CN106681261A - 一种用于hf/df化学激光的采集控制系统 - Google Patents

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多丽萍
金玉奇
高虹
孙杨
王元虎
唐书凯
李留成
李国富
汪健
曹靖
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts

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Abstract

本发明公布一种用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，包括采集模块单元通过profibus总线与主CPU单元相连，负责对燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号进行测量。主CPU单元，上行通过以太网与上位计算机相连，下行与采集模块单元和控制模块单元相连。主要负责对上位机编写的程序进行下载，来控制整个燃烧驱动HF/DF化学激光器的时序控制，数据采集，并把采集到的测试信号通过以太网传到上位计算机。该控制系统已经成功应用于燃烧驱动的HF/DF激光器中，并具有结构小巧，费用低廉，安全可靠，方便快捷的特点。

Description

一种用于HF/DF化学激光的采集控制系统
技术领域
本发明涉及一种采集控制系统，应用于燃烧驱动HF/DF化学激光器。
背景技术
HF/DF化学激光是目前最成功的两大化学激光之一。主要包括以下动力学过程：
化学燃烧产生氟原子
NF3+D2→F+NF+N2+NF(NF2)
泵浦反应
F+H2→HF(ν)+H ν(1-4)
激射出激光
HF(υ)+hγ→HF+2hγ
这里伴随着能量转移反应和解离复合反应，同时也伴随着猝灭和弛豫过程的反应方程，这里不做赘述。
HF/DF化学激光是目前最成功的两大化学激光之一。HF/DF化学激光的受激辐射发生在HF/DF分子的振-转激发态上,主流的燃烧驱动HF/DF化学激光采用燃烧法热解产生F原子，生成的F原子经超音速喷管降温和加速后与H2/D2反应生成振动激发态的HF/DF分子并在转动能级上产生粒子数反转。选择适当的耦合输出腔镜，即可实现多谱线HF/DF激光输出。
由于燃烧驱动的HF/DF化学激光器的相关工作燃料组分具有毒性、化学侵蚀性或可燃性、爆炸性，在处理这些燃料组分时，必须严格遵守操作程序。同时为了获得理想的出光功率，必须严格控制气体进入的时序和气体流量的大小。为了更好研究燃烧驱动的HF/DF化学激光器，也需要对各系统的常规物理参数(例如温度压力等)进行精确测量。同时为了使激光器得到更好的应用，需要激光器与其他控制采集系统建立通讯联系。本发明就是为了满足以上要求，发明一套基于PLC控制的数据采集控制系统。
发明内容
本发明的目的是为了精确测量燃烧驱动HF/DF化学激光器各常规信号，准确控制各气动阀门的时序和有效建立和其他控制系统的联系，提出的一种用于燃烧驱动HF/DF化学激光控制的基于PLC控制的数据采集控制系统。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，包括采集模块单元通过profibus总线与主CPU单元相连；
控制模块单元通过profibus总线与主CPU单元相连；
主CPU单元，上行通过以太网与上位计算机相连，下行与采集模块单元和控制模块单元相连。主要负责对上位机编写的程序进行下载，来控制整个燃烧驱动HF/DF化学激光器的时序控制，数据采集，并把采集到的测试信号通过以太网传到上位计算机。
上位计算机通过以太网与其他控制机相连。
所述采集模块单元，由4个单独西门子PLC模拟信号采集单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的温度传感器、压力变送器和质量流量控制器中的一种或两种以上线路连接,能够同时完成32路燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)的采集。
所述控制模块单元，由3个单独西门子PLC控制信号单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的电气动阀门中的一种或两种以上线路连接,能完成24路燃烧驱动HF/DF化学激光器的电气动阀门控制。
上位计算机内安装组态控制软件，用于对整个HF/DF化学激光器的采集信号的设定和控制信号时序的条件，并把组态程序下载到主CPU单元，完成对整个激光器的采集控制。
所述采集模块单元中PLC模拟信号采集单元根据系统需要进行增加或者减少。
所述控制模块单元中西门子PLC控制信号单元根据系统需要进行增加或者减少。
上位计算机内安装组态控制软件，可以实现现场控制，或者通过以太网的UDP协议由其他控制系统控制。
所述控制模块单元可以实现DC24V或者AC220V输出，完成对相应电压的电气动阀门控制。
本发明对比已有技术具有的有益效果：
1.基于西门子PLC硬件为基础，开发了一套数据采集和控制系统。可以完成32路模拟信号采集和24路阀门信号控制。
2.与以往的控制系统相比，该系统可以实现内部控制和远程控制两种实现方式。
3.该控制系统已经成功应用于燃烧驱动的HF/DF激光器中，并具有结构小巧，费用低廉，安全可靠，方便快捷的特点。
附图说明
图1控制系统整体结构图；
图2实验中控制系统所采集的压力信号；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1所示，一种用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，包括采集模块单元3通过profibus总线与主CPU单元1相连；
控制模块单元4通过profibus总线与主CPU单元1相连；
主CPU单元1，上行通过以太网与上位计算机相连2，下行与采集模块单元和控制模块单元相连；主要负责对上位计算机编写的程序进行下载，来控制整个燃烧驱动HF/DF化学激光器的时序控制，数据采集，并把采集到的测试信号通过以太网传到上位计算机；
上位计算机2通过以太网与其他控制计算机5相连。
所述采集模块单元3负责对燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)进行测量，由4个单独西门子PLC模拟信号采集单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的温度传感器、压力变送器和质量流量控制器中的一种或两种以上线路连接,能够同时完成32路燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)的采集。
控制模块单元4负责对燃烧驱动HF/DF化学激光器的电(气)动阀门的控制信号进行输出，由3个单独西门子PLC控制信号单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的电气动阀门中的一种或两种以上线路连接,能完成24路燃烧驱动HF/DF化学激光器的电气动阀门控制。
所述采集模块单元3中PLC模拟信号采集单元根据系统需要进行增加或者减少。
所述控制模块单元4中西门子PLC控制信号单元根据系统需要进行增加或者减少。
上位计算机2内安装组态控制软件，可以实现现场控制，或者通过以太网的UDP协议由其他控制系统5控制。
所述控制模块单元4可以实现DC24V或者AC220V输出，完成对相应电压的电气动阀门控制。
该控制系统与以往的控制系统相比，该系统可以实现内部控制和远程控制两种实现方式。该控制系统已经成功应用于燃烧驱动的HF/DF激光器中，并具有结构小巧，费用低廉，安全可靠，方便快捷的特点。
本发明的已经成功应用于燃烧驱动HF激光器中，经过多于两百次的实验证明，本发明适合应用于燃烧驱动HF激光器控制。其典型的数据采集曲线如图2所示。

Claims (8)

1.一种用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于，包括采集模块单元(3)通过profibus总线与主CPU单元(1)相连；
控制模块单元(4)通过profibus总线与主CPU单元(1)相连；
主CPU单元(1)，上行通过以太网与上位计算机相连(2)，下行与采集模块单元和控制模块单元相连；主要负责对上位计算机编写的程序进行下载，来控制整个燃烧驱动HF/DF化学激光器的时序控制，数据采集，并把采集到的测试信号通过以太网传到上位计算机；
上位计算机(2)通过以太网与其他控制计算机(5)相连。
2.根据权利要求1所述用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于：所述采集模块单元(3)负责对燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)进行测量，由4个单独西门子PLC模拟信号采集单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的温度传感器、压力变送器和质量流量控制器中的一种或两种以上线路连接,能够同时完成32路燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)的采集。
3.根据权利要求1所述用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于：控制模块单元(4)负责对燃烧驱动HF/DF化学激光器的电(气)动阀门的控制信号进行输出，由3个单独西门子PLC控制信号单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的电气动阀门中的一种或两种以上线路连接,能完成24路燃烧驱动HF/DF化学激光器的电气动阀门控制。
4.根据权利要求1所述用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于：上位计算机(2)内安装组态控制软件，用于对整个HF/DF化学激光器的采集信号的设定和控制信号时序的条件，并把组态程序下载到主CPU单元(1)，完成对整个激光器的采集控制。
5.根据权利要求1或2所述用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于：所述采集模块单元(3)中PLC模拟信号采集单元根据系统需要进行增加或者减少。
6.根据权利要求1或3所述用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于：所述控制模块单元(4)中西门子PLC控制信号单元根据系统需要进行增加或者减少。
7.根据权利要求4用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于：上位计算机(2)内安装组态控制软件，可以实现现场控制，或者通过以太网的UDP协议由其他控制系统(5)控制。
8.根据权利要求1或3所述用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，其特征在于：所述控制模块单元(4)可以实现DC24V或者AC220V输出，完成对相应电压的电气动阀门控制。
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