天平校準的主要目的是獲得被校天平所受載荷與各分量西門子PLC的模擬信號輸出的函數(shù)關(guān)系。所謂天平校準是指模擬天平的實際工作狀態(tài)，對在天平進行標定，檢查天平的質(zhì)量，鑒定天平的性能。加載系統(tǒng)是天平校準設(shè)備中不可缺少的重要組成部分。能否對被校準天平精確地施加校準載荷對被校天平進行精確校準的前提。
據(jù)了解，國內(nèi)外的風洞天校準設(shè)備，施加校準載荷的方式不盡相同，其中主要包括：凈重加載、液壓加載、氣動加載和機械加載等。BACS-1500風洞天平校準系統(tǒng)的研制選取了凈重自動加載方案，該加載系統(tǒng)包括加載頭，砝碼串及其拖動裝置和滑輪及其傳力鋼帶等幾個部分。
1.工藝和實際自動化要求
為了獲得較高的加載精度，并通過定值遞增和遞減的階梯加載檢驗被校天平的線性和重復(fù)性等性能，選用砝碼凈重加載方案，通過砝碼串及其拖動裝置和增量式編碼器以及西門子PLC的CPU226CN實現(xiàn)高精度自動加載。
本加載系統(tǒng)采用自動加砝碼的凈重加載方案，通過15個獨立的砝碼串及其拖動裝置對被校天平施加校準載荷。加載時，控制系統(tǒng)啟動加載電機正轉(zhuǎn)，通過蝸桿/蝸輪，螺母/絲桿傳動機構(gòu)使砝碼托盤向下運動，使位于托盤上的一串砝碼自上而下逐個懸掛在加載桿上，實現(xiàn)加載的目的。當MT6100iv5控制電機反轉(zhuǎn)時，托盤將懸掛在砝碼桿上的砝碼自下而上的逐個托起，使其與加載桿脫開，實現(xiàn)卸載的目的。
2.加卸載控制系統(tǒng)
2.1 加卸載控制系統(tǒng)概述
自動加卸載是通過三相交流電動機(AO5624)經(jīng)蝸輪/蝸桿、減速器使絲桿轉(zhuǎn)動托盤上(卸載)下(加載)移動來實現(xiàn)的。通過選擇合適的傳動比和電機轉(zhuǎn)速，獲得合適的加載速度。并接在加載電機軸桿上的增量式編碼器通過高速計數(shù)器以脈沖方式傳給CPU226CN，經(jīng)比較運算后提供給控制系統(tǒng)作為自動加載的控制信號，實現(xiàn)自動加載的目的。
2.2 系統(tǒng)硬件配置
加卸載控制電路主要包括：空氣開關(guān)、西門子PLC及擴展模塊、繼電器，電機三相滅弧器、保險端子等…… 本系統(tǒng)應(yīng)用西門子PLC高速計數(shù)器功能，選擇模式9(A/B相正交計數(shù)器)并初始定義計數(shù)器(HSC0，HSC1，HSC2，HSC4)，由于一臺西門子PLC最多只能控制4臺電機，15臺電機可由4臺CPU226CN控制。以一臺西門子PLC為例，每個CPU226CN擴展了兩個模塊EM221，具體輸入點如下：
程序編制
2.3.1 上位機程序編寫
由于開發(fā)環(huán)境為具有可視化功能的VB，上位機可以通過西門子PLC控件PLC_COM方便的對PLC寄存器進行讀寫。很方便的做到數(shù)據(jù)的給定和反饋值的顯示。具體系統(tǒng)方框圖如下：
2.3.2 PLC程序的編寫
S7-200系列西門子PLC 具有自由通訊口，可由用戶自主編制通訊協(xié)議及相關(guān)通訊程序，由于控制程序量較大，并且通訊程序占有西門子PLC有限的內(nèi)存，因此通訊程序必須簡潔高效。在本控制器中，西門子PLC始終作為從機，通過西門子PLC編程電纜(RS232轉(zhuǎn)RS485)與上位機通訊，根據(jù)上位機發(fā)出的各種指令進行應(yīng)答。通訊協(xié)議中，@表示起始字符，$表示結(jié)束字符，變量類型中W表示字型，B表示字節(jié)型，采用ASCⅡ碼。在接收后再將ASCⅡ碼轉(zhuǎn)換為實際數(shù)據(jù)。
高速計數(shù)器都設(shè)為A/B脈沖正交計數(shù)器工作模式，對采用增量式編碼器來進行位置控制有點難度，需要每次計數(shù)器采回碼值都要存儲到PLC內(nèi)部寄存器，在下一次啟動西門子PLC時再把寄存器內(nèi)的數(shù)值儲存回計數(shù)器中。這樣增量式編碼器可以作為絕對式編碼器使用，方便控制，而且運行可靠。
增量編碼器的信號與西門子PLC高速計數(shù)器連接，檢測托盤位置。程序編制時，將高速計數(shù)器(HSC0、HSC1、HSC2和HSC4)初始化為模式9，即為A/B脈沖正交計數(shù)器。為提高分辨率，高速計數(shù)器都設(shè)為4X模式。
2.4系統(tǒng)保護
在西門子PLC系統(tǒng)保護方面，系統(tǒng)在軟硬件都加了嚴密的保護，軟件方面，不但在輸出觸點設(shè)置互鎖保護而且在輸入觸點也進行互鎖和連鎖保護;硬件方面，在托盤的運行軌跡上下兩個端面裝有行程開關(guān)，起到限位和保護作用。在控制柜控制電路中，增加了單項電流為2A的保險絲的保險端子，和總電流20A的三相空氣開關(guān)，對電機的過流提供了保護，可對電機在缺相的情況下提供保護;除此還在電機輸入端并有電機三相滅弧器防止電機打火;總而言之，該系統(tǒng)在保護方面的工作是非常完善的。
