結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、（冰風(fēng)洞試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用摘要：結(jié)冰是飛機(jī)的重大安全隱患，結(jié)冰風(fēng)洞是研究飛機(jī)結(jié)冰與防除冰的地面試驗(yàn)設(shè)備，飛機(jī)模型安裝在試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤上，通 過(guò)精確控制轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)模型旋轉(zhuǎn)模擬姿態(tài)變化;研制了適用于低溫、低氣壓、高濕度環(huán)境的轉(zhuǎn)盤機(jī)械機(jī)構(gòu);設(shè)計(jì)了以317T-CPU* IM174模塊和交流伺服的轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)總體方案，開(kāi)發(fā)了功能完善的轉(zhuǎn)盤監(jiān)控軟件；通過(guò)參數(shù)優(yōu)化、主從偏差控制和全閉環(huán)位置 控制，實(shí)現(xiàn)了 3個(gè)試驗(yàn)段5套轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)單轉(zhuǎn)盤、上/下或左/右轉(zhuǎn)盤高精度同步控制；解決了特殊環(huán)境下轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)問(wèn) 題轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)運(yùn)行超過(guò)+年，轉(zhuǎn)盤角度范圍士1+f,轉(zhuǎn)盤角度和同步控制精度不低于0. 02，各項(xiàng)技術(shù)

2、指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 保證了結(jié)冰風(fēng)洞各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)順利完成關(guān)鍵詞：結(jié)冰風(fēng)洞;轉(zhuǎn)盤;模型姿態(tài); 317T-CPU；監(jiān)控軟件;同步控制Design and Application of Test Section Turntable ControlSystem in Icingwind TunnelAbstract: Ic i ng i s a major h i dden danger of ai rcra6 safety. i c i ng w i nd tunnel i s a ground test equ i pm ent to study ai rcra6 i c i ng and anti

3、 icing. The aircraft model is installed on the rotary table in the test section, and the rotating model is driven to s imulate the attr tude change through precse control of the rotary table. The turntable mechanism suttable for the environment of low temperature， low pressure and high humidity is d

4、eveloped. A turntable control system based on 317 T CPU，IM174 module and AC servo is de5 signed. The turntable monitoring software wtth complete functions is developed. By parameter opiimization, masterslave deviation control and full closedloop position control，the sngle turntable，upper/lower or le

5、t/right turntable high5precision synchronous control of five turntable mechansms in three test sections is realzed. Solved the turntable control system under special envronment operation and mantenance problems. The turntable control system has been runnng for more than + years， the angle range of t

6、he turntable is 士1 + 0, and the accuracy of the turntable angle and synchronization contro l is not less than 0. 02, the techncal indicators meet the design requirements, which ensures the smooth completion of various test tasks in the icing wind tunnel.Keywords: icing wind tunnel; turntable; model

7、gesture; 317T5CPU; monitoring software; synchronous control引言3米h2米結(jié)冰風(fēng)洞是我國(guó)于2013年建成的一座閉口 回流式高亞音速風(fēng)洞，有3個(gè)可更換的試驗(yàn)段試驗(yàn)時(shí)模 型通過(guò)工裝安裝在試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤上，通過(guò)控制轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)改變 模型姿態(tài)其中主試驗(yàn)段上下壁面中心有上下兩個(gè)轉(zhuǎn)盤, 轉(zhuǎn)盤直徑均為2 400 mm,兩個(gè)轉(zhuǎn)盤鏡像安裝,上下轉(zhuǎn)盤可 以單動(dòng)，也可以同步轉(zhuǎn)動(dòng);高速試驗(yàn)段左右壁面中心有左 右兩個(gè)轉(zhuǎn)盤， 轉(zhuǎn)盤直徑1 000 mm， 兩個(gè)轉(zhuǎn)盤鏡像安裝， 左 右轉(zhuǎn)盤可以單動(dòng)，也可以同步轉(zhuǎn)動(dòng);次試驗(yàn)段有下轉(zhuǎn)盤, 轉(zhuǎn)盤直徑3 +00 mmE。3個(gè)試驗(yàn)段的轉(zhuǎn)盤

8、機(jī)構(gòu)均隨試驗(yàn)段 安裝在低至一40 1、5 kPa環(huán)境氣壓、100%濕度的駐室內(nèi)， 設(shè)備布置、防護(hù)、控制性能沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可循，只能自主研制 適合獨(dú)特運(yùn)行環(huán)境的轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng);駐室內(nèi)安裝線纜存放 箱，存放駐室外轉(zhuǎn)盤控制柜接入轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的所有線纜，用 于試驗(yàn)段更換后轉(zhuǎn)盤控制線纜快速轉(zhuǎn)接轉(zhuǎn)盤控制柜安裝 在駐室外常溫常壓環(huán)境區(qū)別其它風(fēng)洞轉(zhuǎn)盤控制采用驅(qū)動(dòng) 器+電機(jī)+減速機(jī)+工控機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡等結(jié)構(gòu)57（,結(jié)冰 風(fēng)洞試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)選用317TCPU、IM174模塊、 位置編碼器和交流伺服等硬件，研制了功能完善的試驗(yàn)段 轉(zhuǎn)盤監(jiān)控軟件，采用DP總線通信、參數(shù)優(yōu)化、主從偏差控 制和全位置閉環(huán)控制， 實(shí)現(xiàn)了3個(gè)試驗(yàn)段5

9、套轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的獨(dú) 立運(yùn)動(dòng)控制和多軸高精度同步控制1轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)技術(shù)要求根據(jù)試驗(yàn)規(guī)范和技術(shù)要求結(jié)冰風(fēng)洞轉(zhuǎn)盤控制系 統(tǒng)主要技術(shù)要,如下：1）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度不小于2/s;2）轉(zhuǎn)盤角度范圍：士1 + 0;3）轉(zhuǎn)盤角度控制精度不小于0.02；4）轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、編碼器等能工作在低溫低 氣壓潮濕環(huán)境；5）3個(gè)試驗(yàn)段5套轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)均可高精度獨(dú)立運(yùn)動(dòng)控制；6）主試驗(yàn)段上/下轉(zhuǎn)盤,高速試驗(yàn)段左/右轉(zhuǎn)盤高精度 鏡像同步旋轉(zhuǎn)控制；7）轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)過(guò)程;，有行程限位、電機(jī)堵轉(zhuǎn)、過(guò)載等 報(bào)警和安全聯(lián)絡(luò)等保護(hù)功能；8）試驗(yàn)段更換時(shí)轉(zhuǎn)盤電機(jī)線纜通過(guò)航插快速轉(zhuǎn)接；9）控制系統(tǒng)具備本地/遠(yuǎn)程控制功能。2轉(zhuǎn)盤機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)冰風(fēng)洞3個(gè)試驗(yàn)段

10、轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)基本一致，采用伺服電 機(jī)+減速機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)也，從 而帶動(dòng)固定在轉(zhuǎn)盤上的模型改變姿態(tài)角。以主試驗(yàn)段下轉(zhuǎn) 盤為例，轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)安裝在試驗(yàn)段下壁面中心，主要包括托 架、轉(zhuǎn)盤軸承、轉(zhuǎn)盤、蓋板、密封件、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū) 動(dòng)電機(jī)編碼器、減速機(jī)、小齒輪、轉(zhuǎn)盤大齒輪、轉(zhuǎn)盤位置 編碼器等。托盤外圈連接在試驗(yàn)段下壁板中心圈梁上，圈 梁為槽鋼滾彎而成，在圈梁上開(kāi)有螺紋孔；整個(gè)轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 通過(guò)托架外圈的螺栓與中心圈梁螺紋孔連接；托盤和轉(zhuǎn)盤 均采用16MnDR低溫壓力容器鋼板焊接組成；轉(zhuǎn)盤軸承為 帶內(nèi)齒的四點(diǎn)接觸（轉(zhuǎn)盤軸承，轉(zhuǎn)盤軸承外圈與托盤內(nèi)圈 連接，轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)盤連接；蓋板和迷宮式密封件

11、防 止低溫潮濕氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)部，密封件底面裝有電加 熱片，防止密封件被水凍結(jié)??；密封件能夠收集并由波紋 金屬軟管排出轉(zhuǎn)盤融冰后的積水，防止轉(zhuǎn)盤軸承等重要零 部件受到水的侵蝕；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)編碼器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 轉(zhuǎn)盤減速電機(jī)、轉(zhuǎn)盤小齒輪依次同軸連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體 通過(guò)驅(qū)動(dòng)支座與下壁面中心圈梁固定；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的小齒輪 與轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)齒的大齒輪嚙合；轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)盤驅(qū) 動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，同步帶動(dòng)固聯(lián)在轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈上的轉(zhuǎn)盤旋 轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)固定在轉(zhuǎn)盤上的模型改變姿態(tài)角）1516*。轉(zhuǎn)盤 機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示，結(jié)冰風(fēng)洞轉(zhuǎn)盤主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1密封件轉(zhuǎn)盤預(yù)留驅(qū)動(dòng)支座驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)盤軸承所示。/ 托架-|小齡輪鋼盤減速機(jī)

12、轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈大齒輪電機(jī)編碼器位置編碼器密封件轉(zhuǎn)盤預(yù)留驅(qū)動(dòng)支座驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)盤軸承所示。/ 托架-|小齡輪鋼盤減速機(jī)轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈大齒輪電機(jī)編碼器位置編碼器圖1轉(zhuǎn)盤機(jī)械結(jié)構(gòu)表1結(jié)冰風(fēng)洞轉(zhuǎn)盤主要技術(shù)參數(shù)類別主試驗(yàn)段高速試驗(yàn)段次試驗(yàn)段轉(zhuǎn)盤直徑上轉(zhuǎn)盤2 400 mm左轉(zhuǎn)盤1 000 mm下轉(zhuǎn)盤3 800 mm下轉(zhuǎn)盤2 400 mm下轉(zhuǎn)盤1 000 mm大小齒輪減速比201/21 = 9. 5783/21 = 3. 95324/21 = 15. 43減速器減速比精密行星齒輪220傳動(dòng)鏈總減速比2105.48693394.6轉(zhuǎn)盤中心位置mm順氣流入口3 250順氣流入口2 250順氣流入口3 750角度范圍/（

13、）土 180土 180土 180電機(jī)速度/rpm3 5003 0003 500驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高 速度rpm8 5008 5008 500位置編碼器多圈絕對(duì)編碼器電機(jī)扭矩N.m510. 65電機(jī)型號(hào)BLS-112ABLS-114ABLS-112A線圈電壓400 V系列驅(qū)動(dòng)器型號(hào)CD1 一 a一400/14CD1 一 a一400/45CD1 一 a一400/14驅(qū)動(dòng)器額定 電流/A7207電機(jī)編碼器旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)盤角速度（/s）12/s1212控制精度/（）10. 0210. 0210. 02控制方式上/下轉(zhuǎn)盤單動(dòng) 或同步左/右轉(zhuǎn)盤單動(dòng) 或同步下轉(zhuǎn)盤單動(dòng)3驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器主試驗(yàn)段上/

14、下轉(zhuǎn)盤和次試驗(yàn)段下轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)完 全一致，高速試驗(yàn)段左/右轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率略大，技術(shù)參 數(shù)見(jiàn)表1所示。根據(jù)試驗(yàn)工況，任何時(shí)候，駐室只安裝一 個(gè)試驗(yàn)段，其中安裝主試驗(yàn)段或高速試驗(yàn)段時(shí)，可能同時(shí) 使用上/下轉(zhuǎn)盤或左/右轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)。3個(gè)試驗(yàn)段的轉(zhuǎn)盤驅(qū) 動(dòng)電機(jī)均隨試驗(yàn)段安裝在低至一40 C、5 kPa環(huán)境氣壓、 100%濕度的駐室內(nèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，轉(zhuǎn)盤電機(jī)必須滿 足高控制性能，非驅(qū)動(dòng)端帶電機(jī)編碼器和抱閘機(jī)構(gòu)，工作 時(shí)抱閘松開(kāi)，非工作時(shí)具有抱閘功能。以上工作環(huán)境對(duì)轉(zhuǎn) 盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型難度較大，與環(huán)境溫度比較，環(huán)境濕度更 為嚴(yán)苛，防護(hù)等級(jí)至少達(dá)到IP67,國(guó)內(nèi)外很難找到同時(shí)滿 足高控制性能和防護(hù)等

15、級(jí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及配套控制系統(tǒng)）1719*。 綜合比較，轉(zhuǎn)盤電機(jī)選用瑞諾精密三相交流永磁同步BL系 列伺服電機(jī)，低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，確保高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，內(nèi)置溫度傳 感器，電機(jī)工作溫度最低至一40 1,可以高真空環(huán)境運(yùn)行, 支持多種編碼器信號(hào)反饋，電機(jī)實(shí)際防護(hù)等級(jí)為IP65。驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸為光軸，插入減速機(jī)輸入端軸套內(nèi), 通過(guò)內(nèi)六角螺桿鎖緊減速機(jī)輸入端軸套的夾緊轂，實(shí)現(xiàn)驅(qū) 動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)連接。減速機(jī)采用alpha行星減速機(jī)，型號(hào)為TP050MA3 220 0G1 2S,三級(jí)減速，防護(hù)等級(jí) IP65,夾緊轂直徑24 mm,回程間隙1 arcmin#該驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸徑為19 mm,夾緊轂內(nèi)徑24 mm,因此在驅(qū)動(dòng)電

16、 機(jī)輸出軸外配套過(guò)度軸套#驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)連接如圖2 所示#驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸套 驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸鎖緊內(nèi)六角螺桿 鎖緊螺釘窗 減速機(jī)端面輸入端夾緊轂圖2驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸套 驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸鎖緊內(nèi)六角螺桿 鎖緊螺釘窗 減速機(jī)端面輸入端夾緊轂驅(qū)動(dòng)控制器選用電機(jī)配套的全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器# 驅(qū)動(dòng)器采用PWM控制模式,通過(guò)電機(jī)編碼器輸出高分辨 率旋轉(zhuǎn)變壓器反饋信號(hào)，直接控制電機(jī)的扭矩及速度#驅(qū) 動(dòng)電機(jī)速度及扭矩的控制信號(hào)是士 10V的模擬量#驅(qū)動(dòng)控 制器需要外部提供24VDC輔助電源給DC/DC轉(zhuǎn)換器供電, DC/DC轉(zhuǎn)換器提供各內(nèi)部模塊所需的邏輯電壓#驅(qū)動(dòng)器進(jìn) 線采用3AC400V供電，配套可視化調(diào)試軟件

17、Visual Drive Setup,驅(qū)動(dòng)器所有的命令參數(shù)通過(guò)RS232進(jìn)行編程設(shè)置并 保存在EEPROM內(nèi)，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置和調(diào)試#驅(qū)動(dòng) 器有X1旋轉(zhuǎn)編碼器接口，X2命令信號(hào)輸入輸出接口，X3 各種編碼器輸入接口，X5 RS232通訊接口 , X8直流24 V接口，X9主電源接口 , Ground接地接口等,驅(qū)動(dòng)控制器外部接口如圖3所示#圖3驅(qū)動(dòng)控制器外部接口4轉(zhuǎn)盤監(jiān)控系統(tǒng)圖3驅(qū)動(dòng)控制器外部接口轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)硬件選用CPU 317T 2DP + IM174接口 模塊# CPU 317T集成PLC和Technology運(yùn)動(dòng)控制器,兩 個(gè)控制器的數(shù)據(jù)交換由硬件完成，有運(yùn)動(dòng)控制、高速計(jì)數(shù) 器、P

18、ID控制器等諸多工藝控制功能，最多可以完成32個(gè) 工藝軸位置控制#與常用PLC通過(guò)DP總線控制驅(qū)動(dòng)器相 比，不需要定義DP通訊報(bào)文內(nèi)容就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的各 種控制，通過(guò)集成在STEP 7環(huán)境下的工藝軟件包來(lái)配置和 編程完成邏輯控制和運(yùn)動(dòng)控制，通過(guò)調(diào)用基本功能、單軸 命令、同步命令等功能塊，簡(jiǎn)化復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制功能，降 低編程成本#IM 174 模塊是一-個(gè) Profibus _dp 從站,通過(guò) Profibus _dp將4個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接到CPU 317T# IM174模塊可以控制 模擬量驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)以及第三方帶模擬量接口的驅(qū)動(dòng), 可以連接的編碼器類型有TTL或SSI# IM174模塊有4個(gè)

19、位置編碼器輸入接口，4個(gè)士 10V模擬量輸出，用于連接 帶有模擬量設(shè)定點(diǎn)接口的驅(qū)動(dòng)器；10點(diǎn)數(shù)字量輸入，8點(diǎn) 數(shù)字量輸出；通過(guò)4個(gè)診斷LED進(jìn)行內(nèi)置狀態(tài)顯示；需要 一個(gè)外部DC24V電源為模塊和數(shù)字量輸出供電#轉(zhuǎn)盤位置 編碼器線纜直接接入IM174模塊的位置編碼器輸入接口 , IM174將轉(zhuǎn)盤當(dāng)前位置通過(guò)Profibus _ DP傳輸?shù)紺PU 317T,完成位置閉環(huán)后輸出速度給定，通過(guò)Profibus _dp 再傳給IM174模塊，然后再通過(guò)模擬量輸出接口傳到驅(qū)動(dòng) 控制器#轉(zhuǎn)盤控制軟件采用STEP7和TECHNOLOGY編程， 使用現(xiàn)成的指令，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，完成各驅(qū)動(dòng) 軸單動(dòng)、同步和

20、安全聯(lián)鎖功能#控制軟件主要包括初始化、 參數(shù)設(shè)置、通訊、單軸閉(、同步閉環(huán)、狀態(tài)顯示、安全 聯(lián)鎖、系統(tǒng)退出等模塊#轉(zhuǎn)盤監(jiān)控軟件采用Labview編程, 監(jiān)控界面按照流程化設(shè)計(jì)，按照功能分區(qū)，界面清晰#監(jiān) 控軟件主要功能包括：控制功能設(shè)置，如試驗(yàn)段、單動(dòng)、同步功能選擇； 上位機(jī)、驅(qū)動(dòng)器與PLC間通訊； 主試驗(yàn)段上/下轉(zhuǎn)盤單動(dòng)操作、參數(shù)監(jiān)控； 主試驗(yàn)段上/下轉(zhuǎn)盤同步聯(lián)動(dòng)操作、參數(shù)監(jiān)控； 次試驗(yàn)段下轉(zhuǎn)盤單動(dòng)操作、參數(shù)監(jiān)控； 高速試驗(yàn)段左/Z轉(zhuǎn)盤單動(dòng)操作、參數(shù)監(jiān)控； 高速試驗(yàn)段左/Z轉(zhuǎn)盤同步聯(lián)動(dòng)操作、參數(shù)監(jiān)控& 安全聯(lián)鎖、故障報(bào)警、處理與記錄；1)2)3)4)5)6)71)2)3)4)5)6)7)8)

21、5轉(zhuǎn)盤同步控制試驗(yàn)時(shí)，除模型和支撐裝置外，其它任務(wù)部件均不宜 外露在試驗(yàn)段內(nèi)，因此轉(zhuǎn)盤機(jī)械結(jié)構(gòu)均安裝在試驗(yàn)段壁面 外側(cè)#以主試驗(yàn)段上/下轉(zhuǎn)盤控制為例，試驗(yàn)段上/下轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、位置編碼器等配置完全一致，鏡像安 裝，若對(duì)轉(zhuǎn)盤和位置編碼器的旋轉(zhuǎn)方向不做設(shè)置，則上下5轉(zhuǎn)盤同步控制轉(zhuǎn)盤控制計(jì)算機(jī)（遠(yuǎn)程）SCALance X-400主交換機(jī)轉(zhuǎn)盤控制計(jì)算機(jī)（遠(yuǎn)程）SCALance X-400主交換機(jī)（支持PR0FINET）光纖環(huán)網(wǎng)子交換機(jī)SCALANCE X202-2IRMP 277觸摸屏（本地）i開(kāi)關(guān)量輸入317T-CPUCP 3餐話通訊PROFIBUS DP（DRIVE）|次試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤

22、驅(qū)動(dòng)器ilii高速試驗(yàn) 段右轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)器主試驗(yàn)段 上轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)器主試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)器主試驗(yàn)段 上轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)主試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)次試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)高速試驗(yàn) 段左轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)高速試驗(yàn) 段右轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)位置編碼器MP 277觸摸屏（本地）i開(kāi)關(guān)量輸入317T-CPUCP 3餐話通訊PROFIBUS DP（DRIVE）|次試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)器ilii高速試驗(yàn) 段右轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)器主試驗(yàn)段 上轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)器主試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤 驅(qū)動(dòng)器主試驗(yàn)段 上轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)主試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)次試驗(yàn)段 下轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)高速試驗(yàn) 段左轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)高速試驗(yàn) 段右轉(zhuǎn)盤 機(jī)構(gòu)位置編碼器位置編碼器位置編碼器轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)將按缺省方式進(jìn)行

23、旋轉(zhuǎn)控制，當(dāng)給定為 $9”時(shí)，上下轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)將各自進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同步 控制時(shí)上/下轉(zhuǎn)盤會(huì)以相同速度反向旋轉(zhuǎn)，且不會(huì)報(bào)位置偏 差故障。為實(shí)現(xiàn)上下轉(zhuǎn)盤同步同向控制，必須改變上/下轉(zhuǎn) 盤一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)反向設(shè)置，同時(shí)改變絕對(duì)值編碼器旋 轉(zhuǎn)反向定義。以主試驗(yàn)下轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)為主動(dòng)軸，在試驗(yàn) 段內(nèi)俯視風(fēng)洞下轉(zhuǎn)盤，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 為負(fù)；位置編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)數(shù)值遞增，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)數(shù)值 遞減。通過(guò)設(shè)置上轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)器調(diào)試軟件，在驅(qū)動(dòng)器設(shè)置軟 件 Visual Drive Setup 的 Extras 菜單;，將 Reverse move5 ment選;，將修改參數(shù)保存在驅(qū)動(dòng)器的只讀存儲(chǔ)器;，即 使

24、掉電后再啟動(dòng)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。將編碼器的1號(hào)（0V） 接入5號(hào)（Direction）,使位置編碼器反向。在上下轉(zhuǎn)盤相 同給定情況下，在試驗(yàn)段內(nèi)仰視風(fēng)洞上轉(zhuǎn)盤，電機(jī)順時(shí)針 旋轉(zhuǎn)為負(fù)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正；位置編碼器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)數(shù)值 遞增，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)數(shù)值遞減。風(fēng)洞上/下轉(zhuǎn)盤同步控制以下轉(zhuǎn)盤為主動(dòng)軸，上轉(zhuǎn)盤為 從動(dòng)軸。上/下轉(zhuǎn)盤位置編碼器輸出軸通過(guò)工裝與轉(zhuǎn)盤大齒 輪嚙合，實(shí)時(shí)檢測(cè)上/下轉(zhuǎn)盤角度作為位置反饋。上/下轉(zhuǎn) 盤同步旋轉(zhuǎn)控制時(shí)，上轉(zhuǎn)盤角度給定值與反饋值經(jīng)過(guò)位置 閉環(huán)和速度閉環(huán)后，綜合上/下轉(zhuǎn)盤同步角度誤差以及上/ 下轉(zhuǎn)盤同步速度誤差，計(jì)算得到上/下轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)控制器輸出 值,控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)上/下轉(zhuǎn)盤同向高

25、精度同步旋轉(zhuǎn)。同 時(shí)為確保試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶踩?，增加了失步檢測(cè)與自動(dòng)保護(hù)模塊, 一旦偏差值超過(guò)允許值，控制系統(tǒng)立即切斷上/下轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng) 電機(jī)使能信號(hào)，上&下轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)抱閘并緊急停車。上& 下轉(zhuǎn)盤同步控制原理如圖5所示。圖5上&下轉(zhuǎn)盤同步控制原理框圖6 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行圖5上&下轉(zhuǎn)盤同步控制原理框圖由于轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間工作在駐室低溫潮濕環(huán)境, 故障率較高。相對(duì)而言試驗(yàn)條次只要求模型隨轉(zhuǎn)盤單動(dòng)控 制風(fēng)險(xiǎn)較小，如果試驗(yàn)條次要求模型上下或左右轉(zhuǎn)盤剛性 連接且同步控制時(shí)，一旦同步失控會(huì)導(dǎo)致重大安全隱患。 為降低風(fēng)險(xiǎn)，試驗(yàn)要求同步控制時(shí)，通常先分別測(cè)試轉(zhuǎn)盤 單動(dòng)，確認(rèn)轉(zhuǎn)盤單動(dòng)正常后再將試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c兩個(gè)轉(zhuǎn)盤剛性 連接

26、，再同步轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)控制柜安裝在離駐室較 遠(yuǎn)的洞體外常溫常壓環(huán)境。考慮任一時(shí)刻駐室內(nèi)只能安裝 一個(gè)試驗(yàn)段，最多只有兩套轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作，為減少控 制柜內(nèi)線纜拔插和接入駐室內(nèi)線纜數(shù)量，優(yōu)化轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)線 纜布置，在駐室與轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)控制柜間設(shè)置了洞外轉(zhuǎn)接箱, 駐室內(nèi)設(shè)計(jì)了線纜存線箱，每個(gè)試驗(yàn)段設(shè)計(jì)了接線箱。從 轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)控制柜到洞外轉(zhuǎn)接箱間敷設(shè)了 5套動(dòng)力、信號(hào)線 纜；從洞外轉(zhuǎn)接箱到駐室內(nèi)線纜存線箱只敷設(shè)了2套動(dòng)力、 信號(hào)線纜，線纜線徑以功率較大的高速試驗(yàn)段驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè) 計(jì)選型。轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)線纜布置如圖6所示，轉(zhuǎn)盤控制系 統(tǒng)工作流程如圖7所示。圖6轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)線纜布置由于轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作環(huán)境特殊，通過(guò)

27、運(yùn)行維護(hù)，較 好地解決了以下問(wèn)題。運(yùn)行操作問(wèn)題：該轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)準(zhǔn)備和運(yùn)行都比較繁瑣,:障排隆?I單動(dòng)運(yùn)右準(zhǔn)備I:備正櫻:備正常gI設(shè)定轉(zhuǎn)盤速度II設(shè)定轉(zhuǎn)盤角度I動(dòng)正常？運(yùn)行報(bào)錯(cuò)3盤到位多行報(bào)錯(cuò):盤到隹I（運(yùn)行結(jié)束）選擇試驗(yàn)段/單動(dòng)模式:障排隆?I單動(dòng)運(yùn)右準(zhǔn)備I:備正櫻:備正常gI設(shè)定轉(zhuǎn)盤速度II設(shè)定轉(zhuǎn)盤角度I動(dòng)正常？運(yùn)行報(bào)錯(cuò)3盤到位多行報(bào)錯(cuò):盤到隹I（運(yùn)行結(jié)束）選擇試驗(yàn)段/單動(dòng)模式轉(zhuǎn)盤單動(dòng):/控制/電機(jī)/通訊I設(shè)定轉(zhuǎn)強(qiáng)速度I I設(shè)定轉(zhuǎn)播角度II轉(zhuǎn)盤線譽(yù)連接I I模型單 就位I I控制/力送電 :王 ：I本地/云程控制1I模型同步就位I I選擇同源模式 I設(shè)定轉(zhuǎn)：速度| I設(shè)定轉(zhuǎn)官角度I I轉(zhuǎn)盤同晶運(yùn)行I|轉(zhuǎn)盤線料連接| |模型安鼻就位| I控制/導(dǎo)力送電|