Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,431

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО ОПЕРАТОРА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЫ КРАТКОВРЕМЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

Гаркуша В.В. 1 Гилев В.М. 2, 3 Шпак С.И. 2 Яковлев В.В. 1
1 ФГБУН «Конструкторско-технологический институт вычислительной техники» СО РАН
2 ФГБУН Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
3 Новосибирский государственный технический университет
1. Звегинцев В.И. Газодинамические установки кратковременного действия / Часть 1. Установки для научных исследований. – Новосибирск: Параллель, 2014. – 551 с.
2. Запрягаев В.И., Гилев В.М., Певзнер А.С., Собстель Г.М., Гаркуша В.В., Яковлев В.В. Автоматизированные системы сбора и обработки экспериментальных данных в аэродинамических трубах периодического действия // Проблемы и достижения прикладной математики и механики: к 70-летию академика В.М. Фомина: сб. науч. трудов / ред. кол.: А.В. Федоров (отв. ред.) и др. – Новосибирск: Параллель, 2010. – С. 183–192.
3. Фомин В.М., Чиркашенко В.Ф., Волков В.Ф., Харитонов А.М. Влияние компоновки сверхзвуковых самолетов на параметры звукового удара // Теплофизика и аэромеханика. – 2011. – т. 18, № 4. – С. 525–542.
4. Запрягаев В.И., Гаркуша В.В., Гилев В.М., Мишнев А.С., Собстель Г.М., Яковлев В.В. Создание систем автоматизированного сбора экспериментальных данных на аэродинамических трубах // Вычислительные технологии. – 2013. – Т. 18. Спец. вып. – С. 21–28.
5. Гаркуша В.В., Гилев В.М., Мишнев А.С., Шпак С.И., Яковлев В.В. Автоматизированная система управления и сбора данных высокоскоростной аэродинамической трубы кратковременного действия // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 11 (ч. 1). – С. 25–27.
6. Гилев В.М. Средства автоматизации аэродинамического эксперимента // Харитонов А.М. Техника и методы аэрофизического эксперимента: учеб. пособие для вузов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – С. 497–536. – (Учебники НГТУ).
7. Гилев В.М., Шпак С.И., Яковлев В.В. Организация доступа к базе данных аэродинамических исследований // В мире научных открытий. – 2014. – № 4 (52). – С. 8–12.

Представлено автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора высокоскоростной аэродинамической трубы кратковременного действия. С помощью АРМ оператора обеспечивается управление и автоматизированный сбор экспериментальных данных аэродинамической трубы. В работе представлена структура и состав программного обеспечения АРМ. Описываются сценарии пуска и режимы работы системы управления аэродинамической трубой.

В Институте теоретической и прикладной механики (ИТПМ) им. С.А. Христиановича СО РАН для проведения научных исследований в области сверх- и гиперзвуковой аэродинамики создана уникальная экспериментальная установка – высокоскоростная аэродинамическая труба кратковременного действия «Транзит-М» [1]. Данная труба позволяет моделировать обтекание летательных аппаратов вплоть до гиперзвуковых режимов полета. По ряду параметров данная установка существенно превосходит многие не только отечественные, но и зарубежные установки подобного класса.

По сравнению с аэродинамическими трубами непрерывного действия в данной установке к программно-техническим средствам предъявляются существенно более жесткие требования, так как весь эксперимент в ней длится 0,1–2 с. За этот короткий временной интервал должно производиться автоматическое измерение нескольких десятков различных параметров (давления, температуры в разных точках установки) и управление ее различными исполнительными механизмами (клапанами, задвижками, вентилями и т.п.).

Для обеспечения эффективной работы аэродинамической трубы «Транзит-М», специалистами ИТПМ СО РАН и КТИ ВТ СО РАН была создана автоматизированная система управления (АСУ) и сбора экспериментальных данных, которая представлена в данной публикации.

Система содержит два уровня, которые связаны между собой локальной компьютерной сетью. На нижнем уровне размещается аппаратно-программный комплекс (АПК), предназначенный как для подготовки аэродинамической трубы к эксперименту, так и для непосредственного проведения измерений и занесения их результатов в темпе эксперимента в буферную память. Здесь же располагается аппаратура для управления различными исполнительными механизмами аэродинамической трубы. Кроме основного АПК в систему включается, при необходимости, дополнительно информационно-измерительный комплекс (ИИК), содержащий 88 измерительных каналов. Аппаратно-программная часть системы автоматизации выполнена с использованием современных средств микропроцессорной и измерительной техники, а также соответствующего программного обеспечения. Представляемый подход был использован и оправдал себя при создании систем управления и сбора данных для ряда сверх- и гиперзвуковых аэродинамических труб ИТПМ СО РАН [2–5]. Хотя данные установки работают в разных режимах, использованные при их реализации подходы к созданию системы управления, в значительной степени совпадают.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора (инженера-исследователя) размещается на верхнем уровне и состоит из комплекса программ взаимодействующих по специально разработанному протоколу UDP (User Define Protocol) с модулями АПК и ИИК. На экране АРМ отображается мнемосхема установки с выводом оператору значений выбранных технологических параметров в требуемом виде. Здесь же на этапе подготовки эксперимента оператором аэродинамической трубы могут задаваться необходимые управляющие параметры отдельных узлов установки (например, привязка датчиков системы к измерительным каналам, коэффициенты усиления и т.п.). АРМ позволяет работать с архивами и базами данных, в которых хранятся результаты экспериментов, а также параметры настройки системы.

Управление аэродинамической трубой во время эксперимента проводится по заранее разработанному сценарию, в котором задаются последовательности действий АСУ по контролю показаний датчиков давления и температуры, установленных в разных точках установки (в вакуумной емкости, в первой и вспомогательной форкамерах и т.д.) и управлению по определённому алгоритму различными элементами установки. В АСУ предусмотрено два режима сбора данных и управления установкой. Первый режим обеспечивает подготовку к эксперименту в достаточно медленном темпе (до нескольких часов): в нем производятся различные предустановки, калибровки, измерения и непосредственный ввод в компьютер показаний датчиков аэродинамической установки и их отображение на экране монитора. Второй режим обеспечивает управление элементами установки и измерение показаний датчиков в темпе проведения эксперимента по заранее загруженным в память контроллеров АПК и ИИК цепочкам элементарных команд.

Собранная информация заносится в базу данных и в дальнейшем может использоваться при обработке полученных экспериментальных результатов [6–7].

Заключение. Таким образом, в данной работе представлена автоматизированная системы сбора данных и управления созданной в ИТПМ СО РАН высокоскоростной аэродинамической трубой кратковременного действия «Транзит-М».

В настоящее время созданная система используется на аэродинамической трубе в режиме опытной эксплуатации при проведении реальных научных экспериментов.

Данная работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты РФФИ № 13-07-00440 и 14-07-00426), а также Программы Импортозамещения СО РАН.


Библиографическая ссылка

Гаркуша В.В., Гилев В.М., Гилев В.М., Шпак С.И., Яковлев В.В. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО ОПЕРАТОРА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЫ КРАТКОВРЕМЕННОГО ДЕЙСТВИЯ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 12-1. – С. 29-30;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=8674 (дата обращения: 21.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074