技术合作控制关键的混合操作

1981年4月，第一架航天飞机“哥伦比亚”号发射升空，绕地球飞行37圈，最后降落在加利福尼亚州爱德华兹空军基地的跑道上。这是美国首次在没有进行无人动力试飞的情况下发射载人航天飞行器。美国宇航局称这次飞行任务为“史上最大胆的试飞”。

美国国家航空航天局的太空计划是许多此类壮举的来源，在过去的半个世纪里，这些壮举激发了儿童和作家的想象力。但在执行每一项任务之前，多年来都严格遵守安全和生产要求。

安全、精确、准确

在每次点火倒计时之后，航天飞机都会被固体火箭助推器喷出的标志性双火焰推进太空。这两个助推器为航天飞机提供了80%的发射推力，然后它们就会燃烧、分离，并通过降落伞坠入大西洋。NASA回收船回收炮弹，并将它们拖到佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地(CCAFS)的A/F机库，在那里进行拆卸。

翻新助推器以重复使用需要在两个地方进行。固体火箭助推器组件-截锥、前裙和后裙-最初在机库A/F进行翻新，然后运输到美国联合空间联盟(美国)组装和翻新设施(ARF)在美国宇航局肯尼迪航天中心在佛罗里达州进行最后的组装和测试。降落伞被翻新和包装在降落伞翻新设施，然后运到ARF。可重复使用的固体火箭发动机部分和在飞行中操纵火箭的喷管通过轨道车运输到犹他州的Alliant Techsystems (ATK)，在那里重新组装、测试，然后返回肯尼迪进行重新安装。从检索到完成的整个过程大约需要一年时间。

翻新及重复使用

美国ARF的工程团队受到难以置信的严格的生产规范的约束，因为任何细微的偏差都可能严重影响任务的安全。在助推器125万磅的总重量中，推进剂占110万磅，其燃烧温度足以破坏外壳的结构完整性。用于在上升、下降和溅落过程中保护火箭助推器的材料之一是美国开发的热保护系统，称为助推器可抹烧蚀(BTA)。它的稠度类似于汽车车身填料，但具有更好的热性能。这很重要，因为它可以保护助推器组件免受损坏，使它们能够一次又一次地重复使用。

用于飞行部件的绝缘材料的批量混合是一个自动化过程，由两台功能相同的机器处理。Micro Motion流量计将精确测量的树脂和催化剂释放到混合容器中，在那里，Charles Ross混合器将它们混合在一起，形成BTA绝缘。肯尼迪工厂平均每天准备5个3000克批次，但由于规格只允许在任何给定批次上±2%的偏差，美国面临着一项具有挑战性的工作。

其中一台机器由罗克韦尔自动化公司的Allen-Bradley ControlLogix PAC控制，另一台由SLC-500控制。USA的工程师尝试在控制器和流量计之间使用4-20 mA的反馈，但发现他们无法获得所需的精度和精度水平，因为标准模拟输入模块无法达到所需的数据传输速率。

“在正常的工业中，你可以生产类似的产品，即使降价10-15%，也不会有任何区别，”美国公司的控制系统工程师、该应用的机器制造商丹·德莫迪(Dan Dermody)解释说。“但由于这些固体火箭助推器的工作环境，绝对没有出错的余地。”

解决方案

“我们联系了Micro Motion，他们向我们介绍了ProSoft Technology的Modbus通信模块，该模块直接集成到ControlLogix和SLC-500平台中，”Dermody解释道。“我们对它们进行了测试，很快发现它们提供了我们所需的准确性和精确度。该模块收集流数据并将其直接提供给ControlLogix数据表。这种类型的流量控制系统保持所有的工艺参数，确保在混合过程中没有超出规格。ProSoft模块使我们想要使用的架构成为可能，从那以后，我们一直坚持在我们的流量计上使用这种哲学。”

虽然新方法是一个重大改进，但仍需要进行一些微调才能实现全部好处。Dermody补充道:“一旦我们将信息以数字方式传输过来，就会有天壤之别。”“尽管如此，我们还是勉强实现了目标，我知道更新速度有些问题。所以，我们与ProSoft合作来确定控制器编程问题，这个问题本质上导致控制器在我试图读取数据的一毫秒内重写数据。我们现在有了我们需要的性能。我们可以获得毫秒级的更新时间，我们可以控制到2000克批次的克级。”

由于美国能够实现这种解决方案的可重复精度水平，他们不需要不断测试粘合剂输送系统来证明其准确性。

未来

随着航天飞机计划的结束，NASA和太空计划目前正在经历一个重大的方向转变。目前，美国正在为战神计划的第二次试飞建造部件。虽然目前还没有关于后航天飞机载人航天计划的确切架构的官方决定，但有一个事实将是不变的:火箭必须在苛刻的环境中工作，这将需要通过创新解决方案实现最高质量标准的材料。

Adrienne Lutovsky和Danetta Bramhall是ProSoft Technology的特约撰稿人。

欲了解更多信息，请访问:
www.micromotion.com
modbus.org
www.prosoft-technology.com
www.rockwellautomation.com
www.unitedspacealliance.com

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