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科研训练报告 题 目：小型固体火箭发动机远程监控脱模系统 的研究开发 学生姓名： 学生学号： 学 院： 机械学院 班 级： 机电09－4 指导教师： 孙鹏文 2012年 月 日 1、选题背景和意义 1.1 选题背景和目的 脱模是将固化在药柱中的芯模通过拉或顶的施力方式将其取出，是固体火箭发动机制造中非常重要且又具有高度危险性的一个环节。由于芯模与药柱在相对运动过程中要产生热应力、摩擦力、冲击力和静电等，当上述指标超过药柱的许用极限时，极易发生燃爆事故，所以药柱在脱模过程中需要对芯模的速度、位移、拉压力都要严格控制，并采用远程控制方式，以降低脱模过程中由于芯模的冲击、爬行等对药柱带来的损伤，确保操作人员生命和国家财产的安全，从而提高系统的可靠性和自动化水平。 目前国内常用的脱模方式有两种，一是用吊车直接拉出，二是脱模顶芯装置。两种脱模方式脱模时均不能有效地控制脱模力和脱模速度。为了保证装药发动机，尤其是高能推进剂装药发动机主芯棒脱模过程的安全性，脱模过程必须严格控制脱模力、脱模速度和脱模行程。 因此，本课题设计了一套远程监控脱模系统，它是以PLC作为控制核心，经传感器的实时检测，通过隔爆压力变送器的转换处理，以脱模速度和脱模力为主要控制量来调节液压系统中负载缸的速度和顶出力，以达到脱模工艺的控制要求。上位机放置在安全区域，应用监控组态软件实现了对脱模系统的实时运行及预定参数的远程控制。 1.2 国内外相关研究现状、发展趋势及研究意义 （1）分散型控制系统及其发展 目前，随着现代工业的飞速发展，生产的规模不断扩大，生产技术以及生产工艺过程日趋复杂完善，对企业生产的自动化程度和信息的集成要求也越来越高。纵观控制系统的发展史，控制系统本身经历了模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、分散型控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)等发展过程。每一代控制系统的产生都是对以前控制系统功能的扩展和完善，在用户和市场需求的激励引导下逐步发展壮大，以致在控制系统领域占有主导地位。 控制系统从最初利用精度低的模拟仪表控制系统发展至今的现场总线控制系统，已经过渡到以数字信号为主或全数字信号的控制系统，并实现了控制网络化。同时，集中管理和控制完全分离，提高了控制的可靠性和灵活性。 分散型控制系统（Distributed Control System即DCS）综合了计算机（Computer）控制技术、控制(Control)技术、通信(Communication)技术、CRT显示技术即4C技术，集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制和数据采集等功能。采用了分散控制、集中操作、综合管理和分而治之的设计原则。系统安全、通用灵活性、最优控制性能和综合管理能力，为工业过程的计算机控制开创了方法。 自从1975年美国的Honey Well公司成功地推出了世界第一套分散控制统以来，经历了近30年的时间，DCS已经走向成熟并得到了广泛应用。DCS采用分散控制级、集中操作监控级和综合信息管理级的三级体系结构，DCS各级之间的信息传输主要靠通信网络系统来支持。在DCS中充分体现了硬件积木化、软件模块化和控制系统组态的特点。DCS通信距离可按用户要求，从几十米到十几公里，通信速率为1～100Mbps,可满足实时控制和管理的要求。DCS的高可靠性体现在分散的体系结构、软硬件冗余技术、自诊断功能、抗干扰措施和高性能的元器件。 分散控制系统（DCS）是一种以微处理器为基础的分散型综合控制系统，DCS系统综合了计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术，采用了多层分级的结构，适用现代化生产的控制与管理需求，目前已成为工业过程控制的主流系统。 （2）监控组态软件及其发展趋势 组态软件，又称监控组态软件，译自英文SCADA,即 Supervision Control and Data Aquisition(数据采集与监视控制),组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工、机械等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。 自20世纪80年代初期诞生至今，组态软件已有20多年的发展历史。应该说组态软件作为一种应用软件，是随着PC机的兴起而不断发展的。80年代的组态软件，像Onspec、Paragon 500、早期的FIX等都运行在DOS环境下，图形界面的功能不是很强。自1987年Wonderware公司开发出第一套基于微软的Windows下的工业及过程自动化领域的人机视窗界面组态软件In