文南极科考支撑装置主控系统的设计与实现姓名：谢蔚卿申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：魏海坤2012-04-09摘要南极科考支撑装置是我国首座独立研制的极端条件能源支撑装置，为自动天文观测和其他科学探测设备提供能源、科考数据存储、通信、远程监测与控制等支撑保障，打破了我国南极科考受制于人的尴尬局面。主控系统是支撑装置的现场控制中枢，执行现场监控和远程遥控等功能。本文详细介绍了主控系统的设计与实现。针对南极的特殊自然环境，首先介绍了主控系统的硬件选型，构建了以ControILogix、EWEB、FLEXi／o为基础的硬件平台，详细介绍了各个子模块的

2、作用和功能，根据现场安装模块化设计的需要，规划了控制背板的设计。接着针对南极科考支撑装置可靠性要求，介绍了冗余CPU和冗余控制总线的设计，实现了冗余控制系统的热备份。根据现场安装和装置运行时检测发电机状况的需要，设计了丰控系统自检和巡检机制，有效地提高了现场安装检测的工作效率，减小了发电机组因长期不工作而导致启动故障的风险。然后详细论述了丰控系统的软件设计。先简单介绍了主控系统的软件环境，再介绍了主控系统最主要的发电机组调度、温度控制和仪器控制程序设计思想。为了进一步增强系统可靠性，提出了故障解决方案的设计。最后介绍了主控系统中涉及到的数据处理方法。分析了系统运行后发电机组和温度

3、控制方面的数据，直接证明了南极科考支撑装置主控系统硬件选型正确可靠，设计完全可行。关键词：南极科考主控系统硬件选型软件数据处理AbstractTheAntarcticsupportplatformisthefirstenergysupportplatformthatisdevelopedindependentlybyChina，providingenergy,datastorage，communication，remotemonitoringandcontrolforautomaticastronomicalobservationsandinstruments．TheMaster

4、ControlSystem，whichisdetailedlydesignedinthispaper,isthecontrolcentersoftheplatform．First，consideringthespecialnaturalenvironment，theequipmentselectionisintroduced．HardwareplatformbasedonControlLogix，EWEB，FLEXI／Ohasbeenconstructed．Thefunctionofeverysubmodelisintroducedindetail．Controlbackplan

5、eisalsodesignedinordertoreducetheheavyburdensoffieldinstallation．Second，RockwellredundancycontrollerandredundancyControlNetaredesignedtoenhancereliability．What’Smore，self-checkingandpollingsystemaredesignedtoreducetheburdensoffieldchecking．Third，softwaredesignisintroducedindetail，includingsof

6、twareinvironment，generatorschedulingsystem，temperaturecontrolsystemandinstrumentcontrolsystem．Besides，faultsolutionssystemisdesignedtoenhancereliabilityofMasterControlsystem．Last，dataprocessinginMasterControlsystemisintroduced．Bymeansofdataanalysis，equipmentselectionandstructuredesignofMaster

7、Controlsystemisprovedtoberight．Keywords：AntarcticMasterControlSystemequipmentselectionsoftwaredataprocessing第一章绪论1．1论文研究背景及研究意义南极大陆最高点DomeA，又叫“冰穹A”，位置为80。227S，77。277E，海拔4093m，距离海岸线2228km，温度最低为．77℃“．85。C，年平均气温为．58．5℃。它是南极冰盖尚未开展科学探测的制高点，也是南极四个必