本發(fā)明涉及一種仿真技術(shù)，具體涉及一種安全起爆裝置故障模擬裝置，應(yīng)用于安全起爆裝置單元測試儀的故障檢測和動作轉(zhuǎn)換功能的功能檢定。

背景技術(shù)：
安全起爆裝置是固體火箭發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件，其可靠性關(guān)乎發(fā)動機(jī)的發(fā)射成敗，其性能是否滿足發(fā)動機(jī)總體要求，需經(jīng)過嚴(yán)格的測試，包括電性能測試、動作檢查和故障檢測，因此要求相關(guān)的測試設(shè)備具備相應(yīng)的功能。安全起爆裝置單元測試儀(簡稱單元測試儀)就是用來進(jìn)行安全起爆裝置電性能測試、動作檢查和故障檢測的專用儀器。單元測試儀研制完成后，其電性能測試的功能性和可靠性檢測由具備計(jì)量檢定資格的計(jì)量部門完成，而其對安全起爆裝置的動作測試功能和故障檢測功能的考核一般采用例試件完成。例試件的制造成本較高；且在使用過程中容易損壞；另外在故障檢測功能測試時，例試件無法提供特定的故障狀態(tài)，需要人為制造故障，影響單元測試儀的生產(chǎn)效率和測試可靠性。因此為解決這些問題，需要研制一種能對安全起爆裝置的各種故障狀態(tài)進(jìn)行模擬，且與例試件具有等效負(fù)載的成本相對較低、方便故障測試且可靠性較高的裝置，來考核單元測試儀的動作測試和故障檢測功能，進(jìn)而提高單元測試儀的生產(chǎn)效率和測試可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的是研制了一種具備與安全起爆裝置例試件具有相同接口和等效負(fù)載，且正常情況下動作時間和動作反饋與例試件相同，并能全面模擬單元測試儀能檢測到的安全起爆裝置的各種故障的安全起爆裝置故障模擬裝置。本發(fā)明的主要構(gòu)思：根據(jù)固體火箭發(fā)動機(jī)安全起爆裝置內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和其配合單元測試儀進(jìn)行故障檢測和動作測試時的接口狀態(tài)，利用觸摸屏作為人機(jī)交互界面、可編程邏輯控制器(PLC)作為控制核心、結(jié)合外圍的控制電路，來模擬安全起爆裝置的內(nèi)部電路，并與安全起爆裝置具有相同的輸入輸出接口。本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種安全起爆裝置故障模擬裝置，包括機(jī)箱主體、前面板、后面板、觸摸屏、可編程邏輯控制器、電機(jī)裝置、直射式紅外光電傳感器、直流開關(guān)電源、直流固態(tài)繼電器組、電源開關(guān)、連接座，其中觸摸屏嵌入安裝在前面板；連接座和電源開關(guān)分別于左右嵌入安裝在后面板；可編程邏輯控制器、直流固態(tài)繼電器組、直流開關(guān)電源、電機(jī)裝置分別固定于機(jī)箱內(nèi)部底板；兩個直射式紅外光電傳感器安裝固定于電機(jī)裝置的上方。所述電機(jī)裝置包括支架、電機(jī)底座、直流電機(jī)、保險狀態(tài)限位銷、工作狀態(tài)限位銷、連接桿、旋轉(zhuǎn)盤、安裝盤；直流電機(jī)固定于電機(jī)底座內(nèi)，安裝盤、連接桿依次固定在直流電機(jī)上；安裝盤上固定保險狀態(tài)限位銷和工作狀態(tài)限位銷；旋轉(zhuǎn)盤固定在連接桿上方的凸臺上并用螺栓固定；旋轉(zhuǎn)盤上對準(zhǔn)連接桿下方銷子處開一個φ5mm～φ7mm的透光孔。所述兩個直射式紅外光電傳感器分別安裝固定有光電傳感器支座，兩個光電傳感器支座分別對準(zhǔn)保險狀態(tài)限位銷和工作狀態(tài)限位銷的位置固定在電機(jī)底座的上沿。可編程邏輯控制器與觸摸屏之間采用RS232串口通訊協(xié)議進(jìn)行通信；可編程邏輯控制器采用AC220V供電，I/O信號采用DC+24V供電；觸摸屏采用DC+24V供電。模擬安全起爆裝置保險開關(guān)和工作開關(guān)到位狀態(tài)的信號檢測由直射式紅外光電傳感器來完成，直射式紅外光電傳感器輸入信號供電DC+5V，輸出信號供電DC+24V。直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)到工作到位狀態(tài)后，對應(yīng)的直射式紅外光電傳感器發(fā)出信號，輸入可編程邏輯控制器的輸入端口，并由可編程邏輯控制器內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算，再傳輸?shù)接|摸屏顯示直流電機(jī)到位狀態(tài)。在觸摸屏上選擇并設(shè)置工作方式，觸摸屏將選擇方式傳入可編程邏輯控制器，在可編程邏輯控制器中進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算并輸出給外圍電路的直流固態(tài)繼電器組，再輸出到連接座。安全起爆裝置故障模擬裝置的工作模式分為故障模擬工作模式和正常運(yùn)行模式兩種，故障模擬工作模式分為機(jī)構(gòu)狀態(tài)開關(guān)故障模式和絕緣故障模式兩種，機(jī)構(gòu)開關(guān)故障模式分為四種：“0-0”狀態(tài)均不到位、“0-1”不能轉(zhuǎn)到保險狀態(tài)、“1-0”不能轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)；“1-1”狀態(tài)不唯一；絕緣故障模式分為三種：電機(jī)對殼絕緣故障，工作開關(guān)對殼絕緣故障，保險開關(guān)對殼絕緣故障。此外，故障模擬工作模式和正常運(yùn)行模式互鎖；四種機(jī)構(gòu)狀態(tài)開關(guān)故障模式互鎖；三種絕緣故障模式互鎖。在可編程邏輯控制器內(nèi)部進(jìn)行所有的邏輯運(yùn)算，觸摸屏內(nèi)為人機(jī)交互程序。本發(fā)明能夠全面模擬固體火箭發(fā)動機(jī)安全起爆裝置的故障狀態(tài)和動作轉(zhuǎn)換，并與例試件具有等效負(fù)載，可模擬安全起爆裝置的電機(jī)動作，方便單元測試儀對安全起爆裝置故障檢測和動作測試功能的考核，解決了使用例試件試驗(yàn)成本較高且故障狀態(tài)難以把握的問題。本發(fā)明還可在其他安全裝置單元測試儀的考核中推廣使用。附圖說明圖1為本發(fā)明所述的安全起爆裝置故障模擬裝置正視圖。圖2為本發(fā)明所述的安全起爆裝置故障模擬裝置側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明所述的安全起爆裝置故障模擬裝置軸測圖。圖4為本發(fā)明所述的安全起爆裝置故障模擬裝置后視圖。圖5為安全起爆裝置故障模擬裝置的直流電機(jī)正視圖。圖6為安全起爆裝置故障模擬裝置的直流電機(jī)的軸測圖。其中，機(jī)箱主體1、前面板2、后面板3、觸摸屏4、可編程邏輯控制器5、電機(jī)裝置6、直射式紅外光電傳感器7和8、直流開關(guān)電源9、直流固態(tài)繼電器組10、電源開關(guān)11、連接座12、支架13、電機(jī)底座14、直流電機(jī)15、保險狀態(tài)限位銷16、工作狀態(tài)限位銷17、連接桿18、旋轉(zhuǎn)盤19、安裝盤20、光電傳感器支座21、22。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。需要說明的是：本說明書的附圖所繪制的結(jié)構(gòu)、形狀、布局等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用于限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、電源開關(guān)、直流開關(guān)電源等布局的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)落入本發(fā)明的所揭示的技術(shù)內(nèi)容所涵蓋的范圍內(nèi)。該安全裝置故障模擬裝置以PLC作為控制核心，利用PLC內(nèi)部的軟邏輯繼電器模擬安全裝置的觸點(diǎn)，外圍控制繼電器選用直流固態(tài)繼電器，并選用與安全裝置相同的接口，使用與安全裝置相同型號的直流電機(jī)作為負(fù)載，電機(jī)的到位檢測使用光敏二極管配合硬件斷電實(shí)現(xiàn)，利用觸摸屏作為人機(jī)交互界面。具體為：該故障模擬裝置包括機(jī)箱主體1、前面板2、后面板3、觸摸屏4、可編程邏輯控制器5、電機(jī)裝置6、直射式紅外光電傳感器7和8、直流開關(guān)電源9、直流固態(tài)繼電器組10、電源開關(guān)11、連接座12。電機(jī)裝置(6)又包括支架13、電機(jī)底座14、直流電機(jī)15、保險狀態(tài)限位銷16、工作狀態(tài)限位銷17、連接桿18、旋轉(zhuǎn)盤19、安裝盤20。觸摸屏4嵌入安裝在前面板2；連接座12和電源開關(guān)11分別于左右嵌入安裝在后面板3；可編程邏輯控制器5、直流固態(tài)繼電器組10、直流開關(guān)電源9、電機(jī)裝置6分別固定于機(jī)箱內(nèi)部底板；直流電機(jī)15固定于電機(jī)底座14內(nèi)，安裝盤20、連接桿18依次固定在電機(jī)上；安裝盤20上固定兩個限位銷16、17；旋轉(zhuǎn)盤19固定在連接桿18上方的凸臺上并用螺栓固定；兩個直射式紅外光電傳感器7、8固定于光電傳感器支座21上，光電傳感器支座21、22分別對準(zhǔn)兩個限位銷的位置固定在電機(jī)底座14的上沿；旋轉(zhuǎn)盤19上對準(zhǔn)連接桿18下方銷子處開一個φ5mm～φ7mm的透光孔。在可編程邏輯控制器5內(nèi)部進(jìn)行所有的邏輯運(yùn)算，觸摸屏4內(nèi)為人機(jī)交互程序。該安全起爆裝置故障模擬裝置以可編程邏輯控制器(PLC)作為控制核心。利用PLC內(nèi)部的軟邏輯繼電器模擬安全裝置的開關(guān)觸點(diǎn)，模擬安全起爆裝置的工作開關(guān)和保險開關(guān)的開合，保險、工作狀態(tài)分別由二進(jìn)制碼“0”、“1”表示，“1”代表閉合，“0”代表斷開，利用PLC內(nèi)部的邏輯運(yùn)算指令來實(shí)現(xiàn)單元測試儀能檢測到的安全起爆裝置的各種故障狀態(tài)，輸出I/O命令控制直流固態(tài)繼電器的通斷，最后輸出給單元測試儀的對應(yīng)接口。PLC具有體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活、集成度高以及使用范圍寬、可靠性高、可編程性的特點(diǎn)，平均無故障時間高達(dá)幾十萬小時，使用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)和同等規(guī)模的繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)相比，電氣接線可減少至數(shù)百甚至數(shù)千分之一，因此可使故障率大大降低，而且具有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出報警信息，并可使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)，進(jìn)而使系統(tǒng)可靠性隨之提高。操作人員通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明所述故障模擬裝置的人機(jī)交互，觸摸屏的顯示單元會提示本發(fā)明所述故障模擬裝置能夠模擬的功能，操作人員根據(jù)提示進(jìn)行選擇，選擇確定后PLC會根據(jù)選擇向直流電機(jī)及直流固態(tài)繼電器發(fā)出控制命令將其設(shè)置為目標(biāo)狀態(tài)，此時單元測試儀可對該故障模擬裝置進(jìn)行測試。具體如下：(1)若選擇“故障模式”，則進(jìn)入故障模式界面，故障模式界面又分為“機(jī)構(gòu)狀態(tài)開關(guān)故障”和“絕緣故障”。選擇“機(jī)構(gòu)狀態(tài)開關(guān)故障”進(jìn)入“機(jī)構(gòu)狀態(tài)開關(guān)故障”界面，里面有四種可選擇故障方式，分別為“0-0：狀態(tài)不確定”，“0-1：不能轉(zhuǎn)到保險狀態(tài)”，“1-0：不能轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)”，“1-1狀態(tài)不唯一”，四種故障模式互鎖，每次只能選擇一種故障。選擇“絕緣故障”進(jìn)入“絕緣故障”界面，里面有三種故障方式，分別為“電機(jī)對殼絕緣故障”、“保險開關(guān)對殼絕緣故障”、“工作開關(guān)對殼絕緣故障”，三種故障模式互鎖，每次只能選擇一種故障。(2)若選擇”工作模式”，則進(jìn)入“工作模式”界面，該界面顯示了工作電機(jī)的到位狀態(tài)，若電機(jī)處于保險狀態(tài)則界面內(nèi)“保險”燈亮，若電機(jī)處于“工作”狀態(tài)則界面內(nèi)“工作”燈亮。單元測試儀給出狀態(tài)轉(zhuǎn)換的動作指令后，該模擬裝置內(nèi)電機(jī)動作，界面內(nèi)的狀態(tài)燈進(jìn)行相應(yīng)切換?！肮收夏Ｊ浇缑妗焙汀肮ぷ髂Ｊ浇缑妗迸c“主界面”可以相互切換，且“故障模式”和“工作模式”互不干涉。直流固態(tài)繼電器是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)器件，它利用電子元件的開關(guān)特性，可達(dá)到無觸點(diǎn)無火花地接通和斷開電路的目的，是一種四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制段，另外兩端為輸出受控端，既有放大驅(qū)動作用，又有隔離作用，較電磁繼電器具有無觸點(diǎn)、壽命長、速度快，對外界干擾小的特點(diǎn)。利用與裝置實(shí)體同型號的直流電機(jī)來提供與安全起爆裝置相同的負(fù)載。直流電機(jī)的到位檢測使用直射式紅外光電傳感器配合硬件實(shí)現(xiàn)，選用的傳感器為單光束紅外光電傳感器，由高發(fā)射功率的砷化鎵紅外發(fā)射管和高靈敏度的光敏晶體管組成。本發(fā)明所述的安全故障模擬裝置成功應(yīng)用于固體火箭發(fā)動機(jī)安全起爆裝置單元測試儀的功能檢測，為檢驗(yàn)單元測試儀的測試功能提供了依據(jù)，從而為進(jìn)一步確保安全起爆裝置的可靠性提供了依據(jù)。同時可以作為單元測試儀白檢的一部分，有利于區(qū)分是安全起爆裝置的故障還是測試儀本身的故障，便于故障的快速定位，有利于其它相關(guān)工作的開展。故障模擬裝置的使用將極大的方便單元測試儀故障測試，提高單元測試儀產(chǎn)品測試可靠性和批生產(chǎn)效率、降低試驗(yàn)成本、減少生產(chǎn)測試人員工作量保證單元測試儀交付產(chǎn)品的質(zhì)量。以上所述，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。