南极科考支撑平台主控系统的硬件设计与实现.pdf

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1、—自动控制系统与装置皇兰苎竺竺竺兰竺AutomaticControlSystems＆Equipments南极科考支撑平台主控系统的硬件设计与实现谢蔚卿葛健方仕雄朱蔚萍张侃健魏海坤(东南大学自动化学院，江苏南京210096)摘要：南极科考支撑平台是我国首座独立自主研发的极端条件下科考支撑平台，主控系统是平台的现场控制中枢。在国外同类平台研制的基础上，针对平台所处的特殊自然环境，从增强系统的可靠性出发，采用了冗余控制器和冗余通信网络方式。着重介绍了主控系统的设备选型及结构设计。平台现场运行表明，平台主控系统硬件选型正确可靠，设计完全可行。关键词：南极科考支撑平台；主控

2、系统；PLC；冗余[中图分类号]TP273[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2012)01—0061—03HardwareDesignandImplementationoftheMasterControlSystemofAntarcticSupportPlatfOrmXieWeiqingGeJianFangShixiongZhuWeipingZhangKanjianWeiHaikun(SoutheastUniversity，NanfingJiangsu210096，China)Abstract：TheAntarcticsupportplatformi

3、sthefirstenergysupportplatformthatisdevelopedindependentlybyChina．TheMasterControlSystemoftheplatformwasplannedbased0ntheforeignsimilarplatform．Consideringthespecialnaturalenvironment，RockwellredundancycontrollerandredundancyControlNetweredesignedtoenhancereliability．Theequipmentselec

4、tionandStructuredesignofMasterControlSystemwasfocused．ThefieldrunningSHOWSthatthesystemmeetsthedesignrequirement．Keywords：AntarcticExpeditionSuppo~Platform；MasterControlSystem；PLC；RedundancysystemO引言1南极科考支撑平台主控系统介绍南极大陆最高点冰穹A，海拔4093m，温度最低为一77oc一南极科考支撑平台主控系统是平台的现场控制中枢，实现对一85~C，年平均气温为一58

5、．5℃。冰穹A地区是南极冷源的中心电源系统、观测仪器以及舱内外温度的自动监测和控制，除了完区，是南极冰盖上仅存的一个开展深冰芯钻探的理想地点，也是成上述现场监控功能，还负责执行国内监控系统发出的远程控制开展雪冰现代过程、大气科学、空间物理和天文学观测等科学观指令，实现对各观测仪器的遥控操作。主控系统的控制要求测的理想地点，具有极其重要的科学价值。如下：2008年，南极天文中心和澳大利亚新南威尔士大学合作开(1)环境温度为一30~C～一80％时，使发电舱的温度保持在发成功了天文观测支撑平台PLATO，PLATO能够为观测站提供0~C一15~C，仪器舱的温度保持在一2

6、0℃一20℃，同时温控功耗较能源动力、数据存储和远程监控等功能。通过铱星通信，小，同时能够对天文仪器进行过流保护；PLATO把平台运行的关键参数和实时信息传至设在澳大利亚的(2)对发电机组能够远程监控其工作状态，自动侦测故障监控中心，值守人员根据传回来的信息决定是否进行远程控状态，运行发电机出现故障时能够自动切换到下一台发电机，能制J。PLATO平台的控制方式简单，不易出错，但是需要人时够对发电机组进行定期巡检和根据远程控制指令切换发电机；刻值守，对人工干预的要求高，一旦干预不及时，系统崩溃的风险(3)接收来自数据存储系统的命令，向数据存储系统发送比较大。数据以供

7、读取，运行时长至少一年。为了最大限度地提高系统可靠性，赋予平台自主控制的能2系统设计及硬件选型力，掌握支撑平台的核心技术，南极天文中心决定建设我国首座出于对南极低温低压的恶劣环境和现场无人值守的考虑，硬独立设计、制造和运行管理与维护的南极自动天文观测站。其主件选型及系统设计的重要标准是可靠性高，同时兼顾系统搭建简控系统是平台的现场控制中枢，改远程手动控制为自主控制和手单，使用方便。动控制相结合，自动监视系统运行情况，排除系统运行故障，同时主控系统采用现场总线控制系统，因为其使用方便，开发迅在需要的时候可以进行远程手动控制，以弥补复杂情况下自主控速。为了保证控制系统

8、在恶劣环境