环境风洞中动态风速的控制系统.pdf

环境风洞中动态风速的控制系统 张鸿雁 西北工业大学航空学院, 西安 710072 西安建筑科技大学环境与市政工程学院, 西安 710055 李凤蔚 西北工业大学航空学院, 西安 710072 王 元 西安建筑科技大学环境与市政工程学院, 西安 710055 摘要 提出了一种基于组态王 6. 0平台的环境风洞动态风速控制系统的调控方法。 使用 RS232 RS485 接口和 Modbus 通讯协议, 实现了“ 组态王”平台与 ACS400 变频器间的连接和通讯, 通过变频器完成对风洞动力系统的控制, 完成了微 机监控下环境风洞中正弦型风谱的模拟。 为进一步研究各种典型阵风风谱的模拟, 提供了研究基础和有效手段。 关键词 阵风 环境风洞 组态王 6. 0 控制系统 变频风机 1 引言 近年来 ,随着环境风洞模拟技术的不断完善, 阵 风风谱的模拟已经成为一种迫切的要求 。从风的统 计规律出发 ,按傅立叶级数分析方法, 总可以把阵风 看成是由多种具有不同频率的正弦波的叠加 ,在频率 域上比较不同频率波的方差贡献, 从而分析出主要的 频率或周期,因此正弦型风谱的模拟可以被认为是阵 风模拟的基础 。本系统利用“组态王”平台, 使用 RS232 RS485 接口 ,通过Modbus 通讯协议实现组态王 和变频器间的通讯, 利用变频器完成对风机动力系统 的调节,实现了微机控制下环境风洞中正弦型风谱的 模拟 ,为今后进一步研究各种典型阵风风谱的模拟, 提供了研究基础和有效手段。 2 “组态王”控制系统简介 “组态王”软件是以 Windows 中文操作系统为其 操作平台, 在PC 机上建立工业控制对象人机接口的 一种智能软件包 ,“组态王”软件包括由工程管理器 Projmanager 、 工程浏览器 TouchExplorer 、画面运行 系统 TouchVew 三部分组成 ,TouchExplorer 是核心部 分和管理开发系统。 “组态王”软件系统与最终具体的 PLC 或现场部 件无关。对于不同的硬件设施 ,只需为“组态王”配置 相应的通讯驱动程序即可。“组态王”的设备管理结 构列出了已配置的能与“组态王”通讯的各种 I O 设 备名。每个设备名实际上是具体设备的逻辑名称。 每一个逻辑设备名对应一个相应的驱动程序 。“组态 王”支持的硬件包括 可编程控制器 、 智能模块 、 板卡、 智能仪表和变频器等 。支持的物种通讯方式为 串口 通讯、数据采集板 、DDE 通讯、人机界面卡和网络 模块 。 在“组态王”系统运行时, 运行状况以动画的形式 反映在屏幕上, 同时技术人员在计算机前发布的指令 也被迅速送达现场, 所有这一切都是以实时数据为中 间环节 。数据库是联系上位机和下位机的桥梁。数 据库中存放的是变量的当前值 ,变量包括系统变量和 用户变量。变量的集合被形象的称为“数据字典” ,数 据字典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信 息。同时“组态王”还为用户提供了丰富的命令语言, 方便用户对画面进行控制 。 应用“组态王”建立新程序的一般过程为 首先设 计图形界面 ,其次也是重要的一步, 就是要构造数据 库,接下来建立动画连接 ,最后进行运行和调试。 3 系统设计方案 在环境风洞中产生阵风的流程如图 1 所示 。 图1 系统流程图 3. 1 变频器通讯 产生阵风的控制系统中的主要硬件设备是变频 器。变频器采用 ABB 公司生产的紧凑型 ACS400, 模 块化设计 , 功率范围 2. 2 ～ 37kW 。ACS400 变频器有 2 个串行通讯接口 或通道 通道 0 和通道 1, 其中通 道 0 用于连接操作盘; 通道 1 是 RS485 接口, 采用 Modbus通讯协议 , 通过它可以对变频器进行串行通 86 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 讯控制 。Modbus 是为 Modicon PLC 与其它自动控制 设备的集成而设计的 , 具有 PLC 的结构特点 。在使 用Modbus 通讯协议进行串行通讯控制时,ACS400 变 频器在网络中就相当于一台Modicon 的PLC 。要实现 Modbus串行通讯控制, 必须设定 ACS400 的起停命令 和 或 频率给定来自串行通讯 。将参数 1001 或 1002 设为 COMM , 同时要求 ACS400 处于远程控制状态 REM 。 通讯参数有用户设定 ,包括通讯速度、 奇偶校验、 停止位个数和故障功能 。通道 1 的参数在参数组 50 Communication 和 52 Standard Modbus 中设定, 它应和 主设备 master 的通讯参数一致。值得注意的是需将 参数 5005 Protocol sel 设为 2 STD Modbus , 通道 1 的 标准Modbus协议才被激活。 ACS400按照 Modbus 总线的主设备向变频器发 出的每一位命令字的要求进行响应, 存储在寄存器 40001。包含ACS400 状态信息的状态字对主设备的 请求是由变频器向主设备发出 ,存储在寄存器 40004。 另外,ACS400变频器对于给定值和实际值有一 些自己的规定。当使用 EXT REF2 时 ,给定值最大为 10000,即 10000 对应50 Hz。其它值可按比例换算得 到。按照变频器的规定, 不得任意给超出范围的值 。 3. 2 “组态王”通讯 整个系统设计为 在“组态王”上建立控制界面, 实现和变频器通讯, 从而控制风机在风洞中产生动态 风速, 模拟出阵风风谱。按“组态王”系统软件要求, 建立一个 PLC 的虚拟设备, 通过设置数据库中的数 据字典 ,确定所建设备的变量, 同时建立变量间的动 画连接 。界面建立有写入频率、频率、时间、状态字、 控制字、 给定值 、 采集值、振幅 、 周期 、 相位和起始位变 量,分别显示和控制输入和输出参数。 设计的系统中给出的是正弦变化 如须得到多种 具有不同频率的正弦波的叠加 , 只要改变命令语言 即可 。 3. 3 系统调试与应用 当“组态王” 和变频器设置完成后, 将 RS232 RS484接口转换器接入串口, 从 T R和 T R-引出 两根线分别接在变频器 RS485 端子 X3的 A 和 B 端, 应用“组态王”运行系统的调试软件 testmodrtu10. 测试设备, 确保“组态王”中的通讯参数与变频器硬件 设置相一致 ,这样才能保证成功地应用 Modbus 通讯 协议通讯, 使整个动态风速控制系统正常运转 。 利用设计完成的动态风速控制系统 ,在环境风洞 中模拟出了正弦变化的风谱曲线见图 2。 图 2 环境风洞中模拟出的正弦变化风谱曲线 4 结论 通过“组态王”与变频器通讯的方式对风洞动力 系统进行动态控制, 在环境风洞中完成了正弦型阵风 风谱的模拟 。测试结果表明整个系统方案可行、 设计 合理 ,是一种非常经济实用且操作简便的方法 。 作者通讯处 张鸿雁 710055 陕西西安建筑科技大学环境与市政 工程学院 电话 029 85393764 H 2004- 11-22 收稿 “2005 第五届 全国水污染防治与废水资源化技术研讨会” 中国环境科学学会环境工程分会与环境工程编辑部计划于 2005 年 7 月25～ 28日, 在浙江省舟山市召开“ 2005 第五届 全 国水污染防治与废水资源化技术研讨会”。 一、会议内容及征文范围 城市污水处理与资源化的工艺技术及成套设备介绍; 小区污水处理成套设施及循环经济; 工业废水处 理与回用技术及设备介绍; 江河湖泊清淤及污染治理技术与研究成果; 水质分析监测技术与仪器; 处理药剂、制品及材料; 污泥脱 水与处理处置技术; 污水处理厂投资、运营及管理经验; 垃圾防渗及渗滤液处理技术; 污水处理节能技术等。 二、征文要求 内容充实、数据准确、论证可靠、文字通顺, 文责自负, 字数控制在 5000字以内。 三、联系方式 地址 北京市海淀区西土城路 33 号 环境工程分会 100088 电话 010 82228041 传真 010 82227637 联系人 高俊 E -mail hjxhmail. yj. cn. net hjxhhjgc. com. cn 详情请登陆网站 www. hjgc. com. cn 87 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 STUDY ONP-RECOVERY AS GUANO FROM WASTEATER TREATMENT PLANT Wang Shaogui et al 78 Abstract Phosphorus is a non -renewable and limited resource, and is also the key element that causes eutrophication of waters. In recent years, with the decrease of world s phosphorus resource, many phosphate recovery processes have appeared inwastewater treatment plants. While in China, the stuy of this area is still in the beginning. So , the authors have done some work in order to analyze the parameters of the phosphate recovery. And based on the parameters, further research will be done. Keywords guano, phosphate recovery and wastewater treatment plant PREPARATION OF BRICK FROM USED SAND IN CASTING PROCESS AND ITS ECONOMIC ANALYSISYang Jiakuan et al 81 Abstract Investigations have been carried out into development of bricks from used casting sand in Shiyan Casting Base of Dongfeng Automoblie Company . The study revealsthat the good quality bricks canbe producedwith the addition of cement lessthan 3wt. The compressive strength over 15 MPa have been obtained after 28 days curing at ambient conditions. The bricks reach the standard of MU15 high quality products GB11945 -1999. According to the cost -benefit analysis, the cost of a brick of 240 mm 115 mm53 mm can be controlled under RMB 0. 1 yuan. The results show that the bricks from used sand have good economic benefits. Keywords used casting sand, non -fired bricks, compressive strength and curing at ambient conditions ASTUDYONDISPOSALOFSLUDGEOFTHEA OPROCESSOFMICROBIAL DENITROGENATIONENHANCEDBYZEOLITEANDSYNCHRONOUSCHEMICAL PHOSPHORUS REMOVAL IN THE TREATMENT OF MUNICIPAL WASTEWATER Cheng Guanwen et al 83 Abstract The pilot test result showed that, after addition of suitable content zeolite to the A O tank, the sludge contained zeolite had a low resistance and a high membrane flux . And the heavy metals were inactivated in municipal wastewater and non degradable organic matters were adsorbedby the sludge contained zeolite, aswell as the sludge compressibility was decreased. Besides, it also changed the chemical composition of the sludge and added the inorganic substances such as silicon, aluminium, potassium and sodium, and evidently influenced the way to reuse the sludge. Keywords disposal of sludge, zeolite, nitrogen and phosphorus removal and municipal sewage ACTIVE CONTROL OF DYNAMIC WIND SPEED IN ENVIRONMENTAL WIND TUNNEL Zhang Hongyan et al 86 Abstract This paper presents a for active control of dynamic wind speed in environmental wind tunnel based on Kingivew 6. 0. It setsup the communication between Kingiview and transducer of ACS400 using Modbus Protocol. The computer and transducer were connected through the RS232 to RS485 converter, and then the power system was driven to obtain the sinusoidalwind sequence in wind tunnel. It provides a basis and effective means for further research on simulation of all sorts of typical gusts. Keywords gust, environmental wind tunnel test, Kingiview 6. 0, control system and ACS400 transducer THE APPLICATION OFFUZZY MULTIPLE ATTRIBUTE DECISION MAKING FOR SITE SELECTION OF LANDFILLShao Guoxia et al 88 Abstract According to the fuzzy characteristics of the effect factors and its weight of site selectionof solid a landfill, it isproposed adopting the of fuzzy multiple attribute decisionmaking to solve the problem of site selection of landfill. On the basisof analyzing the importanteffect factors of site slection of the landfill, it is set forth thinking, principle and of the landfill site optimization by adopting fuzzy multiple attribute decision making. An actual example is used to demonstrate feasibility and rationalization of the for site selection of solid waste landfill. Keywords landfill, site slection, multiple attribute and muzzy decision making Manager Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road, Haidian District , Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E-mail Addresshjgc hjgc. com. cn hjgc mail . yj. cn. net WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23,No. 3, Jun. , 2005