1 引言
風(fēng)洞是空氣動力試驗系統(tǒng)。它依據(jù)運動的相對性原理，將飛行器的模型或?qū)嵨锕潭ㄔ诘孛嫒斯きh(huán)境中，人為制造氣流流過，以此模擬空中各種復(fù)雜的飛行狀態(tài)，獲取試驗數(shù)據(jù)。也可以說，風(fēng)洞就是在地面上人為地創(chuàng)造一個“天空”。風(fēng)洞是研制飛機必需的一種試驗裝置。它模擬飛機飛行中各種空氣動力條件，只在地面就可以獲取飛機在空中飛行時的各種參數(shù)。
氣流的改變通過調(diào)節(jié)風(fēng)洞系統(tǒng)中的風(fēng)速，風(fēng)速采用富士G11系列變頻控制器，并配以編碼器反饋完成高精度速度控制。可編程控制器(也稱為PLC)工業(yè)控制部件因其功能強大、運算速度快、程序設(shè)計簡單、修改程序靈活方便、可靠性高、抗干擾能力強以及能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下長期工作等顯著特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制的各個領(lǐng)域。但是其本身不具備人機交互功能，在工藝參數(shù)較多，需要人機交互時，配合使用具有觸摸操作和通信功能的人機界面就是一種很好的選擇。在本文所述的風(fēng)洞調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器、PLC及人機界面之間以串行通信方式，可以在人機界面上直接對風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)速、速壓進行設(shè)定、控制及監(jiān)視，并且可以通過趨勢圖隨時觀察氣流改變時風(fēng)洞內(nèi)9個環(huán)境參數(shù)(溫度、大氣壓、落壓差等)的變化。該系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠性高的特點。

2 硬件配置設(shè)計
2.1 原理設(shè)計
圖1是該系統(tǒng)的主要硬件組成圖，應(yīng)用于某風(fēng)洞實驗。

圖1 系統(tǒng)主要硬件配置圖

設(shè)定數(shù)據(jù)主要是風(fēng)速，風(fēng)速分為自動和手動調(diào)節(jié)兩種方式。自動調(diào)節(jié)時,風(fēng)速分15個等級，在POD上預(yù)先設(shè)定好每個等級的數(shù)據(jù)和工作時間后，按預(yù)先設(shè)定的等級的數(shù)據(jù)和時間讓風(fēng)速電機依次連續(xù)運行。手動時，POD隨時由操作員調(diào)節(jié)風(fēng)速電機的速度。通過傳感器把風(fēng)洞內(nèi)的9個環(huán)境參數(shù)信號傳給三個模擬輸入單元。這9個環(huán)境參數(shù)分別是溫度、實驗段氣壓、落壓差和力等。
對風(fēng)速和速壓兩種方式可以任意選擇和任意設(shè)定，根據(jù)流體力學(xué)[1]，由公式:
Qi=k1ρVi2=k2△Pi