程露

摘要：本文设计了基于PLC控制的组合式飞机蒙皮吊装系统，系统采用主从控制，蓄电池供电，快插模块的方式实现两种吊装方式的快速切换，利用吸盘真空吸附的方式实现蒙皮的柔性吊装，主要介绍了吊装系统的基本原理和系统方案，具体分析了吊装系统的硬件组成、软件调试及实验验证。

关键词：PLC控制;组合式;真空吸附;柔性吊装

前言

蒙皮是飞机的重要组成部分，属于飞机外形零件，直接形成了飞机的气动外形，飞机蒙皮使用最广泛的是铝合金和部分复合材料[1]。为了满足各种曲率不同尺寸蒙皮零件的运输，提高吊装设备设计合理性和适用性，就必须设计研发新的吊装设备[2]。而柔软并且有弹性的吸盘可以很方便地实现诸如蒙皮零件的吸持、脱开等装夹功能，吸盘组布置主要形式包括环形、矩形、三角形和直线[3]。

针对生产需要，本文设计了一套基于PLC控制的组合式飞机蒙皮吊装系统，可適用于两种形状蒙皮的吊装（长条形和方正形）。

1总体设计方案

本文设计了一种电控的组合式飞机蒙皮吊装系统，本设计的总体结构简图如图1所示，该系统可分两种工作方式，如图1左侧可吊装长条状蒙皮，右侧安装方式可吊装方正形蒙皮。区别于传统飞机蒙皮吊装方式，本系统采用真空吸盘吸附方式，实现蒙皮的柔性吊装。蓄电池供电，主从控制，快插模块的方式实现两种吊装方式的快速切换。

2电控系统硬件组成

组合式飞机蒙皮吊装电控系统硬件由蓄电池组、UPS电源和管理器、S7-1200CPU、I/O模块、ET200SP分布式I/O和遥控模块等组成，这些电控元件安装在电控箱中。

2.1电池系统

本设计电池系统采用双电源模块，主电源模块系统主要包括蓄电池组、充电器、显示屏和气溶胶灭火器等，充电器220V输入24V输出充电，蓄电池组由单体电芯为3.2V/230AH中航锂电电芯组合而成，总容量为25.6V/230AH，显示屏支持CAN通讯，其电池电量及报警信号能反馈到控制系统，气溶胶灭火器可实现电池应急保护功能。备用电源模块系统采用菲尼克斯UPS电源加管理器构建，主电源模块故障时，备用电源模块系统无间断供电。

2.2反馈系统

蒙皮吊装过程中需实时反馈电池剩余电量、电池是否故障和吸盘内部真空度等，用于确定可连续工作的时长、起吊与放下的时机和是否启动应急措施等。本系统设计了一套实时反馈系统，包括反馈电池剩余电量、电池是否故障、吸盘内部真空度和吸盘吸附压力值等，吸盘内部真空度和吸盘吸附压力值信号通过西门子模拟输入模块实现信号采集，电池剩余电量、电池是否故障通过西门子S7-1200控制器实现信号采集，S7-1200控制器分析和处理采集的反馈信号，把反馈信号以适当醒目的形式显示于显示屏上。

2.3遥控模块

在吊装蒙皮过程中，蒙皮处于空中时，为防止工人误操作按到释放键造成蒙皮摔落，本系统采用双遥控模式。遥控器选择阿波罗的四点位遥控器，遥控器1配置泵开、吸附和释放键，遥控器2配置使能键;整个吊装过程中，只有在吊装完成后才能使用遥控器2，系统采用互锁的方式，实现必须同时按下两个遥控器的使能和释放键吸盘释放的功能，达到防止蒙皮处于空中时工人误操作造成蒙皮摔落的目的。

3软件调试

3.1通讯参数设定

电控系统共有2台真空泵、1组电源模块和两个压力传感器，主电池模块和PLC可编程控制器之间通过CANOPEN总线进行数据传输，压力传感器通过AI模块进行数据反馈，真空泵通过与CPU自带的数字输入输出I/O点位进行启停控制，通过AO模块进行开度控制。主要参数设置如表1所示：

3.2控制流程

如下图2所示，首先将吊挂从小车上吊运至产品上方产品重心位置;然后放下至吸盘接触被吊产品表面，启动真空系统，按下遥控器1的泵开键和吸附键，使吸盘与产品表面完全吸附，触摸屏上显示泵1系统和泵2系统的真空度值，当真空度在85%以上状态灯处于绿色时吊装产品;产品起吊脱离所停放工装时，将收紧带由产品下方穿过，一端挂在三角环上另一端穿进收紧带，收紧收紧带至接触产品;最后缓慢平稳起吊产品至盒段装配型架，产品在安装位置上方0.2m左右是拆除收紧带，继续将产品放置到位（整个吊运过程保证真空系统全程吸附）;当产品完全放置安装好后，同时按下遥控器2使能和遥控器1释放按钮关闭真空系统释放产品，吊挂吊回原位。

4结束语

设计的基于PLC控制的组合式飞机蒙皮吊装系统，能一次性满负荷工作至少3个小时，实现某型机复材外翼全尺寸盒段上壁板蒙皮（一架机共三块）的逐块吊装。应用结果表明：蓄电池供电、主从控制、快插模块的方式便于存放和快速安装切换模式，吊装过程操作简单，对工人要求低，性能稳定，满足吊装要求。该系统还可发展为更多子站的模式，理论上可实现对各种形状尺寸蒙皮的柔性吊装。

参考文献

[1]鲍岩，董志刚，朱祥龙.蒙皮镜像铣削支撑技术的研究现状和发展趋势.航空学报2017（12）

[2]高鑫.飞机大蒙皮吊装技术研究.硕士学位论文，南昌航空大学，2018

[3]刘红.飞机蒙皮检测机器人运动控制研究.硕士学位论文，南京航空航天大学，2012