富(fu)氧(yang)火(huo)花(hua)點(dian)燃(ran)試(shi)驗裝置(zhi)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)制(zhi)系統設計

　　富(fu)氧(yang)火(huo)花(hua)點(dian)燃(ran)試(shi)驗裝置(zhi)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)制(zhi)系統是(shi)實(shi)現精準試(shi)驗與(yu)安(an)全運行的核心，通(tong)過(guo)多(duo)模(mo)塊協(xie)同實(shi)現參數調控(kong)、過(guo)程監控(kong)與(yu)安(an)全聯鎖的壹(yi)體化(hua)管理。其(qi)設計需兼顧(gu)控(kong)制(zhi)精度與(yu)抗幹(gan)擾(rao)能力，以(yi)適(shi)應(ying)富(fu)氧(yang)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)復(fu)雜(za)燃(ran)燒(shao)試(shi)驗需求。

　　傳(chuan)感層采用(yong)多(duo)參數同步(bu)采集(ji)設計。核心傳感器包括(kuo)：激(ji)光氧(yang)氣(qi)分析儀（精度±0.1%）實(shi)時(shi)監測(ce)混合(he)氣(qi)體氧(yang)濃(nong)度；紅(hong)外(wai)氣(qi)體傳(chuan)感器同步(bu)采集(ji)甲(jia)烷、丙(bing)烷等燃(ran)料(liao)組(zu)分濃(nong)度，響應(ying)時(shi)間(jian)＜1秒(miao)；高(gao)頻壓力傳(chuan)感器（采樣(yang)率1kHz）記錄燃(ran)燒(shao)腔體壓力變(bian)化(hua)；熱(re)電偶陣列（精度±0.5℃）監(jian)測(ce)不(bu)同區(qu)域溫(wen)度(du)分布(bu)。所(suo)有傳感器信號(hao)經屏蔽(bi)線(xian)傳輸(shu)至數據采集(ji)卡，通(tong)過(guo)光電隔離模(mo)塊消除(chu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，確保(bao)在高(gao)壓點(dian)火瞬間(jian)數據采集(ji)不(bu)受影(ying)響。

　　控(kong)制(zhi)核心采用(yong)PLC+嵌(qian)入式(shi)系統架構。西(xi)門子(zi)S7-1200 PLC負責執(zhi)行邏輯(ji)控(kong)制(zhi)，通(tong)過(guo)PID算法調節(jie)電(dian)動調節(jie)閥(fa)開度(du)，將氧(yang)-燃(ran)比(bi)控(kong)制(zhi)在±0.5%誤(wu)差範圍(wei)內。嵌(qian)入式(shi)系統搭(da)載(zai)ARM Cortex-A9處理器，運行自定義(yi)燃(ran)燒(shao)分析算法，可實時(shi)計算點火(huo)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)、燃(ran)燒(shao)速率等特征(zheng)參數。兩(liang)者(zhe)通(tong)過(guo)以太網通(tong)訊實現數據交互(hu)，控(kong)制(zhi)周期達(da)10ms，滿足動(dong)態調節(jie)需求。系(xi)統內置(zhi)100組(zu)標(biao)準(zhun)試(shi)驗方案(an)，支(zhi)持(chi)用(yong)戶自定義(yi)參數序列(lie)，如(ru)設置(zhi)氧(yang)氣(qi)濃(nong)度從21%階(jie)梯式(shi)升(sheng)至90%，每階(jie)段(duan)停留30秒(miao)並(bing)自動(dong)觸(chu)發點火。

　　執(zhi)行機(ji)構註重響應(ying)速度與(yu)可靠性(xing)。選用(yong)直動式(shi)電(dian)磁(ci)換向閥控(kong)制(zhi)燃(ran)氣(qi)通(tong)路，切換時(shi)間(jian)＜50ms；高(gao)壓點(dian)火器采用(yong)可控(kong)矽(gui)觸發方式(shi)，點(dian)火能(neng)量(liang)（5-30mJ）連續可調，點(dian)火(huo)時(shi)刻同步(bu)性(xing)誤差＜1ms。為(wei)保障(zhang)富(fu)氧(yang)環(huan)境(jing)安(an)全，執(zhi)行系統(tong)集(ji)成(cheng)三重防護：超壓時(shi)0.1秒(miao)內觸(chu)發爆破片(pian)與(yu)緊急排氣(qi)閥(fa)聯動；氧(yang)濃(nong)度超上限（95%）自動(dong)切斷(duan)氣(qi)源(yuan)並(bing)啟動氮(dan)氣(qi)吹掃；火焰傳感器檢測(ce)到(dao)意外(wai)燃(ran)燒(shao)時(shi)立(li)即(ji)切斷(duan)所(suo)有能源(yuan)輸(shu)入。

　　人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)與(yu)數據管理功(gong)能(neng)完(wan)善。10.1英(ying)寸(cun)觸摸屏實時(shi)顯(xian)示(shi)16路參數曲(qu)線(xian)，支(zhi)持(chi)局(ju)部放(fang)大(da)與(yu)數據標註(zhu)；配(pei)備緊急停止按(an)鈕與(yu)鑰匙開關(guan)，防止非法操作(zuo)。數(shu)據存儲采用(yong)本(ben)地SD卡(ka)+雲端(duan)備份(fen)模(mo)式，自(zi)動(dong)記錄試(shi)驗全過(guo)程數據（包括(kuo)時(shi)間(jian)戳(chuo)、參數值(zhi)、報(bao)警信息(xi)），可導出(chu)為(wei)Excel或(huo)PDF格(ge)式報(bao)告。系(xi)統(tong)還(hai)支(zhi)持(chi)遠(yuan)程監控(kong)，通(tong)過(guo)4G模(mo)塊將關(guan)鍵(jian)數據推(tui)送至移(yi)動(dong)端(duan)，實現無人(ren)值(zhi)守(shou)狀態下(xia)的(de)安(an)全預(yu)警。

　　富(fu)氧(yang)火(huo)花(hua)點(dian)燃(ran)試(shi)驗裝置(zhi)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)制(zhi)系統通(tong)過(guo)硬件(jian)冗余設計與(yu)軟件(jian)容(rong)錯算法，將試(shi)驗參數控(kong)制(zhi)精度提(ti)升(sheng)至±1%，單(dan)次(ci)試(shi)驗周(zhou)期(qi)縮(suo)短至傳統(tong)手(shou)動操作(zuo)的(de)1/3，同時(shi)將安(an)全事故(gu)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)壓縮(suo)至0.5秒(miao)內，為(wei)富(fu)氧(yang)燃(ran)燒(shao)機(ji)理研究、燃(ran)料(liao)燃(ran)爆特性(xing)分析提(ti)供(gong)了(le)高(gao)效可靠的試驗平臺。