CN102063114A

CN102063114A - 一种用于强辐射环境下的远程控制系统

Info

Publication number: CN102063114A
Application number: CN 201110008750
Authority: CN
Inventors: 李静雅; 曾江涛; 梁天学; 孙凤举; 杨海亮; 尹佳辉
Original assignee: Northwest Institute of Nuclear Technology
Current assignee: Northwest Institute of Nuclear Technology
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明涉及一种用于强辐射环境下的远程控制系统，按功能分为四个部分：电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制部分、触发器II控制部分。电源控制部分主要控制整个控制系统、充电电源和触发器电源的给电和断电。触发器I控制部分、触发器II控制部分分别控制两台触发器电源的充电、等待和触发信号的输出。控制系统与被控设备通过航空插座及标准电缆座相连接，主要特点是不仅可以实现对常规脉冲功率源装置的控制，而且可以根据设置自动进行高电压、大电流开关的老练、自击穿、耐压和触发等实验。另外，控制系统可以放置于远离被控设备现场外，仍然可以实现正常运行，并且控制系统通过工业PLC可编程控制器，完成安全连锁保护等功能。

Description

一种用于强辐射环境下的远程控制系统

技术领域：

本发明涉及一种用于强辐射环境下的远程控制系统，主要特点是不仅可以实现对常规脉冲功率源装置的控制，而且可以根据设置参数自动进行高电压、大电流开关的老练、自击穿、耐压和触发等实验。另外，控制系统可以放置于远离被控设备现场外，仍然可以实现正常运行，实现远程控制，并且控制系统通过工业PLC可编程控制器，完成安全连锁保护等功能。

背景技术：

在高压及强辐射环境下，一方面要保证人员及控制系统设备仪器的安全，另一方面控制过程中需要满足高可靠性的要求，在这样的环境下，微小的干扰可能就会对控制系统产生很大的影响。在参考文献中涉及的EPICS控制系统是国际上专门为大型加速器装置开发的控制系统集成工具，使用该控制系统需要加入EPICS组织，成为其成员，并且EPICS是针对某台大型设备专门开发的专用系统，并不适用作开关实验的控制系统平台。为了高可靠性和节约成本，本发明使用的仍然是传统的操作面板，没有使用参考文献中的计算机操作界面。

发明内容：

高电压、电流开关是脉冲功率源装置中重要的组成部分，一台功率装置需要选择上百个甚至上千个特征相似的开关，从开关的设计到最终选择使用需要进行反复的老练、自击穿、耐压和触发实验。手动进行这些实验已经远远不能满足越来越大的实验需求。设计的控制系统可以根据设置参数自动进行开关的老练、自击穿、耐压和触发实验，很大程度上节约了人力资源和时间。在高压监测电压的采集中，一般衰减电路直接采用电阻分压的方式，分压电路的地与PLC模拟量模块的地共用一个地电位，在高电压、大电流工作环境下，实验放电的瞬间会引起地电位抬高，形成一个几百伏的快干扰信号，对控制系统造成很大损伤。本发明控制系统中引入隔离电阻，分压电路地电位通过隔离电阻再接入控制系统，这样瞬间抬高的地电位电压通过隔离电阻泄流，很大程度上减小了对控制系统的影响。

本发明提供一种用于强辐射环境下的远程控制系统，由操作系统面板、设备接口、PLC可编程控制器三部分组成；控制面板包括电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制部分和触发器II控制部分组成；设备接口包括电源输入、控制信号的输出和高压监测接口衰减滤波电路，衰减滤波电路由RC1高压端分压电阻，RC3变阻器，RC2接地隔离电阻，C1滤波电容，D1瞬态电压抑制管(TVS)组成；PLC可编程控制器包括数字量和模拟量模块；控制面板上的按钮及操作设备接口与PLC可编程控制器的数字量和模拟量模块通过电路相连接。

上述远程控制系统的电源控制部分包括充电电源和触发器电源的给电和断电控制面板；充电控制部分包括正常的升压、接地、回零及自锁的功能显示屏以及老练、自击穿、耐压和触发状态设置按钮，查询/切换按钮；触发器I控制部分、触发器II控制部分包括两台触发器电源的充电、等待和触发信号控制面板。

本发明中控制系统不仅实现对常规脉冲功率源的控制，而且可以实现同时对两台触发器的控制，使高电压、大电流开关的老练、自击穿、耐压和触发实验简单化、自动化。

本发明中的控制系统可以根据面板设置的工作方式、工作参数和工作次数自动进行开关的老练、自击穿、耐压和触发实验，并具有储存实验数据和数据查询的功能。

本发明中的远程控制系统的特点是：(1)控制系统不仅可以完成对常规脉冲功率源的控制，同时可以完成对两台触发器的控制。(2)控制系统通过工业PLC可编程控制器，实现了高电压、大电流开关自动进行数十次老练、自击穿、耐压和触发实验的功能。(3)实现了传统控制台不能实现的数据存储和数据查询的功能，查询数据直接可以在操作面板的数字表头显示。(4)实验现场与控制系统的接口部分通过设计的衰减滤波电路，加入接地隔离电阻，减小了放电瞬间地电位突然抬高对PLC模拟量模块的影响，实现了弱电对强电的控制和监测。

本发明可用于高压脉冲源的远程控制及高电压大电流开关的测试实验。

附图说明

图1是本发明的操作系统面板示意图。

图2是本发明的被控设备接口示意图。

图3是本发明高压监测接口衰减滤波电路原理图。

具体实施方式

如图1，前面板按功能分为四个部分：电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制部分、触发器II控制部分。电源控制部分主要控制整个控制系统、充电电源和触发器电源的给电和断电。触发器I控制部分、触发器II控制部分分别控制两台触发器电源的充电、等待和触发信号的输出。充电控制部分是整个控制系统的核心，除了正常的升压、接地、回零及自锁的功能外，状态设置按钮可以设置四种实验工作方式：老练、自击穿、耐压和触发。电压设置按钮在不仅可以进行充电电压的设置，还可以进行自击穿和耐压工作方式下的时间设置，另外还可以设置工作次数(最大20次)。查询/切换按钮可以进行上一次实验放电电压查询(可查询前20次工作的放电电压)，切换功能完成手动单次工作和自动工作的切换。

图2本发明与被控设备的接口示意图。

控制系统与被控设备通过航空插座及标准电缆座相连接。

图3本发明高压监测接口衰减滤波电路原理图。

PLC模拟量模块的输入电压量程为0-10VDC，而需要监测采集的充电电压高达百千伏，经过1000∶1分压器的衰减后还有约100V，这就要求监测电压在接入PLC模拟量模块之前还要再次进行衰减。图3中RC1是高压端分压电阻，RC3是变阻器，RC2是接地隔离电阻，C1是滤波电容，D1是瞬态电压抑制管(TVS)。输出信号EMA+和EMA-分别接PLC模拟量模块的输入量和地位。而HV1和HGND1分别是输入的高压信号和地位。输出信号两端并联电容C1是为了滤去低频干扰信号，进一步保证控制系统的稳定性。而瞬态电压抑制管(TVS)是进一步保护PLC可编程控制器的模拟量输入模块不受放电瞬间快干扰信号的影响。RC1、RC2和RC3的选取是通过分压比值计算得到的。精确的分压值通过最后的标定得到，在PLC可编程控制器的程序中可以进行最后的精确调整。

本发明的实施过程：(1)根据控制系统需要完成的功能设计出控制系统的电路原理图及布线图；(2)选取PLC可编程控制器和电气元件，根据布线图和布局图进行布线；(3)在非高压状态调试PLC程序；(4)分别对充电部分和触发部分进行高压调试；(5)充电部分和触发部分联合起来调试；(6)调试完成后用于实验现场。

Claims

1.一种用于强辐射环境下的远程控制系统，其特征在于：由操作系统面板、设备接口、PLC可编程控制器三部分组成；控制面板包括电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制部分和触发器II控制部分组成；设备接口包括电源输入、控制信号的输出和高压监测接口衰减滤波电路，衰减滤波电路由RC1高压端分压电阻，RC3变阻器，RC2接地隔离电阻，C1滤波电容，D1瞬态电压抑制管(TVS)组成；PLC可编程控制器包括数字量和模拟量模块；控制面板上的按钮及操作设备接口与PLC可编程控制器的数字量和模拟量模块通过电路相连接。

2.如权利要求1所述的远程控制系统，其特征在于电源控制部分包括充电电源和触发器电源的给电和断电控制面板；充电控制部分包括正常的升压、接地、回零及自锁的功能显示屏以及老练、自击穿、耐压和触发状态设置按钮，查询/切换按钮；触发器I控制部分、触发器II控制部分包括两台触发器电源的充电、等待和触发信号控制面板。