卫星供配电测试设备设计与实现

论文摘要

传统的卫星供配电测试设备只针对一颗卫星研制，测试设备繁多，体积庞大。开放性和灵活性不够，很难做到设备级的通用化，如要应用于其他型号还需改造，研制、改造周期长，很难迅速构建测试系统，难以满足现阶段航天发展的需要。另外自动化和智能化程度不高，以人工操作为主，误操作可能性较大，工作量繁重，且数据管理能力不强。本课题针对传统设备的情况，设计了一套新的供配电测试设备，该设备由硬件和软件两部分组成。硬件部分采用可编程逻辑控制器（PLC），它将逻辑运算，顺序控制，时序和计数以及算术运算等控制程序，用一串指令的形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备和生产过程进行控制。本设计利用PLC模块式结构，用搭积木的方式组成系统。采用西门子PLC SIMATIC S7-300系列，它主要由电源模块PS30724V5A，CPU313C-2DP，和DI/DO模块、AI模块组成，并根据实际的需要增加相应的外围电路及附加电源。这种设计方式硬件组态方便灵活，模块的使用等方面的选择余地很大，维修时更换模块、判断故障范围也很方便。另外，其体积小，接线也十分方便，给运输和安装过程减少了不少的负担。软件由下位机软件、上位机软件以及远程通讯软件组成。下位机软件采用Siemens STEP7，用于完成硬件组态和编程；上位机软件采用SiemensWinCC V6.0用于完成上位机监控画面的组态和编程，完成实时采集、归档、打印、报警、监控等功能。新的供配电测试设备，经过研制、仿真、测试、试验，最终完成了其所有功能，指标满足设计要求，并在实际应用中取得了良好的效果。实现了设备的模块化、通用化、标准化、小型化；实现了设备的远程监控、自动报警和测试现场的无人值守等功能；高抗干扰性的工业现场总线（ProfiBus），使新设备的抗干扰性和数据传输速率得到大幅提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内发展状况
• 1.4 国外发展状况
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 卫星供配电测试关键技术
• 2.1 卫星供配电系统测试概述
• 2.2 传统卫星供配电地面测试设备简介
• 2.2.1 设备组成
• 2.2.2 设备功能及实现方法
• 2.3 新老技术对比
• 2.4 基于 PLC 技术的新技术介绍
• 2.4.1 PLC 控制技术的产生和发展
• 2.4.2 PLC 控制技术应用现状
• 2.4.3 PLC 控制技术与其他控制技术的区别
• 2.5 PLC 的结构和工作原理
• 2.5.1 PLC 的基本结构
• 2.5.2 PLC 的编程语言
• 2.5.3 OPC 技术
• 第三章 概要设计
• 3.1 设计目标
• 3.1.1 功能
• 3.1.2 接口
• 3.2 方案选择
• 3.2.1 设备选择
• 3.2.2 硬件模块划分
• 3.2.3 软件组成
• 3.3 方案流程
• 第四章 详细设计
• 4.1 电源模块
• 4.2 中央控制单元
• 4.3 功能模块
• 4.3.1 模拟量输入
• 4.3.2 状态量输出
• 4.3.3 状态量输入
• 4.4 结构设计
• 4.5 可靠性设计
• 4.5.1 元器件的选用
• 4.5.2 冗余设计
• 4.5.3 接口隔离设计
• 4.5.4 电磁兼容性设计
• 第五章 软件设计与实现
• 5.1 系统控制流程设计
• 5.2 下位机硬件组态和编程
• 5.2.1 硬件组态
• 5.2.2 STEP 7 编程
• 5.3 上位机 WINCC 监控组态与编程
• 5.3.1 WinCC 概述
• 5.3.2 WinCC 使用
• 5.3.3 WinCC 设计
• 5.4 PLC 远程控制转接软件设计
• 第六章 安装与测试
• 6.1 硬件安装
• 6.2 硬件调试
• 6.3 软件调试
• 6.4 功能测试与试验
• 第七章 结束语
• 7.1 本课题工作总结
• 7.2 下一步设想
• 致谢
• 参考文献