一种飞机修理坞的控制系统及方法技术领域
本发明涉及飞机维修技术领域，具体涉及一种飞机修理坞的控制系统及方法。
背景技术
飞机修理坞是一种满足飞机维修的立体刚性梯架，是飞机大修中必不可少的设
备。一般都具备升降或行走功能，维修人员可以方便的到飞机每个部位作业维修。按使用功
能可分为机头坞、机身坞、机尾坞和大翼坞，机尾坞又包括平尾坞和垂尾坞。机坞的升降一
般都采用丝杠传动方式，行走（靠近飞机或驶离飞机）无论是地面式的还是悬挂式的，一般
都采用行走轮传动方式。
目前，机坞的电气控制系统还仅限于机坞的上升、下降或靠近、驶离功能，具备简
单的手动同步控制和故障报警指示。
飞机维修坞是维修飞机专用的工作平台，分为固定式和移动式两大类，为适应飞
机不同高度，平台通常都具有升降功能。由于飞机体型巨大，因此维修坞高度和跨度也很
大，而且均分成多层。无论是哪种类型的维修坞，都需要通过移动或者升降方式靠近飞机。
在维修坞靠近飞机的过程中，必须确保飞机的绝对安全，不能剐碰到飞机。目前维修坞上采
用的安全措施主要有两项：一是人员观察，二是在维修坞上安装一些机械式或者感应式电
子探测器。这些措施有一定的局限性：人员观察可能会存在盲区，不能同时对维修坞全方位
的进行观察，而电子探测器只能对很小的区域或者某一点进行安全探测。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种飞机修理坞的控制系统及方法。
本发明的技术方案是：
一种飞机修理坞的控制系统，所述飞机修理坞，包括机坞主体、电动行走机构、维修工
作台，所述电动行走机构位于机坞主体的下端且支撑于地面或位于机坞主体的上端且吊挂
于轨道，在机坞主体内部设置有若干维修工作台，电动行走机构具有若干行走轮；
该控制系统包括：
控制电动行走机构的行走操作及各层维修工作台的上升、下降操作的电气控制柜；
全方位监控飞机修理坞与飞机之间区域的全方位影像监控系统；
两级限位保护装置；
所述电气控制柜安装在机坞主体的底层维修工作台上；
所述全方位影像监控系统包括若干组全景摄像头、视频处理器、供操作人员监控的显
示屏，各全景摄像头分别安装在机坞主体的底层的维修工作台与地面之间、机坞主体中部
的四个侧面，各全景摄像头的输出端连接视频处理器的输入端，视频处理器的输出端连接
显示屏；
所述两级限位保护装置包括两个限位保护开关，分别安装在各维修工作台的升降停靠
限位和升降极限限位；
所述机坞主体为可升降结构；
限位保护开关的输出端连接电气控制柜的输入端，电气控制柜的控制输出端分别连接
电动行走机构的行走轮的驱动电机、可升降结构的驱动电机。
所述视频处理器将各全景摄像头实时采集的监控图像经拼接实现飞机与机坞全
景实时图像并通过显示屏显示。
所述电气控制柜连接有触摸屏，用于显示维修工作台上升到位指示、维修工作台
下降到位指示、故障报警指示，并对飞机修理坞运行数据及偏差值的实时显示，电气控制柜
对飞机修理坞运行数据及偏差值进行存储、分析、输出或远程传输。
所述电气控制柜内设有对电机调速的变频器和对飞机修理坞进行逻辑控制的
PLC。
所述的飞机修理坞的控制系统，还包括：
若干蘑菇头旋转复位式的急停按钮盒，设置在所述若干维修工作台上。
电子式超负荷过载限制器，安装在所述机坞主体上，当载荷达到额定值的90%时发
出预警信号，当载荷超过额定载荷时，切断动力源并报警。
防碰撞光电传感器安装所述机坞主体靠近飞机的一侧，防碰撞光电传感器的输出
端连接电气控制柜的输入端。
行程传感器，安装在所述电动行走机构的行走轮的驱动电机的输出轴上，行程传
感器的输出端连接电气控制柜的输入端，行程传感器与电气控制柜协同工作进行调偏同步
控制。
采用所述的飞机修理坞的控制系统进行飞机修理坞控制的方法，包括以下步骤：
（1）各全景摄像头实时监控飞机修理坞与飞机之间区域的全方位影像；
（2）视频处理器将各全景摄像头实时采集的监控图像经拼接实现飞机与机坞全景实时
图像并通过显示屏显示；
（3）电气控制柜结合监控图像和各限位保护开关反馈的信号，控制电动行走机构的行
走操作及各层维修工作台的上升、下降操作。
有益效果：
本发明的控制系统及方法能够全方位监控飞机修理坞与飞机之间区域，通过对飞机修
理坞的升降进行两级限位保护，实现精准操作。如果防碰撞光电传感器探测到飞机，系统会
停止运行并报警输出，避免飞机修理坞与飞机发生碰撞。当载荷达到额定值的90%时发出预
警信号，当载荷超过额定载荷时，切断动力源并通过声光报警器报警，以此控制飞机修理坞
工作过程中的安全载荷。电气控制柜根据行程传感器的反馈信号进行调偏同步控制：当偏
差大于20毫米时进行自动调偏，当偏差大于40毫米时停机进行人工手动调偏；以自动调偏
为主、手动调偏为辅，提高调偏的精准度。
附图说明
图1是本发明具体实施方式飞机尾坞主视图；
图2是本发明具体实施方式飞机尾坞左视图；
图3是本发明具体实施方式飞机尾坞俯视图；
图4是本发明具体实施方式飞机修理坞的控制系统框图；
图5是本发明具体实施方式自动调偏流程图；
图6是本发明具体实施方式手动调偏流程图；
图7是本发明具体实施方式飞机尾坞的全景摄像头安装示意图；
图中1-机坞主体、2-电动行走机构、3-维修工作台、4-全景摄像头、5-梯子、6-行走轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图1~3所示，本实施方式中的飞机修理坞包括机坞主体1、电动行走机构2、维修
工作台3，所述电动行走机构2位于机坞主体1的下端且支撑于地面或位于机坞主体1的上端
且吊挂于轨道，在机坞主体1内部设置有若干维修工作台3，电动行走机构2具有若干行走轮
6。
图1示出一种三层可升降结构的飞机尾坞，机坞主体为由驱动电机驱动的可升降
结构；机坞主体1分三层，各层均设置维修工作台3，相邻两层的维修工作台3之间、底层的维
修工作台3与地面之间分别连接有梯子5。
如图4所示，该控制系统包括：
控制电动行走机构2的行走操作及各层维修工作台的上升、下降操作的电气控制柜：安
装在机坞主体1的底层维修工作台3上；
全方位监控飞机修理坞与飞机之间区域的全方位影像监控系统；
两级限位保护装置；
电气控制柜安装在机坞主体的底层维修工作台上；
全方位影像监控系统包括若干组全景摄像头4、视频处理器、供操作人员监控的显示
屏，全景摄像头4分别安装在机坞主体1的底层的维修工作台3与地面之间的梯子5的连接
处、机坞主体1中部的四个侧面，各全景摄像头4的输出端连接视频处理器的输入端，视频处
理器的输出端连接供操作人员监控的显示屏，全景摄像头4、视频处理器、显示屏形成全方
位监控飞机修理坞与飞机之间区域的全方位影像监控系统。
两级限位保护装置包括两个限位保护开关，限位保护开关分别安装在各维修工作
台3的升降停靠限位和升降极限限位，形成两级限位保护；限位保护开关的输出端连接电气
控制柜的输入端，电气控制柜的控制输出端分别连接电动行走机构2的行走轮6的驱动电
机、三层可升降结构的驱动电机。
视频处理器将各全景摄像头实时采集的监控图像经拼接实现飞机与机坞全景实
时图像并通过显示屏显示。视频处理器安装在电气控制柜内，显示屏安装在控制柜面板上
供操作人员监控。
电气控制柜连接有触摸屏，用于显示维修工作台上升到位指示、维修工作台下降
到位指示、故障报警指示，并对飞机修理坞运行数据及偏差值的实时显示，电气控制柜对飞
机修理坞运行数据及偏差值进行存储、分析、输出或远程传输。
如图7所示，全方位影像监控系统的全景摄像头4实现360度全景摄像，即一次性收
录飞机尾坞前后左右的所有图像信息，没有后期合成，更没有多镜头拼接。其原理依据仿生
学(鱼眼构造)采用物理光学的球面镜透射加反射原理一次性将水平360度，垂直180度的信
息成像，再采用硬件自带的软件进行转换，以人眼习惯的方式呈现出画面。
一般来说，焦距越短，视角越大，而视角越大，因光学原理产生的变形也就越强烈。
为了达到水平360度，垂直180度的超大视角，鱼眼镜头允许桶形畸变合理存在，除了画面中
心的景物保持不变，其他本应水平或垂直的景物都发生了相应的变化。为了把畸变后的图
象转化为适合于人眼观看的正常图像，需要通过软件对图像进行坐标变换，并进行图像修
正等处理。
本实施方式的全景摄像头的技术参数如下：
1.图像处理单元技术参数
工作电压DC8~32V
工作电流≤160mA(DV12V)
静态电流≤0.1mA
平均功耗≤2000mW
工作温度-30℃-85℃
贮存温度-40℃-105℃
工作湿度10%-90%
视频格式PAL/NTSC
2.摄像头技术参数
摄像头工作电压DC3.3V
工作电流(单个)<120mA(DV3.3V)
平均功耗(单个)<400mW
工作温度-40℃-85℃
贮存温度-40℃-105℃
视频格式PAL/NTSC
本实施方式的飞机尾坞包括平尾坞和垂尾坞；平尾坞、垂尾坞的电气控制柜均配置如
下：
电气控制柜安装在平尾坞、垂尾坞的一层维修工作台上，电气控制柜内设有对电机调
速的变频器和对飞机修理坞进行逻辑控制的PLC，还设有断路器、接触器、电源保护器、漏电
保护器、开关电源、操作按钮开关、触摸屏及无线遥控器。
PLC采用SIEMENSS7-200系列。采用的中央处理单元是CPU226，它集成24输入/16
输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个
100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自
由方式通讯能力。如图4所示，PLC为核心控制器，接收来自各功能按钮、各限位保护开关、各
传感器的输入信息，驱动前侧变频器和后侧变频器运行，使电动行走机构的前侧减速电机、
后侧减速电机运转。在运行过程中，与两个电机的输出轴连接的前侧编码器、后侧编码器实
时将反映行程计数值的脉冲信号反馈给PLC高速计数器输入口。PLC、变频器、编码器组成闭
环控制系统，通过PID控制，保证控制稳定可靠。系统还具有故障检测、报警及显示功能。
变频器采用西门子公司MM440系列。拥有多功能报警信息，可靠稳定的性能，友好
的操作界面。它采用高性能的V/F控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时
具备超强的过载能力，1.5倍额定输出电流，持续时间60S，以满足广泛的应用场合。创新的
BiCo（内部功能互联）功能有无可比拟的灵活性。电压适应能强，压降百分之三十情况下，可
安全不间断运行，实现如下功能：
（1）过电压、欠电压保护；
（2）变频器、电机过热保护；
（3）接地故障保护，短路保护；
（4）闭锁电机保护，防止失速保护。
在维修工作台的左右护栏上各分别配备四组220V/16A插座箱和四组36V/16A插座
箱，作为飞机维修用电源插座。插座箱为组合开关型，包括一个断路器和一个插座，插座与
断路器连锁。
电气控制柜中选用施耐德C65N系列小型断路器作为电路分断、短路、过载保护，该
断路器拥有卓越的限流特性，其限流特性优于IEC60898标准规定的Ⅲ级限流要求，减小了
故障对系统和设备的影响。
操作按钮开关选用施耐德金属系列按钮，机械寿命300万次。
在各维修工作台上安装声光警示灯，在操作按钮开关按下后开始预警，5秒钟后平
尾坞开始运行，声光报警信号一直持续到操作结束。声光警示灯声音不小于100分贝，且音
调可调。其参数为DC24V、106分贝、音调可选、工作温度：-30℃~+70℃、防护等级IP65。
电气控制柜主要完成如下操作：
（1）使用无线遥控器进行平尾坞或垂尾坞的上升/下降操作；
（2）升降和行走的手动调偏操作；
（3）平尾坞的维修工作台上的照明控制开关和维修插座控制开关操作；
（4）通过各维修工作台上设置的蘑菇头旋转复位式的急停按钮盒实现急停操作；
（5）靠向/驶离飞机行走操作；
（6）机身坞上的照明控制开关和维修插座控制开关的操作。
控制功能：
（1）PLC控制，可以按照用户要求进行编程调整；
（2）变频驱动，缓起缓停、运行速度可调。远离飞机行走时以4米/分钟的速度快速运行，
接近飞机行走时以1米/分钟的速度慢速运行；
（3）升降和行走具有自动调偏同步控制功能。
监控显示及报警功能：
（4）电源指示、操作允许指示；
（5）上升到位指示、下降到位指示、升降操作允许指示及行走操作允许指示；
（6）故障报警指示及故障菜单查询；
（7）运行数据及偏差值的实时显示。
在平尾坞和垂尾坞二层维修工作台上安装操作箱，可以进行上升/下降、靠近/驶
离、急停操作，并设有操作允许指示灯和故障报警指示灯。
若干蘑菇头旋转复位式的急停按钮盒分别设置在平尾坞和垂尾坞各层维修工作
台上。急停按钮动作，平尾坞或垂尾坞禁止运行，如果平尾坞或垂尾坞在运行过程中，急停
按钮动作，平尾坞或垂尾坞停止运行的同时，会切断相应的主回路电源。
限位保护开关分别安装在平尾坞或垂尾坞各维修工作台的升降停靠限位和升降
极限限位，形成两级限位保护；限位保护开关选用施耐德品牌，机械寿命1百万次操作循环，
防护等级达到IP66。各维修工作台上升和下降限位都分别设置两级限位保护，第一级为升
降正常的停靠限位，第二级为升降极限限位。在升降运行过程中，如果极限限位动作，报警
的同时并立即切断相应的主回路电源。
在靠向飞机行走时设置靠向减速保护开关和极限位保护开关，在驶离飞机行走时
设置驶离停止限位和驶离停止保护限位。靠向时的减速开关安装在距离飞机2米左右的位
置，当靠向飞机行走时触发减速开关时，平尾坞或垂尾坞以1米/分钟的速度减速运行。当平
尾坞或垂尾坞驶离行走时，如果触发驶离停止限位保护开关，系统会立即停机报警并切断
相应的主回路电源。
电子式超负荷过载限制器，安装在所述机坞主体上，4-20mA电流信号输出。当载荷
达到额定值的90%时发出预警信号，当载荷超过额定载荷时，切断动力源并报警。
在各维修工作台上安装一定数量的220V防爆照明灯，保证维修飞机表面平均照度
达到400Lux。在维修工作台底部也安装防爆照明灯，以便于人员通过或设备维修。防爆照明
灯采用壁挂式安装，AC220伏，18瓦。
一个防碰撞光电传感器安装在平尾坞机坞主体上方靠近飞机水平尾翼的一侧，防
碰撞光电传感器的输出端连接电气控制柜的输入端。本实施方式选用的防碰撞光电传感器
为：直流DC12-24V、探测距离0-0.6米可调，防护等级达到IP67。在垂尾坞底层维修工作台下
方靠近水平尾翼的位置安装2个防碰撞光电传感器，探测距离0~0.6米可调。在垂尾坞下降
过程中，如果防碰撞光电传感器探测到飞机水平尾翼，系统会停止运行并报警输出。
2个防碰撞光电传感器安装在垂尾坞靠近飞机一侧，探测距离0~0.6米可调。在垂
尾坞靠近飞机行走过程中，如果防碰撞光电传感器探测到飞机垂直尾翼，系统会停止运行
并报警输出。
在垂尾坞的各层维修工作台上安装声光警示灯，在操作按钮按下后开始预警，5秒
钟后机坞开始运行，声光报警信号一直持续到运行结束。声光警示灯声音不小于100分贝，
且音调可调。
在垂尾坞每层维修工作台上安装防爆照明灯，保证维修飞机表面平均照度达到
400LUX。在每层出口处安装一套应急防爆照明灯，保证断电照明时间大约90分钟。
行程传感器，安装在电动行走机构的行走轮的驱动电机的输出轴上，行程传感器
的输出端连接电气控制柜的输入端，行程传感器与电气控制柜协同工作进行调偏同步控
制。
上述飞机修理坞的控制方法，包括：
（1）各全景摄像头实时监控飞机修理坞与飞机之间区域的全方位影像；
（2）视频处理器将各全景摄像头实时采集的监控图像经拼接实现飞机与机坞全景实时
图像并通过显示屏显示；
（3）电气控制柜的PLC结合各限位保护开关反馈的信号，控制电动行走机构的行走操作
及各层维修工作台的上升、下降操作。
（3.1）电动行走机构的行走操作过程中，行程传感器、防碰撞光电传感器实时反馈
信号给电气控制柜的PLC；
（3.2）电气控制柜的PLC根据防碰撞光电传感器的反馈信号实时监控飞机修理坞是否
水平运行到位，若是，则执行（3.3），否则执行（3.1）；
（3.3）根据现场需要，进行飞机修理坞升降操作，各限位保护开关实时反馈信号给电气
控制柜的PLC；在升降运行过程中，如果极限限位动作，则PLC进行报警同时立即切断相应的
主回路电源；
（3.4）根据各限位保护开关实时反馈信号判断飞机修理坞升降操作是否到位：是，则停
止升降操作，执行（3.5），否则继续进行升降操作，返回（3.3）；
（3.5）电气控制柜的PLC根据行程传感器的反馈信号进行调偏同步控制：当偏差大于20
毫米时进行自动调偏，当偏差大于40毫米时停机进行人工手动调偏；
a)偏差的形成
由飞机修理坞的梯架结构等多方面原因，各立柱丝杠所承受的载荷存在一些差异，驱
动丝杠旋转的电机运行电流就会产生差异，根据电机的机械特性可知，负载转矩和转速成
反比，在同频率下丝杠的升降高度一定存在差异。如不进行调整，偏差值就会越来越大，对
丝杠及梯架结构的破坏就越来越严重，所以同步控制就尤为重要。
在电气调偏同步控制中，采用自动调偏和手动调偏相结合的方式，以自动调偏为
主、手动调偏为辅。偏差大于20毫米系统进行自动调偏，偏差大于40毫米时系统停机需人工
进行手动调偏。
b)自动调偏
如图5所示，在飞机修理坞的梯架运行过程中，如果前后偏差达到20毫米，PLC进行自动
调偏：若飞机修理坞的前侧行程大于后侧行程，则前侧变频器输出频率为40Hz，否则前侧变
频器输出频率为50Hz；若飞机修理坞的后侧行程大于前侧行程，则后侧变频器输出频率为
40Hz，否则后侧变频器输出频率为50Hz；两侧的行程脉冲数据及偏差值实时在触摸屏上显
示，在自动调偏过程中由状态指示灯进行指示；前侧变频器、后侧变频器分别驱动前侧电
机、后侧电机运行，从而带动飞机修理坞运行，前侧编码器、后侧编码器实时反馈信号给
PLC。
c)手动调偏
如图6所示，当飞机修理坞的梯架两侧出现40毫米偏差时，或在调试、维修过程中梯架
需要进行调整调平情况下，就需要进行手动调偏。手动调偏必须在在维修状态下进行，在手
动调偏过程中变频器一直工作在低速频率，观察触摸屏上的行程脉冲数值或人为测量两侧
高度，直到两侧调平。