基于WINCC组态软件的风洞实验室控制系统设计(2)
随着社会的进步，我们的生活节奏也相应加快了血多，我们出行不可避免的选择快速的交通工具。飞行器的快速性正好符合这一要求，随着乘客的增多，其安全性也引起了我们的关注。相应的我们也需要建造风洞对飞行器进行试验，从而使它们达到我们的安全指标。
本课题就是在这种背景条件下，结合某风洞实验室项目，进行的控制系统设计。
1．2 国际现状及发展情况
1.2.1 国内外发展水平
1.2.2环境模拟技术的发展趋势
1．3 课题研究内容
本课题在分析国内外环境模拟实验室发展和控制技术的基础上，在达到项目的技术要求和安全运行的基础上，为使系统更加可靠，控制更加精确，操作更加简便，建造成本更加低廉，并进一步提高能源利用率，决定采用西门子整套工控方案。
在自动化与控制领域，西门子是世界上最大的工业自动化以及楼宇科技领域的产品、系统、解决方案和服务的供应商，为中国工业的各个领域服务。
本课题采用WINCC作为上位机组态软件以实现人机交互，采用SIMATIC S7-300 PLC 作为下位机，起到承上启下作用，从而控制风洞试验过程中的各个设备，使系统达到稳定可靠运行。系统设计过程做了如下工作：
（1）选择上位机WinCC和下位机PLC的通讯方式，本课题采用的是TCP/IP协议进行通信，保证了通信的可靠性、准确性和扩展性。
（2）设计上位机的系统构架和整体界面，为后续的细节设计提供方向，提高系统设计的整体连贯性。
（3）根据技术协议和试验控制要求，编写WINCC的内部变量、外部变量和结构变量。
（4）组态显示页面，通过脚本实现后台变量连接。
（5）设计和改进高低温实验室的控制流程和具体控件，进行试验系统的参数连接，通 过系统调试，最终完成整个风洞控制系统的设计。
2 监控系统整体方案
2．1系统主要用途
根据技术要求，该风洞实验室控制系统控制空气温度范围为-33℃~40℃，且主要用于沈阳地区，该地区温度最低能到-25℃（冬季），最高达35℃（夏季）。根据试验温度要求以及制冷系统工作特性，分为常温试验、中温试验和低温试验三种。其中常温试验是指313k及以上温度的试验，中温试验是指260~313k之间的试验，而低温试验则是指260k及以下的温度试验。
2．2系统功能和设备组成
2.2.1 系统功能
以自动化控制和操作方便灵活为目的，同时兼备能源节约，设备安全运行，提高利用率等特点，及时准确的发现故障点，并对其进行有效的故障处理。综合环境试验室设备控制系统实行分散控制，集中管理的体制，采用集散控制的分层结构，分为中央控制系统、现场控制子系统以及现场设备子系统。系统结构如图1.1所示。
2.1 系统结构图
实验室平面结构图如下1.2所示，
2.2 实验室平面图
试验设备要先在过渡室里预先存放，使其接近试验温度，然后进入试验仓进行试验。监控室于试验仓之间有一个观察窗口，便于直观的观察实验过程，也可以在计算机屏幕的实验状态里间接观察各个设备状况。由于设备间的设备噪声比较大，出于降噪的原因，在设备间与监控室之间加了一个过渡间，更好的降低噪声对实验人员的伤害。而且过渡间也有一个门直接通到试验仓，方便人员快速进入调整和检测。
2.2.2 设备组成简介
本系统采用主控计算机加终端显示控制器的二级管理控制方式，主控计算机可置于监控室内也可安放在相关高级管理人员办公室内，便于整个试验系统的综合管理；现场控制子系统（如复叠式制冷机组等）的控制柜中配有显示触摸屏，便于现场控制各个子系统；主控计算机能以图形化界面具体显示和操作所有公用部分，如常温控制系统、复叠式制冷机组等；主控计算机也可以通过通讯集成方式显示和控制各温度系统与各制冷机组等。系统可显示包括采集点的温度、湿度、压力、流量等在内的各种参数信息；并可提供所有的故障显示与报警。