[发明专利]用于超大型空间环境模拟器的分布式、冗余架构控制系统

说明书

本发明公开了一种用于超大型空间环境模拟器的分布式、冗余架构控制系统，包括冗余处理单元(100)、网络连接单元(200)、分布式I/O单元(300)、流程显示单元(400)、冗余数据采集单元(500)和数据记录单元(600)。本发明提升了空间环境模拟器控制系统的可靠性、安全性、可维修性，同时节省施工材料、缩短施工周期从而节约系统的建设成本。

技术领域

本发明属于空间环境模拟技术领域，具体涉及一种用于超大型空间环境模拟器的分布式、冗余架构的控制系统。

背景技术

随着我国航天事业的不断发展，航天器尺寸越来越大，用于航天器测试的空间环境模拟器尺寸也随之发展。模拟器尺寸增加的同时，为获得真空、冷黑环境的外围设备大幅增加，分布区域更广，设备接口更加复杂，对设备的可靠性、安全性和可维修性要求更高。本发明针对超大型空间环境模拟器(容器内径φ17m，容器总高约32m)设计了一套分布式、冗余架构控制系统，将分布于大型空间环境模拟器周围约6000余平方米范围内近千台设备采用分布式控制柜(箱)将小范围内设备集中连接，并采用系统总线方式将所有分布式控制柜(箱)连接至冗余配置处理单元对所有设备进行统一控制。现有空间环境模拟器控制系统根据空间环境模拟器内径尺寸一般划分为两类，内径小于φ3m的小型空间环境模拟器控制系统由于设备分布范围小一般采用集中控制结构，内径大于φ3m的大、中型空间环境模拟器一般采用流程划分(真空流程、低温流程等)进行区域集中控制，流程间数据交换、联锁控制较为复杂。这两种控制方式用于超大型空间环境模拟器控制系统会造成多个控制器之间数据交换、联锁、协作更为复杂，增加工程施工难度和研制周期。

超大型空间环境模拟器是由于航天器对试验空间的要求不断扩大而建设的体积超大的试验装备。为获得模拟航天器在轨的空间环境(真空、冷黑、辐照等)而配置的各种机组、设备、执行机构以及为监测模拟器环境及系统参数而配置的各类传感器、仪器、仪表等数量也成比例不断增加。这些设备分布空间广、接口复杂，并且大型航天器型号试验对空间环境模拟器可靠性、安全性和可维修性要求更高，一套具有分布式、冗余架构的控制系统可实现超大型空间环境模拟器对控制系统的可靠性、安全性和可维修性要求。

随着计算机技术及互联网通讯技术的不断发展分布式控制系统的可靠性、安全性逐步提高，这种通过网络(以太网、总线等)将控制器、执行器、信号采集器、智能终端进行连接，可节省大量控制器与其他设备之间的各中测控电缆，采用分散布置I/O(输入/输出)信号，通讯方式传输监控信息的系统结构成为大型或超大型试验装置的合理选择。为防止系统中由于关键部件(控制器、控制终端、数据服务器、通讯端口等)出现单点失效而导致系统瘫痪的情况发生，需对关键部件进行冗余配置，使其在出现故障时可自动切换至备用部件，避免对整个系统运行产生严重危害，保证航天器型号试验得到安全、可靠保证。

用于I/O(输入/输出)设备和连接智能终端的网络设备，需要具备可在线更换功能，在其出现故障或损坏时能够在不影响系统可靠运行的情况下将故障件进行及时更换，实现重新连接并能够正常稳定运行。

发明内容

本发明目的在于实现对超大型空间环境模拟器为获得真空、冷黑环境所配置的外围设备进行安全、可靠的控制集成，并在保证系统的可靠性、安全性、可维修性的同时减少施工材料、缩短施工周期，节约系统的建设成本。

本发明采用了如下的技术方案：

用于超大型空间环境模拟器的分布式、冗余架构控制系统，包括冗余处理单元(100)、网络连接单元(200)、分布式I/O单元(300)、流程显示单元(400)、冗余数据采集单元(500)和数据记录单元(600)，其中：

冗余处理单元(100)：具有至少两套独立的处理单元(110/120)，每个处理单元(110/120)中均具有控制单元(111/121)和通讯接口一(112/122)；