论文导读：液面传感器是某型飞机燃油系统的一个重要的输油传感器。并采用了PLC、变频器和触摸屏技术。启动小油泵,控制小变频器使油泵转速升高。该系统主要由触摸屏、打印机、PLC、变频器、输入输出模块、压力传感器、流量传感器、电磁阀和各开关按钮等组成。
关键词：液面传感器，PLC，变频器，触摸屏
1 引言
液面传感器是某型飞机燃油系统的一个重要的输油传感器，其型号为FR701A。其功用是有压油通过液面传感器FR701A时，从发射端喷出，由于射流在空气和油液中阻尼不同，使感受端感受压力不同。FR701A露出液面，射流在空气的阻尼小，感受端感受压力大；FR701A没入液面内时，射流在空气的阻尼大，感受端感受压力小。当与FR216的联合工作时，可根据感受端感受压力的大小，打开或关闭FR216，实现输油或不输油。
使用中，该附件经常发生输油故障，已经引起有关各方的高度重视。在飞机的日常维修中，附件修理或更换新品后，按要求应进行性能检测，性能合格了方可装机使用。由于使用单位没有与之相配套的燃油附件测试设备，对加输油控制阀进行性能检测只能返回制造厂，浪费了大量的人力、物力和时间，制约了飞机的修理工作，影响了飞机的良好率。
我们受使用单位的委托，设计、研制了某型飞机的液面传感器测试设备。它能完成该型飞机FR701A装机前对其性能检测的要求，并采用了PLC、变频器和触摸屏技术，实现了计算机自动检测，并能对测试数据进行分析处理和自动评判，提高了测试工作的准确性。
2 燃油系统的构成和工作原理
2.1 燃油系统原理
FR701A的测试技术标准有两项：即流量和压力恢复率。
根据FR701A的测试要求，设计出燃油测试系统，其组成和工作原理见图1所示。论文发表。
流量开测试时，启动小油泵,控制小变频器使油泵转速升高。当发射喷嘴处压力为0.078MPa时，通过涡轮流量传感器8，记录FR701A流量值，流量应≯100L/h。
压力恢复率测试时，保持FR701位于液面上，继续调节变频器，使发射喷嘴处压力为0.12MPa时，记录FR701A的进口压力和出口压力，并计算出口压力与入口压力之比，此时为在空气中的压力恢复率，≮90％时为符合技术要求。
 操纵FR701上浮/下沉按钮，使电磁阀19通电，气缸20活塞杆伸出，使FR701A没入液面，记录FR701A进口压力和FR701A出口压力，并计算出口压力与入口压力之比，此时为在油中的压力恢复率，≯14％时为符合技术要求。
油泵出口蓄能器6和FR701A的出口蓄能器，使系统压力更趋稳定。
2.2 PLC控制系统构成
图2是该系统的组成框图，该系统主要由触摸屏、打印机、PLC、变频器、输入输出模块、压力传感器、流量传感器、电磁阀和各开关按钮等组成。
由于可编程逻辑控制器（简称PLC），具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、维护工作量少、在线编程和易于实现自动控制等特点。因此，试验台以PLC和触摸屏为核心，设计自动测控系统，对试验台工作状态进行控制和调节。能够完成油滤流阻的自动测试，能够对自动测试部分的工作进行实时显示和打印。由于采用了触摸屏作为输入、输出和显示设备，从而使得操作简单、方便和易于掌握。
具体选用：PLC采用三菱公司的FX1n-24MR，能满足控制系统所需求的输入、输出点数量；触摸屏采用；A/D模拟量输入模块采用FX2n-8AD；D/A模拟量输出模块采用FX2n-4DA；变频器选用三菱公司0.75KW的E540-0.75K-CH系列；触摸屏选用12.1吋的日本富士UG530H-VS1系列。
整个系统设有人工和自动两种控制方式。其中人工控制是指通过控制面板开关、按钮分别操纵各执行机构。这种方式可以用于系统调试和维修，并做为自动控制的补充。自动控制是一种高效的工作程序，一般用于正常的工作过程，由PLC控制完成。
3 几个技术问题的解决
3.1 油源问题
考虑到被测件的压力、流量的要求，以及安全、节能与噪音等因素，泵组由一台可实现无级调节变频隔爆三相电机和内啮合的齿轮泵组成。电机功率为0.75KW并带一台0.55KW的风机，油泵额定流量为200L/h。为了防止系统和被测试件的损坏，由溢流阀和压力传感器来保持系统压力在0.6MPa以下。论文发表。测试部分以可编程控制器PLC和触摸屏为核心，由计算机实时采集流量传感器和压力传感器的信号，控制变频器工作，实现对流量和压力的调节，以满足系统测试要求。
 3.2加输油控制阀测试界面
点击系统功能选择界面中的“FR701A测试”按钮，系统弹出FR701A测试界面，见图3所示。
上部左侧为全称喷嘴式液面传感器FR701A测试，中间为FR701A的“测试工艺”按钮，右侧为“打印测试结果”按钮。
中部显示的是FR701A和管路部分的瞬时数值，从左到右依次是FR701A入口压力、FR701A出口压力、油泵流量、油箱液位，分别用指针、棒图、数值三种方式显示。
下部是系统达到测试条件后，采集到的稳定数据。
左下部显示为空气和油中的压力恢复率，经比较后可作出是否合格的判断，合格为绿色，不合格为红色；中下部显示为流量特性及其判断，合格为绿色，不合格为红色；右下部为系统四个状态显示，分别是油泵状态、变频状态、位置和油泵速度。
底部分布四个操纵按钮，从左到右分别是“开始测试”、“停止测试”、“参数设置”和“返回”按钮。
当点击 “开始测试”按钮，系统进行自动测试；当点击 “停止测试”按钮，系统停止自动测试。
需要进行系统参数变动时，可点击 “参数设置”按钮，输入修改后的数值，点击“ENT”键，则数值修改完毕。
3.3 抗干扰措施
由于控制系统内外都存有不同形式的干扰源，既受到电磁干扰，也受到信号线的共模干扰和其它瞬变干扰。为了确保系统的可靠性，控制系统除了选用可靠性高、稳定性好、抗干扰性强的国内外知名品牌的控制元件之外，在设计上还采取了下列抗干扰措施。
（1）采用隔离变压器。使用隔离变压器，使控制回路和动力回路电源分开，使PLC、触摸屏、24V开关电源、27V开关电源及数显表供电使用隔离之后的220V交流电，保证控制回路稳定工作，避免强电对信号线的干扰。
（2）屏蔽。对控制系统的输入和输出信号线使用带屏蔽的电缆；
（3）滤波。电气元件中的脉冲式流量传感器，更易受到变频器高磁谐波所产生电磁场的干扰。高磁谐波两种传导方式，一种是沿着系统的导体传播，由于变频器功率比较大，使得壳体与地面产生比较高的电压，它对24V控制线路产生干扰，使得对信号采集的稳定性和准确性产生较大的影响；另一种产生空间磁场，这对控制信号产生干扰杂波。采用滤波电容能有效地滤除输入信号中不需要的频率分量。
（4）强电和弱电分开布线。为避免测试台产生误动作，布线时将动力强电缆线、控制信号弱电缆线完全分开走线；
（5）可靠接地。壳体可靠接地，可以明显的将壳体干扰电压泻掉。
（6）采用直流电磁阀。为了减少电磁阀的电磁干扰和故障率，用DC24V电磁阀取代交流电磁阀。
3.4 防爆防静电措施
由于测试系统含有燃油、冷气两种介质，而且还使用强电，安全环境十分恶劣。防爆防静电必须贯串整个设计始终。论文发表。
在流体的核心部件上，主要措施有：①选用防爆电机；②是用铜质的齿轮泵，从源头上进行防爆处理。这是因为，钢齿轮的材质硬，转动时硬性撞击会冒出火星，和油气混在一起容易产生爆炸。而铜材质比较软，不会出现这种情况，确保泵站的安全性。
在流体管路的控制部分，主要措施是燃油各软管选用波纹管或者外面有不绣钢丝的橡胶管。
在整个电气控制部分，所有电气元器件均选用质量可靠，且具有防爆功能。
4结束语
试验台的特点是：
（1）采用PLC控制的加输油控制阀测试设备提高了测试的自动化程度，简化了工作程序，减轻了劳动强度，进而提高了工作效率。并且充分利用了PLC的硬件、软件资源，各种参数修改方便快捷，经过多少次的反复试验，从来没有遇到故障，改善了系统的可靠性。
（2）把变频调速技术引入燃油系统，扩大了系统回路的调节范围，减少系统功率损耗，提高了系统效率。
（4）以触摸屏作为人机交互信息界面，功能齐全，试验数据的实时显示明确，测试结果生成直观，使测试过程具有可观性。
该测试台还具有控制灵活、操作方便等优点，完全达到了设计要求，能完成对某型飞机燃油系统液位传感器的性能检测工作。
参考文献：
[1] 雷天觉. 新编液压工程手册. 北京：北京理工大学出版社，1998
[2] 某型飞机附件修理技术标准. 北京：空军装备技术部，1997.
[3] 王兆义. 可编程序控制器教程［M］. 北京：机械工业出版社，1998
[4] 姜秀汉. 可编程序控制器原理及应用[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社,2001
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