0 引言
    FD-06风洞原1#阀、2#引射器可控硅控制系统是20世纪70年代由上海交通大学设计完成的。由于当时采用的是非标准产品，同时该装置的零部件现已经成为淘汰产品，市场已无备件提供，维修困难。多年来的服役使得元器件老化，故障率有所增加，并导致时有部件击穿等现象发生，这给科研生产带了安全隐患，可靠性明显降低，对科研试验造成了一定影响。为避免造成不必要的经济损失和浪费，FD-06风洞对1#阀、2#引射器可控硅控制系统进行了重新设计，改造成了先进的西门子交流伺服驱动控制系统，使之更符合质量标准的要求，使用安全性、稳定性和可靠性更有保证。
1 新系统介绍
1．1 西门子611A伺服系统
    西门子611A伺服系统是变频调速伺服系统。它采用模块式结构，由一个主电源模块及各轴的控制模块组成。电源模块为每个轴控制模块提供直流母线电压，并监控各控制模块的运行。控制模块则根据指令驱动各轴电机以某一速度运行或停止。
西门子611A伺服控制系统具有如下特点：
    1）紧凑性，模块化设计，节省空间。
    2）各进给模块可根据用户要求任意组合。
    3）通过跳线改变各轴控制器的参数，以实现与伺服电机的最优配合。
    4）电流控制、速度控制采用串联式模拟量闭环控制。标准的速度控制器可调节比例增益和积分作用时间。
    5）速度控制回路的速度控制范围1：10000。
    6）具有轴速度控制器使能信号。
    7）电源模块具有电流短路保护和接地线断路保护。
    8）通过程序控制器使投入运行简化，安装使用十分方便。

                                            图1 伺服控制器工作原理方框图
1．2 交流伺服电机及传动系统
    选用的适用于SIMODRIVE611模拟型交流伺服电机1FT5型永磁同步电机1200转/分，连线少，简化了复杂的安装，节省了安装空间。
    西门子公司生产的1FT5型交流伺服电机，专用于在SIMODRIVE 611A变频系统下工作。它具有较高的动态性能、高可靠性及非常低的维护要求。其主要特点有：
    1）在整个速度设定范围内,该伺服电机都能确保恒定连续的扭矩和过载能力。
    ２）600V的母线电压，使该电机体积更小。
    ３）热量的发散，特别是产生于定子绕组和定子铁心的热量，都可以通过具有良好热传导能力的电机外壳直接散发出去，因此该电机不需要外部冷却。
    ４）具有良好的防水、防油保护能力。
2  西门子交流伺服驱动系统在风洞传动中应用的实现过程
    FD-06风洞阀门、引射器控制系统采用的西门子611A系列模拟伺服驱动装置是单轴型插入式控制单元，具有高动态响应的运动控制系统，该系统，操作友好，维护费用低廉，维护人员易于掌握、且易于查找故障，大幅缩短了故障检修时间和调试时间。
1#阀、2#引射器控制系统采用西门子技术的交流伺服控制系统，包括伺服电机驱动装置、交流伺服电机等设备，所有设备均有严格的质量认证和技术支持，其产品更加轻巧，体积更小，技术更优良，稳定性和可靠性更高。新的系统仍保留极限限位保护等安全保障措施，完全能够满足风洞对1#调压阀和2#引射器控制系统的要求。
该系统具有“安全停机”功能，可在故障时自动切断电机电源，避免不必要的起动，与外部电路连接使用时，在电机侧不用接触器。电源输入模块、驱动模块、电源滤波模块（限制驱动系统对电源线路的干扰）的安装面均安装在导电电阻极低的铝板上。
操作1#阀门、2#引射器前，首先根据吹风实际情况（如：增大或减小1#阀门后压力，超、跨音速互换等）来决定阀门、引射器是开启还是关闭（通过控制电机的转向实现），改变给定控制电压的极性实现电机的正反转，调节控制电压大小改变电机的转速。由于试验过程中，1#阀、2#引射器不会同时动作，因此设计中仅用一个拨段开关就实现了1#阀、2#引射器的开关控制，从安全方面考虑，电路中彼此之间还做了互锁处理。在阀门和引射器的极限位置还装备了接近开关替代了原有的机械式限位器。
FD-06风洞1#阀、2#引射器控制系统的原理框图如图2所示：

图3 FD-06风洞1#阀、2#引射器控制系统的流程图

图4 西门子611A电源、控制模块

图5 西门子1FT5型交流伺服电机
3  结束语
    由于采用了先进的西门子驱动和控制技术，提高了1#阀、2#引射器控制系统的整体性能和技术含量，对科研生产效率起到了很大的促进作用。多次的试验成功表明，该控制系统动作准确无误，响应迅速、安全高效，从未发生因阀门控制故障而造成试验车次报废问题。设计完成后，FD-06风洞1#阀、2#引射器控制系统具有更高的调速精度，更快的调速范围，更好的动、静态特性，电路结构更简单，压力和阀门调节时间更短，可靠性、稳定性、安全性均比改造前有明显提高，且各阀门控制系统精度也趋于一致，更加符合科学试验的要求。