本发明公开了一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，属于航天地面防隔热试验技术领域，用于控制燃气流热风洞试验系统的各个部分，实现航天器防热结构件的热考核。本发明应用了分布式的控制架构，风洞的各控制子系统具有独立的控制器，对相应设备进行运行控制，并通过顶层总控指挥调度子系统实现整体动作的协调配合，保证了整个风洞系统能够协调有序动作，为风洞系统的稳定运行提供了软硬件支撑，为设备的状态监控和时序控制提供了技术保障。
1.一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：包括总控指挥调度子系统、燃气主加热器时序控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统和主试验台控制子系统；
在试验运行阶段，总控指挥调度子系统根据预先设计的时序向喷淋冷凝抽真空控制子系统、主试验台控制子系统、燃气主加热器时序控制子系统发送时序触发信号，并接收各个子系统反馈的时序动作状态；
燃气主加热器时序控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个阀门的开关，并根据阀门动作完成情况向总控指挥调度子系统反馈时序动作状态；
喷淋冷凝抽真空控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制各个阀门的开关，依次实现冷凝水供应、喷淋水供应和大流量真空切换，并将时序动作完成状态反馈给总控指挥调度子系统；
主试验台控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制试验舱和扩压器夹套冷却水路中各个时序阀门的开关，并将时序动作状态反馈给总控指挥调度子系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：还包括燃气主加热器工况调节子系统、常温水供应控制子系统和气源供应控制子系统；
在试验准备阶段，总控指挥调度子系统根据预先设计的调度流程向常温水供应控制子系统、气源供应控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统、燃气主加热器工况调节子系统发送调度指令，接收各个子系统反馈的完成状态；
燃气主加热器工况调节子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，完成主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路的管路压力调节，并向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
喷淋冷凝抽真空控制子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，完成柴油机水环泵启动、柴油机水泵启动和阀门开启工作，向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
常温水供应控制子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，控制电力水泵连续抽取常温水罐内的水源提供给风洞中的水冷设备，并向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
气源供应控制子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，为风洞中的燃气主加热器提供氧气和氮气，向总控指挥调度子系统反馈完成状态。
3.根据权利要求2所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：所述总控指挥调度子系统向气源供应控制子系统发送的调度指令包括氮气供应调度指令和氧气供应调度指令；所述总控指挥调度子系统向燃气主加热器工况调节子系统发送的调度指令包括氮气管路调节调度指令和氧气管路调节调度指令。
4.根据权利要求3所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：所述总控指挥调度子系统预先设计的调度流程如下：(4.1)向气源供应控制子系统发送氮气供应调度指令；
(4.2)当接收到气源供应控制子系统反馈的完成状态后，向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送调度指令，向燃气主加热器工况调节子系统发送氮气管路调节调度指令；
(4.3)当接收到喷淋冷凝抽真空控制子系统、燃气主加热器工况调节子系统反馈的完成状态后，向常温水供应控制子系统发送调度指令；
(4.4)当接收到常温水供应控制子系统反馈的完成状态后，向气源供应控制子系统发送氧气供应调度指令；
(4.5)当接收到气源供应控制子系统反馈的完成状态后，向燃气主加热器工况调节子系统发送氧气管路调节调度指令。
5.根据权利要求1所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：所述总控指挥调度子系统预先设计的时序如下：(5.1)向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送冷凝水供应开启的时序触发信号；
(5.2)向主试验台控制子系统发送试验舱和扩压器夹套冷却水路开启的时序触发信号；
(5.3)向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送喷淋水供应开启的时序触发信号；
(5.4)当接收到喷淋冷凝抽真空控制子系统和主试验台控制子系统反馈的上述时序动作完成状态后，向燃气主加热器时序控制子系统发送点火启动时序触发信号；
(5.5)当接收到燃气主加热器时序控制子系统反馈的时序动作完成状态后，认为点火成功，否则点火不成功，进入步骤(5.6)；点火成功后向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送大流量真空切换时序触发信号，进入步骤(5.6)；
(5.6)当到达预先设定的试验时间后，依次向燃气主加热器时序控制子系统发送熄火关闭时序触发信号、喷淋冷凝抽真空控制子系统发送喷淋水供应关闭的时序触发信号、向主试验台控制子系统发送试验舱和扩压器夹套冷却水路关闭的时序触发信号、向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送冷凝水供应关闭的时序触发信号。
6.根据权利要求2所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：所述总控指挥调度子系统包括总控上位机单元和主控PLC控制单元，总控上位机单元和主控PLC控制单元通过OPC方式实现数据交互；
总控上位机单元：存储预先设计的调度流程，在试验准备阶段，根据所述调度流程发送调度指令，并接收各个子系统反馈的完成状态；提供人机交互界面，供操作人员修改时序配置参数，并下发至PLC控制单元；访问PLC控制单元向其他控制分系统发出的时序触发信号的状态，在人机交互界面上进行时序流程触发进程显示；
主控PLC控制单元：存储预先设计的时序，在试验运行阶段，根据所述时序发送时序触发信号，接收各个子系统反馈的时序动作完成状态。
7.根据权利要求2所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：所述燃气主加热器工况调节子系统包括主加热器上位机单元和主加热器PLC控制单元，主加热器PLC控制单元通过工业以太网实现与主加热器上位机单元之间的网络连接；
主加热器上位机单元：接收总控指挥调度子系统的调度指令，并将其分解成一系列气动阀阀门动作指令和减压阀阀门动作指令，下发至主加热器PLC控制单元；接收主加热器PLC控制单元反馈的管路压力、流量和温度，当所述管路压力达到预设值后，向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
主加热器PLC控制单元：根据气动阀阀门动作指令，实现对燃气主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路气动阀单元的开关控制；根据减压阀阀门动作指令，实现对主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路电子比例减压阀单元的减压后压力调节；对管路压力、流量和温度进行实时采集，并反馈给主加热器上位机单元。
8.根据权利要求7所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：所述主加热器PLC控制单元包括主程序模块、气动阀控制功能模块、减压阀控制功能模块和传感器信息采集功能模块；
主程序模块：以一定的扫描周期循环执行，在接收到主加热器上位机单元下发的气动阀阀门动作指令时，调用气动阀控制功能模块；接收到主加热器上位机单元下发的减压阀阀门动作指令时，调用减压阀控制功能模块；
气动阀控制功能模块：根据气动阀阀门动作指令，通过驱动数字量输出模块和继电器，实现对燃气主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路气动阀单元的开关控制；
减压阀控制功能模块：根据减压阀阀门动作指令，通过驱动模拟量输出模块，实现对主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路电子比例减压阀单元的减压后压力调节；
传感器信息采集功能模块：通过驱动模拟量输入模块实现对管路压力、流量和温度的实时采集，并反馈给主加热器上位机单元。
9.根据权利要求1所述的一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，其特征在于：所述燃气主加热器时序控制子系统包括主加热器时序上位机单元和NI cRIO控制单元，主加热器时序上位机单元和NI cRIO控制单元通过工业以太网进行连接；
主加热器时序上位机单元：提供人机交互界面，操作人员通过人机交互界面能够进行时序参数配置，并将配置好的时序参数下发至NIcRIO控制单元；实时显示主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个气动阀阀门动作情况以及燃烧室压力；
NI cRIO控制单元：接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序以及主加热器时序上位机单元发送的时序参数，控制主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个气动阀阀门动作，并采集燃烧室压力，发送给主加热器时序上位机单元；当燃烧室压力达到预设值后，向总控指挥调度子系统反馈时序动作完成状态；当燃烧室压力超出预设值后，紧急停车。
一种基于分布式架构的风洞运行控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，用于控制燃气流热风洞试验系统的各个部分，实现航天器防热结构件的热考核，属于航天地面防隔热试验技术领域。
背景技术
[0002] 燃气流试验是防热系统地面考核的关键环节，它具有能量密度高、总温高、热环境恶劣的特点，是防热材料及结构热考核不可替代的试验手段。而大尺寸的防热结构试件考核需要依托于燃气流超音速风洞进行，它有别于常规的常温气动试验风洞，它是通过燃料和氧化剂在燃烧室充分混合燃烧，通过拉沃尔喷管的膨胀加速作用，产生高温超音速燃气气流，对试验舱内的试验件进行热考核，并通过相应的引射或抽真空装置将考核后的高温高压气体增压降温排入大气。
[0003] 燃气流超音速风洞是利用氧气和煤油燃烧产生高温、高速、低压试验环境的热结构考核用试验风洞，主要由主加热器、主试验台、喷水降温装置、喷淋冷凝装置、大流量抽真空装置、配套能源管路和测控系统几部分组成。它主要承担着高超声速飞行器再入机动过程中防隔热技术的地面试验研究。该燃气流超音速风洞系统环节众多，产生的高温高压试验环境极为恶劣，对于各组成部分的协同配合和时序控制要求极为苛刻，稍有差池就可能造成设备的烧毁，影响试验的成败。传统风洞系统缺少统一的管理机制，各组成部分功能相对独立，不能实现高要求的时序控制和协同配合。
[0004] 因此，如何实现燃气流超音速风洞各组成部分之间的协同配合，保证各组成部分之间的时序动作逻辑精确可靠以及稳定运行就成为整个系统设计的核心和关键。
发明内容
[0005] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，实现燃气流超音速风洞各组成部分的时序控制和协同配合，保证各组成部分之间的时序动作逻辑精确可靠以及稳定运行。
[0006] 本发明的技术解决方案是：一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，包括总控指挥调度子系统、燃气主加热器时序控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统和主试验台控制子系统；
[0007] 在试验运行阶段，总控指挥调度子系统根据预先设计的时序向喷淋冷凝抽真空控制子系统、主试验台控制子系统、燃气主加热器时序控制子系统发送时序触发信号，并接收各个子系统反馈的时序动作状态；
[0008] 燃气主加热器时序控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个阀门的开关，并根据阀门动作完成情况向总控指挥调度子系统反馈时序动作状态；
[0009] 喷淋冷凝抽真空控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，[0010] 按照预先设定的时序控制各个阀门的开关，依次实现冷凝水供应、喷淋水供应和大流量真空切换，并将时序动作完成状态反馈给总控指挥调度子系统；
[0011] 主试验台控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制试验舱和扩压器夹套冷却水路中各个时序阀门的开关，并将时序动作状态反馈给总控指挥调度子系统。
[0012] 还包括燃气主加热器工况调节子系统、常温水供应控制子系统和气源供应控制子系统；
[0013] 在试验准备阶段，总控指挥调度子系统根据预先设计的调度流程向常温水供应控制子系统、气源供应控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统、燃气主加热器工况调节子系统发送调度指令，接收各个子系统反馈的完成状态；
[0014] 燃气主加热器工况调节子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，完成主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路的管路压力调节，并向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
[0015] 喷淋冷凝抽真空控制子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，完成柴油机水环泵启动、柴油机水泵启动和阀门开启工作，向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
[0016] 常温水供应控制子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，控制电力水泵连续抽取常温水罐内的水源提供给风洞中的水冷设备，并向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
[0017] 气源供应控制子系统接收总控指挥调度子系统的调度指令，为风洞中的燃气主加热器提供氧气和氮气，向总控指挥调度子系统反馈完成状态。
[0018] 所述总控指挥调度子系统向气源供应控制子系统发送的调度指令包括氮气供应调度指令和氧气供应调度指令；所述总控指挥调度子系统向燃气主加热器工况调节子系统发送的调度指令包括氮气管路调节调度指令和氧气管路调节调度指令。
[0019] 所述总控指挥调度子系统预先设计的调度流程如下：
[0020] (4.1)向气源供应控制子系统发送氮气供应调度指令；
[0021] (4.2)当接收到气源供应控制子系统反馈的完成状态后，向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送调度指令，向燃气主加热器工况调节子系统发送氮气管路调节调度指令；
[0022] (4.3)当接收到喷淋冷凝抽真空控制子系统、燃气主加热器工况调节子系统反馈的完成状态后，向常温水供应控制子系统发送调度指令；
[0023] (4.4)当接收到常温水供应控制子系统反馈的完成状态后，向气源供应控制子系统发送氧气供应调度指令；
[0024] (4.5)当接收到气源供应控制子系统反馈的完成状态后，向燃气主加热器工况调节子系统发送氧气管路调节调度指令。
[0025] 所述总控指挥调度子系统预先设计的时序如下：
[0026] (5.1)向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送冷凝水供应开启的时序触发信号；
[0027] (5.2)向主试验台控制子系统发送试验舱和扩压器夹套冷却水路开启的时序触发信号；
[0028] (5.3)向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送喷淋水供应开启的时序触发信号；
[0029] (5.4)当接收到喷淋冷凝抽真空控制子系统和主试验台控制子系统反馈的上述时序动作完成状态后，向燃气主加热器时序控制子系统发送点火启动时序触发信号；
[0030] (5.5)当接收到燃气主加热器时序控制子系统反馈的时序动作完成状态后，认为点火成功，否则点火不成功，进入步骤(5.6)；点火成功后向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送大流量真空切换时序触发信号，进入步骤(5.6)；
[0031] (5.6)当到达预先设定的试验时间后，依次向燃气主加热器时序控制子系统发送熄火关闭时序触发信号、喷淋冷凝抽真空控制子系统发送喷淋水供应关闭的时序触发信号、向主试验台控制子系统发送试验舱和扩压器夹套冷却水路关闭的时序触发信号、向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送冷凝水供应关闭的时序触发信号。
[0032] 所述总控指挥调度子系统包括总控上位机单元和主控PLC控制单元，总控上位机单元和主控PLC控制单元通过OPC方式实现数据交互；
[0033] 总控上位机单元：存储预先设计的调度流程，在试验准备阶段，根据所述调度流程发送调度指令，并接收各个子系统反馈的完成状态；提供人机交互界面，供操作人员修改时序配置参数，并下发至PLC控制单元；访问PLC控制单元向其他控制分系统发出的时序触发信号的状态，在人机交互界面上进行时序流程触发进程显示；
[0034] 主控PLC控制单元：存储预先设计的时序，在试验运行阶段，根据所述时序发送时序触发信号，接收各个子系统反馈的时序动作完成状态。
[0035] 所述燃气主加热器工况调节系统包括主加热器上位机单元和主加热器PLC控制单元，主加热器PLC控制单元通过工业以太网实现与主加热器上位机单元之间的网络连接；
[0036] 主加热器上位机单元：接收总控指挥调度子系统的调度指令，并将其分解成一系列气动阀阀门动作指令和减压阀阀门动作指令，下发至主加热器PLC控制单元；接收主加热器PLC控制单元反馈的管路压力、流量和温度，当所述管路压力达到预设值后，向总控指挥调度子系统反馈完成状态；
[0037] 主加热器PLC控制单元：根据气动阀阀门动作指令，实现对燃气主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路气动阀单元的开关控制；根据减压阀阀门动作指令，实现对主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路电子比例减压阀单元的减压后压力调节；对管路压力、流量和温度进行实时采集，并反馈给主加热器上位机单元。
[0038] 所述主加热器PLC控制单元包括主程序模块、气动阀控制功能模块、减压阀控制功能模块和传感器信息采集功能模块；
[0039] 主程序模块：以一定的扫描周期循环执行，在接收到主加热器上位机单元下发的气动阀阀门动作指令时，调用气动阀控制功能模块；接收到主加热器上位机单元下发的减压阀阀门动作指令时，调用减压阀控制功能模块；
[0040] 气动阀控制功能模块：根据气动阀阀门动作指令，通过驱动数字量输出模块和继电器，实现对燃气主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路气动阀单元的开关控制；
[0041] 减压阀控制功能模块：根据减压阀阀门动作指令，通过驱动模拟量输出模块，实现对主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路电子比例减压阀单元的减压后压力调节；
[0042] 传感器信息采集功能模块：通过驱动模拟量输入模块实现对管路压力、流量和温度的实时采集，并反馈给主加热器上位机单元。
[0043] 所述燃气主加热器时序控制系统包括主加热器时序上位机单元和NI cRIO控制单元，主加热器时序上位机单元和NI cRIO控制单元通过工业以太网进行连接；
[0044] 主加热器时序上位机单元：提供人机交互界面，操作人员通过人机交互界面能够进行时序参数配置，并将配置好的时序参数下发至NI cRIO控制单元；实时显示主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个气动阀阀门动作情况以及燃烧室压力；
[0045] NI cRIO控制单元：接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序以及主加热器时序上位机单元发送的时序参数，控制主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个气动阀阀门动作，并采集燃烧室压力，发送给主加热器时序上位机单元；当燃烧室压力达到预设值后，向总控指挥调度子系统反馈时序动作完成状态；当燃烧室压力超出预设值后，紧急停车。
[0046] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0047] (1)本发明采用分布式的控制架构，各控制子系统功能独立，通过顶层的总控指挥调度系统协调串联各控制子系统，解决了燃气流超音速风洞各组成部分配合关系复杂、接口协调的难题，实现了各组成部分的时序控制和协同配合，保证各组成部分之间的时序动作逻辑精确可靠。
[0048] (2)本发明将燃气流超音速风洞运行阶段具体阀门设备的控制功能分散到各个控制子系统中，有效降低了总控指挥调度系统的控制压力，提高了控制效率。
[0049] (3)各控制子系统均是基于独立的实时控制器(PLC控制单元或NI cRIO控制单元)运行，提高了控制动作执行的可靠性和准确性。
[0050] (4)实现风洞系统各组成部分设备的就近实时控制，减少了信号的长距离传输，降低了布线成本，同时提高了控制的可靠性。
附图说明
[0051] 图1为本发明系统组成框图；
[0052] 图2为总控指挥调度子系统预先设计的调度流程图；
[0053] 图3为总控指挥调度子系统预先设计的时序图。
具体实施方式
[0054] 本发明基于分布式架构的风洞运行控制系统组成如图1所示，包括总控指挥调度子系统、燃气主加热器工况调节子系统、燃气主加热器时序控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统、主试验台控制子系统、常温水供应控制子系统和气源供应控制子系统。
[0055] 燃气主加热器工况调节子系统：在试验准备阶段接收总控指挥调度子系统的调度指令，完成主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路的管路压力调节，并向总控指挥调度子系统反馈完成状态。
[0056] 燃气主加热器工况调节系统包括主加热器上位机单元和主加热器PLC控制单元，主加热器PLC控制单元通过工业以太网实现与主加热器上位机单元之间的网络连接。
[0057] 主加热器上位机单元以工控机为载体，采用LabVIEW软件实现人机交互界面的设计，并通过OPC通信协议实现与主加热器PLC控制单元的数据交互。主加热器上位机单元接收总控指挥调度子系统的调度指令，并将其分解成一系列气动阀阀门动作指令和减压阀阀门动作指令，下发至主加热器PLC控制单元；接收主加热器PLC控制单元反馈的管路压力、流量和温度，以及阀门开关到位状态，当所述管路压力达到预设值后，向总控指挥调度子系统反馈完成状态。
[0058] 主加热器PLC控制单元由主程序模块、气动阀控制功能模块、减压阀控制功能模块、传感器信息采集功能模块组成，主程序模块以一定的扫描周期循环执行，并调用其他功能模块。气动阀控制功能模块通过驱动数字量输出模块和输入模块，实现对燃气主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路气动阀单元的开关控制和阀门开关到位状态的反馈采集，并将阀门开关状态反馈给主加热器上位机单元。减压阀控制功能模块通过驱动模拟量输出模块实现对主加热器燃料路、氧路、高压冷却水路电子比例减压阀单元的减压后压力控制。传感器信息采集功能模块通过驱动模拟量输入模块实现对管路压力、流量和温度的实时采集和报警指示，并将采集值反馈给主加热器上位机单元。
[0059] 燃气主加热器时序控制子系统在试验运行阶段接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个阀门的开关，并根据阀门动作完成情况向总控指挥调度子系统反馈时序动作状态(主加热器点火成功信号和运行结束信号)。
[0060] 燃气主加热器时序控制子系统包括主加热器时序上位机单元、NI cRIO控制单元。
[0061] 主加热器时序上位机单元以工控机为载体，采用LabVIEW软件进行开发，与NI cRIO控制单元之间通过工业以太网进行连接，具有时序参数配置、时序实时显示等功能模块，时序参数配置模块主要用于实现燃气主加热器时序流程参数的设置、配置文件的生成与下载到cRIO控制单元中，时序实时显示模块主要用于实现时序运行状态的实时显示(主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个气动阀阀门动作情况以及燃烧室压力)，便于人员了解时序的进行程度。
[0062] NI cRIO控制单元以美国NI公司的CompactRIO为载体，采用LabVIEW RT和LabVIEW FPGA分别对实时控制器和FPGA背板进行程序设计，包括时序控制模块和异常状况判断处理模块，其中时序控制模块在接收到总控指挥调度子系统时序触发信号以后在背板的FPGA芯片中按照设置的时序和时序参数驱动主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路时序阀门进行开关动作。异常状况判断处理模块通过传感器单元实现对燃烧室压力等关键传感器数据的采集，发送给主加热器时序上位机单元；当燃烧室压力达到预设值后，向总控指挥调度子系统反馈时序动作完成状态，当燃烧室压力超出预设值后，按照设定的紧急停车流程驱动对应时序阀门进行开关动作。
[0063] 喷淋冷凝抽真空控制子系统：在试验准备阶段接收总控指挥调度子系统的调度指令，完成柴油机水环泵启动、柴油机水泵启动和阀门开启工作，向总控指挥调度子系统反馈完成状态；在试验运行阶段，接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制各个阀门的开关，依次实现冷凝水供应、喷淋水供应和大流量真空切换，根据阀门完成状态和压力、流量等传感器数据综合判断时序动作完成状态，并将时序动作完成状态反馈给总控指挥调度子系统。
[0064] 喷淋冷凝抽真空控制子系统包括喷淋冷凝上位机单元、喷淋冷凝PLC主站单元、喷淋冷凝PLC从站单元。
[0065] 喷淋冷凝上位机单元以工控机为载体，采用LabVIEW软件实现人机交互界面的设计，并通过OPC通信协议实现与喷淋冷凝PLC主站单元的数据交互。喷淋冷凝上位机单元主要实现现场设备的远程控制与操作、数据的显示和存储，以及接收上层总控指挥调度系统的指令进行相应的动作，并向其反馈动作完成情况。
[0066] 喷淋冷凝PLC主站单元通过工业以太网实现与喷淋冷凝上位机单元之间的网络连接通信，通过DP总线实现与喷淋冷凝PLC从站单元之间的连接通信。试验准备阶段和运行阶段直接驱动管路阀门进行开关动作，并通过给喷淋冷凝PLC从站单元下达控制指令间接控制柴油机运行，同时实时采集管路压力、流量等传感器数据，据此判断动作完成状态，并将动作完成状态反馈给总控指挥调度子系统。
[0067] 每个柴油机水环泵单元和柴油机水泵单元都相应配有一个喷淋冷凝PLC从站单元，通过Profibus总线协议与喷淋冷凝PLC主站单元进行通信，接收喷淋冷凝PLC主站单元的指令，在试验准备阶段对柴油机进行控制，完成柴油机水环泵启动和柴油机水泵启动工作，同时向喷淋冷凝PLC主站单元反馈柴油机的工作状态。
[0068] 主试验台控制子系统：在试验运行阶段接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制试验舱和扩压器夹套冷却水路中各个时序阀门的开关，并根据阀门动作完成情况和管路压力、流量等传感器数据综合判断将时序动作状态反馈给总控指挥调度子系统。
[0069] 主试验台控制子系统包括主试验台上位机单元和主试验台PLC控制单元。
[0070] 主试验台上位机单元以工控机为载体，采用LabVIEW软件实现人机交互界面的设计，并通过OPC通信协议实现与主试验台PLC控制单元的数据交互。主试验台上位机单元主要实现现场设备的远程控制与操作、数据的显示和存储，以及接收上层总控指挥调度系统的指令进行相应的动作，并向其反馈动作完成情况。
[0071] 主试验台PLC控制单元通过工业以太网实现与主试验台上位机单元之间的网络连接，控制程序主要由主程序模块、气动阀控制功能模块、时序阀门联动功能模块、传感器信息采集功能模块组成，通过主程序模块调用气动阀控制功能模块和时序阀门联动功能模块实现对试验舱和扩压器夹套冷却水路中各个时序阀门的单点控制和时序联动控制，并且通过传感器信息采集功能模块实现对管路压力、流量、温度等数据的实时采集和存储。
[0072] 常温水供应控制子系统主要是在试验准备阶段接收总控指挥调度子系统的调度指令，通过控制三台电力水泵连续抽取常温水罐内的水源，为下游主试验台等水冷设备提供一定压力和流量的水量，并向总控指挥调度子系统反馈完成状态。
[0073] 气源供应控制子系统主要是在试验准备阶段接收总控指挥调度子系统的调度指令，为风洞中的燃气主加热器提供氧气和氮气，向总控指挥调度子系统反馈完成状态。
[0074] 总控指挥调度子系统：在试验准备阶段，根据预先设计的调度流程向常温水供应控制子系统、气源供应控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统、燃气主加热器工况调节子系统发送调度指令，接收各个子系统反馈的完成状态；在试验运行阶段，根据预先设计的时序向喷淋冷凝抽真空控制子系统、主试验台控制子系统、燃气主加热器时序控制子系统发送时序触发信号，并接收各个子系统反馈的时序动作状态。向气源供应控制子系统发送的调度指令包括氮气供应调度指令和氧气供应调度指令；总控指挥调度子系统向燃气主加热器工况调节子系统发送的调度指令包括氮气管路调节调度指令和氧气管路调节调度指令。
[0075] 总控指挥调度子系统主要由总控上位机单元和主控PLC控制单元组成。
[0076] 总控上位机单元以工控机为载体，采用LabVIEW软件实现人机交互界面的设计，并通过OPC方式实现与主控PLC控制单元的数据交互。存储预先设计的调度流程，在试验准备阶段，根据所述调度流程发送调度指令，并接收各个子系统反馈的完成状态；提供人机交互界面，供操作人员修改时序配置参数，并下发至主控PLC控制单元；访问主控PLC控制单元向其他控制分系统发出的时序触发信号的状态，在人机交互界面上进行时序流程触发进程显示；
[0077] 主控PLC控制单元存储预先设计的时序，在试验运行阶段，根据所述时序发送时序触发信号，接收各个子系统反馈的时序动作完成状态。
[0078] 如图2所示，风洞系统准备阶段，预先设计的调度流程如下：
[0079] (4.1)向气源供应控制子系统发送氮气供应调度指令；
[0080] (4.2)当接收到气源供应控制子系统反馈的完成状态后，向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送调度指令，向燃气主加热器工况调节子系统发送氮气管路调节调度指令；
[0081] (4.3)当接收到喷淋冷凝抽真空控制子系统、燃气主加热器工况调节子系统反馈的完成状态后，向常温水供应控制子系统发送调度指令；
[0082] (4.4)当接收到常温水供应控制子系统反馈的完成状态后，向气源供应控制子系统发送氧气供应调度指令；
[0083] (4.5)当接收到气源供应控制子系统反馈的完成状态后，向燃气主加热器工况调节子系统发送氧气管路调节调度指令。
[0084] 如图3所示，预先设计的时序如下：
[0085] (5.1)向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送冷凝水供应开启的时序触发信号；
[0086] (5.2)向主试验台控制子系统发送试验舱和扩压器夹套冷却水路开启的时序触发信号；
[0087] (5.3)向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送喷淋水供应开启的时序触发信号；
[0088] (5.4)当接收到喷淋冷凝抽真空控制子系统和主试验台控制子系统反馈的上述时序动作完成状态后，向燃气主加热器时序控制子系统发送点火启动时序触发信号；
[0089] (5.5)当接收到燃气主加热器时序控制子系统反馈的时序动作完成状态后，认为点火成功，否则点火不成功，进入步骤(5.6)；点火成功后向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送大流量真空切换时序触发信号，进入步骤(5.6)；
[0090] (5.6)当到达预先设定的试验时间后，依次向燃气主加热器时序控制子系统发送熄火关闭时序触发信号、喷淋冷凝抽真空控制子系统发送喷淋水供应关闭的时序触发信号、向主试验台控制子系统发送试验舱和扩压器夹套冷却水路关闭的时序触发信号、向喷淋冷凝抽真空控制子系统发送冷凝水供应关闭的时序触发信号。
[0091] 本发明中时序触发信号传递是通过相应的数字量输出模块+固态继电器的驱动方式，通过硬线连接传递触发信号，触发各子系统相应功能模块工作，自动控制相应时序阀门动作。
[0092] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
