CN110850906A - 一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统，系统包括：控制软件(1)、控制计算机(2)、自动控制模块(3)、手动控制模块(4)、通信模块(5)、隔离电源模块(6)、屏蔽机箱(7)、机柜(8)、气瓶(9)、减压阀(10)、屏蔽室(11)。通过PLC模块控制调节气压并实时监测气压，实现了对脉冲源各腔体气压的自动调节控制；通过采用综合电磁防护设计和反馈控制算法，保证了系统的抗电磁干扰能力和气压自动调节的精度。
Description
技术领域：
本发明涉及气压自动控制系统，特别涉及一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统。
技术背景：
远程气路自动控制系统是用于给脉冲源腔体进行气压调整的系统。以PLC为控制核心部件的控制系统在工业领域已经有着成熟的应用。特种脉冲源采用气体开关和气体绝缘，为满足脉冲源开关腔体和绝缘腔体气压调整的需求，气路控制系统需位于脉冲源正下方，当脉冲源触发后将产生强电磁辐射，故气路控制系统将暴露于强电磁辐射环境中，然而目前没有在公开的文献资料中找到工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统的有关信息。特种脉冲源对气路自动控制系统有着特殊要求，气路自动控制系统除了满足实现气压自动调整这一基本要求外，一方面需要具备在强电磁辐射环境中工作的能力，另一方面还需保证操作人员免受强电磁辐射损伤。因此系统要具备抗强电磁干扰的能力，还需要具备远程气压自动精确控制调节的功能。现有技术中尚无能够工作于强电磁辐射环境的远程气路自动控制系统的报道，特种脉冲源的气路控制问题的解决迫在眉睫。
发明内容：
本发明的目的是解决强电磁辐射环境中远程气路自动控制系统如何设计的技术问题。
为解决上述技术问题提出如下技术方案：
一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统,包括：控制软件1、控制计算机2、屏蔽机箱7、机柜8、气瓶9、减压阀10、屏蔽室11，其特征在于，还包括自动控制模块3、手动控制模块4、通信模块5、隔离电源模块6；
其中，控制计算机2和通信模块5的前端位于屏蔽室11内，自动控制模块3、通信模块5的后端、隔离电源模块6集成位于屏蔽机箱7内；手动控制模块4和屏蔽机箱7安装于机柜8中；自动控制模块3与手动控制模块4并联；气瓶9经减压阀10分两路分别接自动控制模块3和手动控制模块4；
控制软件用于操作人员对气压调节过程进行控制和监测；控制计算机用于控制软件的运行；自动控制模块用于目标腔体气压调节过程的自动控制和气压监测；手动控制模块用于目标腔体气压调节过程的手动控制和气压监测；通信模块用于控制计算机和自动控制模块之间的通信；隔离电源模块用于自动控制模块和通信模块的供电；屏蔽机箱用于对自动控制模块、通信模块和隔离电源的电磁防护；机柜用于、自动控制模块、手动控制模块、通信模块、屏蔽机箱和隔离电源模块的集成安装；气瓶用于系统供气；减压阀用于调节气瓶出口气压至合适值；屏蔽间用于操作人员、控制计算机及通信模块前端的安全防护。
进一步的、控制软件具备控制功能，能够对目标气压值设置、排气、禁用锁止、功能启用、通讯测试进行控制；控制软件显示功能，能够对进口气压值、出口气压值、通讯状态、电磁阀工作状态进行显示。
进一步的，自动控制模块包括PLC模块、电磁阀、AD转换模块、DA转换模块、气压传感器、输出隔离模块、输入隔离模块；PLC模块用于气压反馈调节控制和气压监测信号处理；AD/DA模块用于模拟量和数字量之间的转换；输出/输入隔离模块用于对PLC进行防护；电磁阀用于气路通断控制；气压传感器用于采集气压数据。
进一步的，手动控制模块包括手动阀、机械气压表；手动阀用于气路通断控制；机械气压表用于显示气压值；机械表和手动阀安装于机柜正面，方便人员操作；手动控制模块和自动控制模块属于并联关系，前者作为后者的应急备份。
进一步的，通信模块包括光纤、RS232通信线、通信转换器；光纤用于计算机和室外机柜之间的远程通信，避免通信受到电磁干扰；通讯转换器用于光信号和电信号之间的转换；RS232通信线用于计算机和通讯转换器之间的通讯。
进一步的，屏蔽机箱采用全封闭的铝制屏蔽箱体，保证隔离电源模块、通信模块和自动控制功能模块免受电磁干扰。
进一步的，采用可充电的隔离电源供电，避免了因外接供电带来的电磁防护设计困难。
进一步的，机柜为封闭式金属机柜，浮地设计，具有防雨、防风沙功能，同时也具备一定的电磁防护能力。
进一步的，控制计算机(2)和机柜(8)之间的通信采用光纤通信方式。
本发明的有效收益如下：
1、本发明提供了一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统，有效解决了工作于强电磁辐射环境中远程气路系统的设计难题。
2、本发明通过基于PLC的自动控制模块实现了气压调节的控制和监测。由于远程气路控制系统系统由控制软件、控制计算机、自动控制模块、手动控制模块、通信模块、隔离电源模块、屏蔽机箱、机柜、气瓶、减压阀等组成，实现了系统对脉冲源气压调节过程的远程自动控制和气压值监测。
3、本发明采用了可靠的电磁防护设计，使系统具备在强电磁辐射环境中工作的能力；
4、本发明设计了科学的反馈调节控制算法，保证了系统气压调节精度、提高了气压调节自动化程度；
5、本发明采用了手动控制作为自动控制功能的备份，大大提高了系统的可靠性。
附图说明：
图1为本发明的远程气路自动控制系统整体示意图；
图2为本发明的手动控制模块和自动控制模块之间的并联关系示意图；
其中，1-控制软件、2-控制计算机、3-自动控制模块、4-手动控制模块、5-通信模块、6-隔离电源模块、7-屏蔽机箱、8-机柜、9-气瓶、10-减压阀、11-屏蔽室、31-进气电磁阀、32-进气气压传感器33-出气气压传感器、34-出气电磁阀、35-隔离模块、36-AD转换模块、37-PLC模块、38-DA转换模块、39-输出隔离模块、41-进气手动阀、42-进气压力表，43-出气压力表、44-出气手动阀、51-通信转换器、52-光纤
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统，通过PLC模块自动控制并监控整套气路控制系统，实现了对脉冲源气压调节过程的远程自动控制和气压监测；通过采用综合电磁防护设计保证了系统的抗电磁干扰能力；通过采用可靠的反馈控制算法保证了气压调节控制精度；通过设计备份手动控制模块提高了系统可靠性。
本发明提供的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统，通过以PLC为核心的自动控制功能实现单元控制和监控系统工作过程，参见附图1-2系统包括：控制软件(1)、控制计算机(2)、自动控制模块(3)、手动控制模块(4)、通信模块(5)、隔离电源模块(6)、屏蔽机箱(7)、机柜(8)、气瓶(9)、减压阀(10)、屏蔽室(11)。气瓶(9)经减压阀(10)分两路分别接自动控制模块(3)的进气电磁阀(31)、进气气压传感器(32)和手动控制模块(4)的进气手动阀(41)、进气压力表(42)，之后两路气路合并连接目标腔体的进气端；从目标腔体出气端出来的气路分成两路分别接自动控制模块(3)的出气气压传感器(33)、出气电磁阀(34)和手动控制模块(4)的出气压力表(43)、出气手动阀(44)，然后两路气路进入排气端口。
充气时，控制计算机(2)下发的信号经过通信转换器(51)、光纤(52)、通信转换器(51)进入自动控制模块(3)，进入自动控制模块(3)中的信号经输入隔离模块(35)、AD转换模块(36)进入PLC模块(37)，通过PLC模块(37)的处理后通过DA转换模块(38)、输出隔离模(39)块实现对电磁阀的控制。气压传感器采集的气压信号经输入隔离模块(35)、AD转换模块(36)进入PLC模块(37)，一方面该信号作为PLC模块进行气压反馈调节的依据，PLC模块通过将此信号和控制软件(1)预设目标气压值进行比较来控制进气电磁阀通断频率和时间进一步调整气压，当监测气压值接近目标气压值时，电磁阀通断频率降低以实现气压精确控制；另一方面，PLC模块会将此信号传送至计算机作为显示给操作人员实时气压值。
放气时，如果从高气压调整至低气压(非零表压)，控制软件(1)中改变预设气压值后，PLC模块通过控制出气电磁阀通断来实现气压降低；如果需要放气至零表压，控制软件(1)中点击“排气”按钮，出气电磁阀将常开直至气压到达零表压。
为了实现系统在强电磁辐射环境中的工作能力，同时也为了保证人员设备安全，系统采用了综合电磁防护设计。系统控制计算机(2)和通信模块(5)前端位于屏蔽室内，依靠不受电磁干扰的光纤和自动控制模块(3)通信；自动控制模块(3)、通信模块(5)后端、隔离电源模块(6)均位于全封闭式的铝制屏蔽机箱(7)内；系统采用隔离电源供电，避免了因外接供电带来的电磁防护设计困难；自动控制模块(3)中的PLC模块的输入、输出端都加装了隔离模块，进一步防止线路中因受电磁干扰而产生的耦合电流影响PLC模块；机柜采用封闭金属机柜，机柜浮地，也具有一定电磁防护能力。
为了防止自动控制模块(3)故障，并联设计了手动控制模块(4)，这大大提高了系统的可靠性。手动控制时，操作人员操作手动阀并观察气压表气压进行相应操作。
综上所述，本发明提出了一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统，通过PLC模块自动控制并监控整套气路控制系统，实现了在强电磁辐射环境下对脉冲源气压调节过程的远程自动精确控制和监测，气压控制精度为0.01Mpa，系统可在幅值为50kV/m电磁脉冲辐射场中正常工作。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统，包括控制软件(1)、控制计算机(2)、屏蔽机箱(7)、机柜(8)、气瓶(9)、减压阀(10)、屏蔽室(11)，其特征在于，还包括自动控制模块(3)、手动控制模块(4)、通信模块(5)、隔离电源模块(6)；
其中，控制计算机(2)和通信模块(5)的前端位于屏蔽室(11)内，自动控制模块(3)、通信模块(5)的后端、隔离电源模块(6)集成位于屏蔽机箱(7)内；手动控制模块(4)和屏蔽机箱(7)安装于机柜(8)中；自动控制模块(3)与手动控制模块(4)并联；气瓶(9)经减压阀(10)分两路分别接自动控制模块(3)和手动控制模块(4)；
控制软件(1)用于操作人员对气压调节过程进行控制和监测；
控制计算机(2)用于控制软件的运行；
自动控制模块(3)用于目标腔体气压调节过程的自动控制和气压监测；
手动控制模块(4)用于目标腔体气压调节过程的手动控制和气压监测；
通信模块(5)用于控制计算机(2)和自动控制模块(3)之间的通信；
隔离电源模块(6)用于自动控制模块(3)和通信模块(5)后端的供电；
屏蔽机箱(7)用于对自动控制模块(3)、通信模块(5)后端和隔离电源模块(6)的电磁防护；
气瓶(9)用于系统供气；
减压阀(10)用于调节气瓶出口气压至合适值；
屏蔽间(11)用于操作人员、控制计算机(2)及通信模块(5)的前端的安全防护。
2.根据权利要求1所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，所述控制软件(1)具备控制功能，能够对目标气压值设置、排气、禁用锁止、功能启用、通讯测试进行控制；控制软件还具备显示功能，能够对进口气压值、出口气压值、通讯状态、电磁阀工作状态进行显示。
3.根据权利要求1所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，所述自动控制模块(3)中的PLC模块的输入、输出端加装隔离模块。
4.根据权利要求1所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，所述的自动控制模块(3)包括PLC模块、电磁阀、AD转换模块、DA转换模块、气压传感器、输出隔离模块、输入隔离模块；其中PLC模块用于气压反馈调节控制和气压监测信号处理，AD/DA模块用于模拟量和数字量之间的转换，输出/输入隔离模块用于对PLC进行防护，电磁阀用于气路通断控制，气压传感器用于采集气压数据。
5.根据权利要求1所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，手动控制模块(4)包括手动阀、机械气压表；手动阀用于气路通断控制；机械气压表用于显示气压值；机械表和手动阀安装于机柜正面。
6.根据权利要求1所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，通信模块(5)包括光纤、RS232通信线、通信转换器；光纤用于计算机和室外机柜之间的远程通信；通讯转换器用于光信号和电信号之间的转换；RS232通信线用于计算机和通讯转换器之间的通讯。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，屏蔽机箱(7)为全封闭式铝制机箱。
8.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，采用可充电的隔离电源供电。
9.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统控制软件，其特征在于，机柜(8)为封闭式金属机柜，浮地设计。
10.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种工作于强电磁辐射环境中的远程气路自动控制系统，其特征在于，控制计算机(2)和机柜(8)之间的通信采用光纤通信方式。
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| CN112398536A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-23 | 武汉佳德沃博格风动技术有限公司 | 一种rs485通讯模块免受电磁干扰的方法 |
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