1 引言
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风洞是空气动力试验系统。它依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。也可以说，风洞就是在地面上人为地创造一个“天空”。风洞是研制飞机必需的一种试验装置。它模拟飞机飞行中各种空气动力条件，只在地面就可以获取飞机在空中飞行时的各种参数。W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
气流的改变通过调节风洞系统中的风速，风速采用富士G11系列变频控制器，并配以编码器反馈完成高精度速度控制。可编程控制器(也称为PLC)工业控制部件因其功能强大、运算速度快、程序设计简单、修改程序灵活方便、可靠性高、抗干扰能力强以及能在恶劣的工业环境下长期工作等显著特点，已广泛应用于工业自动化控制的各个领域。但是其本身不具备人机交互功能，在工艺参数较多，需要人机交互时，配合使用具有触摸操作和通信功能的人机界面就是一种很好的选择。在本文所述的风洞调速系统中，变频器、PLC及人机界面之间以串行通信方式，可以在人机界面上直接对风洞内的风速、速压进行设定、控制及监视，并且可以通过趋势图随时观察气流改变时风洞内9个环境参数(温度、大气压、落压差等)的变化。该系统具有稳定、可靠性高的特点。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
2 硬件配置设计
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2.1 原理设计W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
图1是该系统的主要硬件组成图，应用于某风洞实验。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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图1 系统主要硬件配置图
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设定数据主要是风速，风速分为自动和手动调节两种方式。自动调节时,风速分15个等级，在POD上预先设定好每个等级的数据和工作时间后，按预先设定的等级的数据和时间让风速电机依次连续运行。手动时，POD随时由操作员调节风速电机的速度。通过传感器把风洞内的9个环境参数信号传给三个模拟输入单元。这9个环境参数分别是温度、实验段气压、落压差和力等。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
对风速和速压两种方式可以任意选择和任意设定，根据流体力学[1]，由公式:WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
Qi=k1ρVi2=k2△Pi ——i=1到15可任意选择(i为实验Vi或Qi点数)WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
ρ=k3P/(273+t) ——k1,k2,k3:常数，根据不同系统而定:WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
Qi——速压(kg/m2) plcjs.技.术_网
Vi——风速(m/s)WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
△Pi——落差压(mbar) P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
ρ——空气密度(kg*s2/m4) WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
t——温度(℃)plcjs.技.术_网
P——实验段气压(mbar)——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
可以计算Vi和Qi，也可以和风速的给定值进行比较。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
2.2 配置设计WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
(1) 根据系统运行和控制要求，选用富士的MICREX-SX SPB系列PLC，其使用简单，功能强大，最优性能价格比，能满足各种各样自动化控制需要，且具有尺寸小不受安装场所限制，大容量内存，高速指令功能;并提供了方便、简洁、开放的通信功能;可直接连接POD;使MICREX-SX SPB系列PLC可以很好的满足控制要求[2]。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
(2) 人机界面选用带RS-485通信的富士UG430H-SS触摸屏，彩色，128色，10.4寸。进行参数的设定、显示[3]。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
(3) 变频器选用富士的FRENIC5000G11S，该变频器具有低噪音、高性能、多功能以及带有RS-485通信接口等特点。配以编码器反馈完成高精度速度控制[4]。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
3 系统软件设计
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3.1 人机界面的软件设计P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
本系统人机界面所有画面均用UG00S-CWV3软件进行设计，分为操作画面和检测画面。有主画面、环境参数趋势图显示、风速的自动和手动设定等画面，经UG00S-CWV3编译无误后，从个人电脑中下载到人机界面,如果与PLC的通信能正常进行，并且PLC侧相应的程序也正确无误，则即可使用。人机界面通过RS-422通信电缆直接与与PLC编程器端口连接，实行命令设定型通信。根据来自人机界面的请求命令，可以实施PLC内部存储器的读写操作。PLC完成处理后，回送答复给外部设备。PLC侧不用特意编写通信程序。这里只介绍风速的自动和手动两个画面。WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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