為解決某高超聲速風(fēng)洞攻角機(jī)構(gòu)存在的傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)載大和精度要求高等問題,設(shè)計(jì)了以EtherCAT為總線的控制系統(tǒng)方案。根據(jù)攻角機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)需求,選用BECKHOFF產(chǎn)品構(gòu)建攻角機(jī)構(gòu)機(jī)電液一體化的控制系統(tǒng)架構(gòu),分別采用TwinCAT和C#語言開發(fā)控制系統(tǒng)下位機(jī)PLC和上位機(jī)HMI軟件,采用ADS通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)HMI與PLC程序的通信,并用OPC UA通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)攻角機(jī)構(gòu)運(yùn)行數(shù)據(jù)與風(fēng)洞運(yùn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。結(jié)果表明:該系統(tǒng)滿足攻角機(jī)構(gòu)控制需求,能夠解決攻角機(jī)構(gòu)的信息孤島問題,提高風(fēng)洞系統(tǒng)的信息化和智能化水平。

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【部分圖文】：

圖1 攻角機(jī)構(gòu)總體方案

某高超聲速風(fēng)洞攻角機(jī)構(gòu)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示。攻角機(jī)構(gòu)共有6個自由度，從下而上成塔式結(jié)構(gòu)，分別為X、Y、Alpha、Beta、Gamma1和Gamma2。其中X和Y直線自由度由于負(fù)載較大，采用伺服驅(qū)動無法滿足運(yùn)動速度要求；因此，選用液壓驅(qū)動方式。Alpha和Beta旋轉(zhuǎn)自由度分....

圖2 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)以IPC為主站，從站包括總線耦合器、遠(yuǎn)程I/O和伺服驅(qū)動器等。為解決上位機(jī)到現(xiàn)場控制柜超遠(yuǎn)距離通信的問題，采用光纖作為EtherCAT總線的傳輸介質(zhì)。圖2中虛線部分表示EtherCAT總線的光纖介質(zhì)。選用EK1100、Ek1521、EK1110和EK15014種總線耦合....

圖3 控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)軟件分為下位機(jī)和上位機(jī)軟件。下位機(jī)軟件采用TwinCAT軟件編寫，上位機(jī)程序基于微軟.NET平臺采用C#語言開發(fā)�？刂葡到y(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。4.1下位機(jī)軟件

圖4 限位安全保護(hù)邏輯

安全檢測程序?qū)崟r(shí)檢測系統(tǒng)內(nèi)的限位保護(hù)開關(guān)、液壓油壓力和溫度、機(jī)構(gòu)各自由度運(yùn)動速度和當(dāng)前位置等，經(jīng)安全邏輯運(yùn)算后在危險(xiǎn)邏輯中直接控制各軸的停止、電源的關(guān)閉、液壓閥門的閉合。其中限位保護(hù)功能關(guān)系到攻角機(jī)構(gòu)運(yùn)動中的安全，其執(zhí)行邏輯如圖4所示。程序檢測到限位信號同時(shí)觸發(fā)緊急停車和危險(xiǎn)計(jì)時(shí)....

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