[发明专利]一种用于气动加热模拟试验系统的多通道数据采集方法

说明书

技术领域

一种用于气动加热模拟试验系统的多通道数据采集方法。

背景技术

气动加热模拟试验是模拟飞行器飞行中由高速气流引起的气动热问题的一种地面 模拟技术。它以气动热计算结果为依据，利用控制气动加热模拟试验系统的加热过程， 模拟飞行器在空间的等效热环境和气动载荷，对结构强度设计分析提供指导作用，为 产品研制提供依据，有助于加快型号研制进度、提高产品质量、降低研制成本、缩短 试验周期。石英灯红外热辐射加热是常用的气动加热模拟试验热源提供方式。

石英灯红外热辐射气动加热模拟试验系统主要包括测量与控制装置、电功率调节 装置、石英灯加热器三个主要部分。可编程逻辑控制器(PLC)具有使用灵活、可靠 性高、抗干扰能力强、维护方便等优点，成为设计石英灯红外热辐射气动加热模拟系 统的控制器重要选择。试验系统要求能够具备包含对试验件热流、温度热状态的控制 和监测能力。控制信号和监测信号，主要通过PLC采集热流传感器和热电偶的反馈信 息获取。试验过程中，往往还需要对加热器水冷装置水流速度及水冷板温度、电功率 调节装置电流电压等信息进行实时监测。试验系统需要具备多通道数据采集能力，以 满足对多路测量通道数据的监测，以及对控制反馈信息的测量，如整流罩的热试验需 要采集多达上百路的信号。

文献《一种气动加热模拟试验系统的实现》中利用西门子PLC作为控制器，采用 组态软件WINCC开发上位机软件，使用TCP/IP协议进行通信。文献《埃克特参考温 度法的气动加热系统研究》中使用TCP/IP协议进行PLC和上位机之间的通信。文献 《基于PLC的气动热环境模拟系统设计》中利用贝加莱PLC作为控制器，使用TCP/IP 协议进行通信。这些基于TCP/IP协议的通信模式，使得上位机不能实时的得到状态反 馈数据，同时通信需要占据时间，使控制周期不能太短，影响控制精度，而且底层通 信驱动程序编写复杂。

发明内容

为了解决气动加热模拟试验系统的多通道数据采集问题，本发明提供一种基于 WindowNT技术规范OPC数据通讯的多通道数据采集方法，可快速的实现多达百路以 上的数据采集。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1)利用温度传感器、热流传感器敏 感试验件的热状态；2)PLC每隔固定的时间，测量试验件热状态，利用OPC向外界 展示所测量得到的数据；3)上位机通过OPC扫描试验系统所需要的变量；4)利用上 位机人机交互界面进行监测变量显示；5)通过扫描到的控制反馈量和控制律，计算得 到控制量，通过OPC，赋值于PLC；6)PLC输出相应的控制量，改变电功率调节装 置的输出及试验件热状态。

本发明的有益效果是：1)利用OPC实现PC机和PLC的实时数据交互，解决了气动 加热系统多通道数据快速采集问题；2)利用OPC高可靠性和高速数据传输能力，实时 实现闭环控制，能够有效缩短控制周期，提高谱线的跟踪精度；3)只需要对OPC服 务器进行简单的设置就可以使用，省去了编写底层通信驱动的工作。

附图说明

图1为气动加热模拟试验系统硬件结构图。

图中，1—上位机PC，2—PLC，3—电功率调节装置，4—石英灯加热器，5—试 验件，6—热电偶。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

本发明实施实例的应用系统结构参照图1，由1上位机、2PLC、3电功率调节装置、 4石英灯加热器、5试验件和6热电偶组成。系统通过PLC实时采集试验现场数据，输出 模拟信号控制电功率调节装置中的输出功率；通过电功率调节装置给石英灯加热器提 供可控电压来给试验件进行热辐射加热。

上位机采用研华工控机610H，主要配置为：酷睿E7400、内存2GB、硬盘160G。

PLC采用贝加莱公司B&RX20系列，具有以下特点：硬件模块化；组网通信能力； 具有与HMI通讯的接口；具有工业计算机能力；可靠的I/O总线协议；独立的I/O总线 和系统总线；工业强度的端子排；多I/O总线系统的高性能。包含以下模块：CPU模块、 总线模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、热电偶模块、机架、电源模块。