基于WINCC组态软件的风洞实验室控制系统设计(3)
监控室内的中央控制系统通过工业以太网与S7-300相连，系统结构为总线型网络结构。中央控制系统由一台安装有WINCC的工业控制计算机和一台以太网交换机组成，采集和控制现场设备数据，并把数据在图形化界面显示。
对于现场控制子系统，系统核心采用西门子S7-300 PLC，并且通过S7-200 PLC和西门子触摸屏实现就地控制。现场各种执行器，采用4-20mA电流环及Profibus总线方式连接，实现系统各种具体功能。操作人员可以通过中央控制系统的显示控制终端进行参数设置，并通过网络向主控系统和各子系统发送请求指令，从而对设备进行相关操作。
实验仓子系统组成如下:
(1)冷却水子系统：由闭式冷却塔、西门子变频器、冷却水箱、冷冻水箱、软水器和循环水泵等组成。它能其它子系统提供冷却水，是最基本的系统
(2) 复叠机子系统：由2台复叠式制冷机组组成，用于试验室降温，最低可到-60℃，最高为20℃。
(3) 高温试验制冷子系统：主要由电加热器、板式换热器、模拟调节阀和高温水泵组成。用于试验仓20℃-70℃的温度升温控制。
2．3 控制系统工艺过程
系统工艺流程如下图所示
图2.3系统工艺流程图
如图所示，操作员可以通过运行有WINCC的工业计算机，直接在控制界面上通过对PLC控制柜间接控制各个试验设备，达到对试验仓里面温度和湿度的控制，而试验仓里的温度，压力等传感器也通过PLC的模拟数据输入端口实现数据的显示。
本控制系统可采用电脑远程控制加触摸屏本地控制方式，电脑可以是单独配置的，也可以并入风洞综合自控的电脑。
2．4 风洞控制系统整体方案
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3种选择，常温试验主要指试验温度313k及以上温度试验，中温试验指试验温度在260K～313K之间的试验，低温试验主要指260k以下的温度试验。各试验段内试验温度可在给定范围内任意设定，也可以预置几种试验温度模式供直接选择.
2.4.1常温试验
风洞换热器冷冻水泵恒定流量运行，在满足载冷剂进出口温差13.4K条件下风洞内换热器吸收热负荷不小于5000kW；通过闭式冷却塔风机的开停/变频运行及喷淋水泵的开停控制冷却塔出口载冷剂温度T2=T-7K，由于风机在得到开机指令到满负荷运行需求时间在3 s以内，故完全可以满足试验负荷急剧变化保持T2温度稳定的需求；根据T（试验仓内温度）的波动趋势，自动调节T11（风洞换热器载冷剂入口温度），而T11温度调节是通过调节水泵入口处风洞换热器出水（温度T12）与冷冻水缓冲箱出水（温度T2）的流量比例来实现的，调节阀门采用气动比例三通调节阀门，阀门全开全闭时间在5s以内，由于T2温度是稳定的，只要调节两种不同温度冷却水的混合比例，就能够实现T11快速调节。常温试验时制冷机组不工作，仅有冷却塔和水泵工作，节约了大量的试验费用；
2.4.2中温试验
风洞换热器冷冻水泵恒定流量运行，在满足试验温度267K条件下风洞内换热器最大吸收热负荷不小于965kW。
通过复叠制冷机组高温级压缩机的开停及能量调节运行控制冷水机组出口载冷剂温度T2=T-7K，由于压缩机的温度范围有限，更重要的是如果压缩机长期运行与低负荷下系统大量失油，所以要有一台电加热器放在载冷剂出口管处，电加热器由PID控制，最大功率130kW，这样就可以精确调节T2（载冷剂温度）。根据T（试验仓内温度）的波动趋势，自动调节T11（风洞换热器载冷剂入口温度），而T11温度调节是通过调节水泵入口处风洞换热器出水（温度T12）与冷冻水缓冲箱出水（温度T2）的流量比例来实现的，调节阀门采用气动比例三通调节阀门，阀门全开全闭时间在5s以内，由于T2温度是稳定的，只要调节混水比例，就能够实现T11快速调节。