淋雨试验是考核装备车辆在运输、贮存、野外作战等情况下以及各类风雨类环境中，军用设备的保护罩、壳体、密封橡胶不封等的防雨性能是否满足要求。本文是以某军车的军用装备密封性能试验系统的建设为背景，为满足车辆对淋雨试验的要求，提出一套淋雨试验控制方法，以满足不同产品在淋雨条件下的密封性。

1 淋雨试验系统概述

1.1 淋雨试验系统设计指标及控制指标

左侧淋雨墙面尺寸为16400mm×4000mm，右侧淋雨墙面尺寸为16400mm×4000mm，顶部淋雨墙面尺寸为16400mm×2800mm，前部淋雨墙面尺寸为4000mm×2800mm，后部淋雨墙面尺寸为4000mm× 2800mm，底部淋雨墙面尺寸为16400mm×8000mm。

降雨强度在6～13mm/min分了43挡，分别为：6.0、6.2、6.4、6.5、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.5、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.5、8.6、8.8、9.0、9.2、9.4、9.6、9.8、10.0、10.2、10.4、10.5、10.6、10.8、11.0、11.2、11.4、11.5、11.6、11.8、12.0、12.2、12.4、12.5、12.6、12.8、13.0（单位为mm/min）。

控制精度为±0.5mm/min。

1.2 淋雨试验系统组成

该淋雨试验系统原理图如图1所示。系统共分为6个分支路，分别为：左侧淋雨墙、右侧淋雨墙、顶部淋雨墙、前部淋雨墙、后部淋雨墙和底部淋雨墙。采用两台水泵并联供水，水泵扬程为88m、流量为88m³/h。两台水泵出口经过一个电动调节阀后，供水给6个主干支路，在每个主干支路分别设置一个电动调节阀，在主干支路上设置一个稳压缓冲罐。

图1 淋雨试验系统原理图

该淋雨试验系统控制框图如图2所示，采用西门子PLC作为控制系统的核心，通过PLC来采集流量和压力等信号，并且发出控制信号来控制变频器以及相应的阀门等执行设备。其中工业计算机主要负责接收操作员的工艺指令，完成测试结果的显示与数据存数。

图2 系统控制框图

2 淋雨试验系统硬件设计

2.1 控制系统硬件

该淋雨试验测控系统以西门子 S7-300 PLC为核心，PLC完成系统的数据采集、程序处理以及控制输出等功能。该CPU通过MPI转以太网通信模块，可以进行TCP/IP通信，能够解决试验过程中的高速数据传输问题，根据淋雨试验系统IO点数实际需求，配置的IO模块如图2所示。配置1个数字量输入模块，1个数字量输出模块，2个模拟量输入模块，2个模拟量输出模块。

该系统中的压力、流量等传感器选取两线制类型，输出为4～20mA信号接入到PLC的模拟量采集模块中，减少了外界电磁干扰和线路损失的影响。模拟量输出通道输出4～20mA信号对变频器和阀门等执行机构进行控制。

图3 控制系统硬件组成框图

2.2 变频器配置

该控制系统采用ABB ACS510系列变频器来控制泵的转速。PLC通过模拟量输出模块输出4～20mA信号来给变频器的模拟量输入模块，从而控制变频器的输出频率和电压。PLC通过DO模块的输出接到变频器的数字量输入模块，来控制变频器的起动和停止。

3 淋雨试验系统软件设计

3.1 降雨强度控制（略）

根据6个淋雨面的尺寸，计算出6个淋雨面的面积分别为，左侧为65.6m2，右侧为65.6m2，顶部为45.92m2，底部为13.12m2，前部为11.2m2，后部为11.2m2。该淋雨试验控制系统采用主干管路控压、6个分支管路控制流量的控制策略，来实现不用的降雨强度。

程序设计采用模块化编程方法，将控制系统分解成若干功能函数，在每个功能函数中编写不同的程序。然后在主程序OB1中调用每个子程序。系统主干管路采用压力PID闭环，6个分支路采用流量PID闭环。将压力和流量放置到不同的循环中断程序中。

程序控制流程图如图4所示，首先根据用户根据试验工况和降雨强度的输入，然后系统计算出主干管路所需控制的压力，6个分支路所需流量的控制目标值。系统先控制水泵的频率以及台数来控制主干管路的压力达到计算值，等到压力稳定后，控制6个分支路的流量调节阀来控制6个支路的流量达到稳定值。

图4 控制流程图

3.2 上位机软件设计

控制室内采用工控机作为监控系统的控制核心，远程监控系统采用西门子WINCC进行组态设计，可以完成系统监控、参数设定、报警显示、风速曲线检测、查看及打印报表等功能。

系统通信采用OPC接口技术，上位机与西门PLC之间采用OPC服务器进行通信。该控制系统网络分为3层，即测控室监控层、现场控制层和现场设备层。

1）第一层测控室监控层。由一台工控机组成，工控机装有西门子WINCC软件，可以实现对整个淋雨试验测控系统的监控与操作。监控层与现场控制层之间通过工业以太网实现通信。

2）第二层为现场控制层。该层为淋雨试验系统控制核心部分，由西门子S7-300组成。

3）第三层为现场设备层。主要包括传感器、执行机构、限位开关以及变频器和水泵等。

监控主界面如图5所示。用户通过该界面可以进行工艺参数的设定、试验的起停以及系统参数的监控。

图5 监控主界面

结论

本文针对该淋雨密封系统的测控方案设计、控制方案进行了详细地介绍，针对不同的降雨强度要求，提出了主干管路控压、6个淋雨墙分支控制流量的控制方法。最终的检测结果验证了测控方案及控制方案的正确性。