CN111870265A - 一种储能ct供电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储能CT供电控制系统及方法，系统包括储能件、扫描控制器、动力控制器和操作台，所述动力控制器包括供电监控单元和电力转换单元，所述储能件供电连接电力转换单元，所述供电监控单元分别通信连接储能件和扫描控制器，所述电力转换单元供电连接扫描控制器、运动控制器、运动驱动组件和高压发生器，所述扫描控制器分别通信连接操作台和运动控制器。与现有技术相比，使供电控制实现智能化，可靠性提高。

Description

一种储能CT供电控制系统及方法

技术领域

本发明涉及CT领域，尤其是涉及一种储能CT供电控制系统及方法。

背景技术

在储能CT设备中，储能系统为CT设备的各种部件、板卡提供电源，保证CT设备能够正常工作。

实际CT应用中，当储能系统出现不稳定的工作状态，比如储能系统突然发生故障或者电量不足，导致CT扫描中止或者造成其他设备故障和损毁，会影响CT的扫描业务正常开展，影响CT设备应用的经济效益和可靠性。

另外因为CT设备使用要求，往往具有以下操作场景：CT开机、CT关机、CT重启、CT急停、CT恢复等操作，需要对CT设备的供电进行控制，在这些操作时，会通过相应的设施来打开和关闭CT或者某些部件的供电电源。对供电的控制往往涉及到强电或者弱电的控制，当某些操作或者控制流程不当时，会导致电气电子部件不能正常工作或者损坏，尤其在CT急停的情况下，如果不能有效、及时的切断供电，甚至导致重大的人身伤害或者设备损毁事故，因此需要提高CT供电控制的安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种储能CT供电控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种储能CT供电控制系统，包括储能件、扫描控制器、动力控制器和操作台，所述动力控制器包括供电监控单元和电力转换单元，所述储能件供电连接电力转换单元，所述供电监控单元分别通信连接储能件和扫描控制器，所述电力转换单元供电连接扫描控制器、运动控制器、运动驱动组件和高压发生器，所述扫描控制器分别通信连接操作台和运动控制器。

还包括操作控制板，所述操作控制板设有控制按键，控制按键包括急停按键，所述操作控制板通信连接扫描控制器。

所述运动控制驱动组件包括水平运动电机驱动器和旋转运动电机驱动器，所述运动控制器通信连接水平运动电机驱动器和旋转运动电机驱动器，所述电力转换单元供电连接水平运动电机驱动器和旋转运动电机驱动器。

一种利用所述储能CT供电控制系统的供电控制方法，该方法包括开机供电控制、关机供电控制、急停供电控制、急停恢复供电控制、重启供电控制和正常运行时供电控制。

正常运行时供电控制包括：扫描控制器监控供电监控单元传递的电源状态信息，电源状态信息出现异常时，扫描控制器控制供电监控单元依次切断高压发生器和运动驱动组件的供电。

所述的开机控制包括：供电监控单元接收到开机信号，电力转换单元将储能件输入的电能转换后依次提供至扫描控制器/运动控制器、操作台、运动驱动组件和高压发生器。

所述的关机供电控制包括：供电监控单元收到关机信息和关机确认信息后，电力转换单元依次切断高压发生器、运动驱动组件、操作台、扫描控制器/运动控制器的供电。

所述的急停供电控制包括：供电监控单元收到急停信息，电力转换单元依次切断高压发生器和运动驱动组件的供电。

所述的急停恢复供电控制包括：供电监控单元收到急停恢复信息，电力转换单元依次为高压发生器和运动驱动组件的供电。

所述的重启供电控制包括：供电监控单元收到重启信息和重启确认信息后，电力转换单元依次切断高压发生器、运动驱动组件、操作台、扫描控制器/运动控制器的供电，再依次为扫描控制器/运动控制器、操作台、运动驱动组件和高压发生器供电。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)设有操作台、扫描控制器和动力控制器等硬件设备，扫描控制器接收操作台的控制信息，并传送给动力控制器，动力控制器控制运动控制器、运动驱动组件和高压发生器供电的通断，使开机供电控制、关机供电控制、急停供电控制、急停恢复供电控制、重启供电控制和正常运行时供电控制人性化、智能化；供电监控单元分别通信连接储能件和扫描控制器，可实时监控储能件的电压、电流、温度等工作状态，出现储能件欠压、过流、温度过高时，可以及时采取保护措施，增加设备可靠性，降低维护成本。

(2)操作控制板设有控制按键，控制按键包括急停按键，急停按键可以简化急停供电控制操作，在紧急情况下，可以及时对重要设备的供电进行有效控制，避免故障情况持续进行和危害后果持续扩大，避免导致人身安全或者设备损毁事故。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明正常运行时供电控制流程图；

图3为本发明开机供电控制流程图；

图4为本发明关机供电控制流程图；

图5为本发明急停供电控制流程图；

图6为本发明急停恢复供电控制流程图；

图7为本发明重启供电控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实施例提供一种储能CT供电控制系统，如图1所示，包括储能件C1、扫描控制器B1、动力控制器G1和操作台S1，动力控制器G1包括供电监控单元G11和电力转换单元G12，储能件C1供电连接电力转换单元G12，供电监控单元G11分别通信连接储能件C1和扫描控制器B1，电力转换单元G12供电连接扫描控制器B1、运动控制器B2、运动驱动组件和高压发生器H1，扫描控制器B1分别通信连接操作台S1和运动控制器G1。

储能CT供电控制系统还包括操作控制板P1，操作控制板P1设有控制按键，控制按键包括急停按键，操作控制板P1通信连接扫描控制器B1。

运动控制驱动组件包括水平运动电机驱动器D1和旋转运动电机驱动器D2，运动控制器B2通信连接水平运动电机驱动器D1和旋转运动电机驱动器D2，电力转换单元G12供电连接水平运动电机驱动器D1和旋转运动电机驱动器D2。

具体而言：

储能件C1为动力蓄电池包，储能件C1为整个CT系统提供电力能源；储能件C1通过动力电缆L1输出电压至动力控制器G1；储能件C1通过通信电缆L2输出电源状态信息至动力控制器G1，通过电缆L2进行SPI通信，将储能件C1的电压、电流、温度、电量等电源状态信息发送至动力控制器G1。

动力控制器G1为17U的机柜，主要进行电压转换和配电管理。动力控制器G1主要由供电监控单元G11、电力转换单元G12以及相应配线板和接线板组成。

供电监控单元G11由显示器和操作键盘、鼠标组成，主要用于显示供电相关信息，可以进行配电管理，记录、查询供电运行日志。

电力转换单元G12由电压转换器和整流部件组成，将储能件C1输入的电压进行转换；动力控制器G1通过电缆L14连接扫描控制器B1、运动控制器B2供电；动力控制器G1通过电缆L4为操作台S1供电；动力控制器G1通过电缆L5为水平运动电机驱动器D1提供动力电源；动力控制器G1通过电缆L6为旋转运动电机驱动器D2提供动力电源；动力控制器G1通过电缆L3为高压发生器H1提供动力电源；供电监控单元G11通过线缆L7与扫描控制器B1连接，进行CAN通信，供电监控单元G11将接收到储能件C1传递的电压、电流、温度、电量等电源状态信息，通过CAN消息转发给扫描控制器B1，同时接收扫描控制器B1发送过来的供电控制命令，用来控制电缆L3、电缆L4、电缆L5、电缆L6、电缆L7的电力输出。

水平运动电机驱动器D1为伺服控制器，主要用于驱动水平运动电机M1，控制水平运动电机M1按照设定的恒定速度进行运动。水平运动电机驱动器D1通过电缆L12与水平运动电机M1连接，为水平运动电机M1提供驱动电力。

水平运动电机M1为永磁同步电机，主要用于牵引CT病床进行水平运动。

旋转运动电机驱动器D2为伺服控制器，主要用于驱动旋转运动电机M2，控制旋转运动电机M2按照设定的恒定速度进行旋转。旋转运动电机驱动器D2通过电缆L13与旋转运动电机M2连接，为旋转运动电机M2提供驱动电力。

旋转运动电机M2为永磁同步电机，主要用于牵引CT机架进行旋转运动。

操作台S1主要为操作人提供CT人机交互界面；通过线缆L8与扫描控制器B1进行连接，进行网络通信，可以将CT关机、CT重启、CT急停恢复等操作指令，通过网络消息发送至扫描控制器B1。

高压发生器H1主要用于驱动球管T1进行X射线曝光，高压发生器H1通过电缆L10与球管T1连接，为球管T1提供电力，高压发生器H1通过CAN总线连接扫描控制器B1。

操作控制板P1主要为操作人提供CT控制按键，包括CT关机、CT重启、CT急停、CT急停恢复等操控按键；操作控制板P1通过线缆L8与扫描控制器B1进行连接，进行CAN通信，可以将CT关机、CT重启、CT急停、CT急停恢复等操作指令，通过CAN消息发送至扫描控制器B1。

运动控制器B2主要完成运动控制、运动信息监控。运动控制器B2通过CAN总线连接扫描控制器B1，接收扫描控制器B1发送过来的运动控制指令，转换成控制参数发送至水平运动电机驱动器D1或者旋转运动电机驱动器D2。

扫描控制器B1主要完成CT扫描控制、储能电源信息监控、系统供电控制。

运行在扫描控制器B1上的软件结构如下：

1)主任务模块：对运动控制指令、曝光控制指令、CT关机、CT重启、CT急停、CT急停恢复进行逻辑处理，对储能件的电源状态进行监控以及对供电进行控制。

2)网络模块：管理网络消息的接收和发送。与操作台S1进行网络通信。

3)CAN通信任务模块：通过CAN协议接收、传递指令和状态信息。

本实施例还提供一种供电控制方法，包括开机供电控制、关机供电控制、急停供电控制、急停恢复供电控制、重启供电控制和正常运行时供电控制。

正常运行时供电控制包含如图2所示步骤：

101、扫描控制器B1软件启动后，对板上各个子模块进行初始化；

102、扫描控制器B1软件对CAN模块进行初始化，设置正常的CAN通信参数和过滤掩码，与其他模块建立CAN通信；

103、扫描控制器B1软件对网络模块进行初始化，设置正常的网络通信参数，与操作台S1建立TCP/IP通信；

104、扫描控制器B1软件主任务模块运行；

105、如果接收到供电监控单元G11通过CAN总线发送过来的电源状态信息，执行步骤106；否则返回执行步骤104；

106、主任务模块进行信息校验和过滤处理；

107、主任务模块对电源状态信息进行解析，如果发现G12工作状态码出现异常，主任务模块进行告警处理，此时切断水平运动电机M1、旋转运动电机M2、高压发生器H1的供电，执行步骤112；否则执行步骤108；

108、主任务模块将电源电量信息通过网络消息发送至操作台S1，供操作台S1显示在操作界面上；

109、主任务模块对电源电量信息进行解析，如果发现电压状态码出现异常，主任务模块进行告警处理，此时切断水平运动电机M1、旋转运动电机M2、高压发生器H1的供电，执行步骤112；否则执行步骤110；

110、主任务模块对电源电量信息进行解析，如果发现电流状态码出现异常，主任务模块进行告警处理，此时切断水平运动电机M1、旋转运动电机M2、高压发生器H1的供电，执行步骤112；否则执行步骤111；

111、主任务模块对电源电量信息进行解析，如果发现温度状态码出现异常，主任务模块进行告警处理，此时切断水平运动电机M1、旋转运动电机M2、高压发生器H1的供电，执行步骤112；否则返回执行步骤104；

112、如果发现电源故障或者异常，比如电源过压、电源过流、电源高温、电量过低，进行告警处理，向S1发送告警消息，并记录告警日志，返回执行步骤104。

开机供电控制包含如图3所示步骤：

201、供电监控单元接收到开机信号，供电监控单元G11控制主断路器吸合，此时电力转换单元G12开始工作，将输入电压转换成三种电压规格直流24V、直流110V和直流300V；

202、供电监控单元G11控制第一路弱电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流24V与B1、B2、P1接通；

203、B1、B2、P1接通24V电源后，开始上电，进行初始化；

204、供电监控单元G11控制第二路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流110V与S1接通；

205、S1接通110V电源后，开始上电，进行初始化；

206、供电监控单元G11控制第三路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流300V与D1、D2接通；

207、D1、D2接通300V电源后，开始上电，进行初始化；

208、供电监控单元G11控制第四路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流300V与H1接通；

209、H1接通300V电源后，开始上电，进行初始化，CT上电结束；

关机供电控制包含如图4所示步骤：

301、操作控制板P1或操作台S1发出关机信息；

302、操作控制板P1或操作台S1将关机信息发送至扫描控制器B1；

303、扫描控制器B1转发关机信息至供电监控单元G11；

304、扫描控制器B1发送关机请求确认消息至操作台S1；

305、如果接收到操作台S1回复的关机确认信息，执行步骤307；否则执行步骤306；

306、判断操作台S1的消息应答超时，执行步骤308；否则返回执行步骤304；

307、如果操作台S1回复的关机确认信息中确认需要关机，执行步骤308；否则执行步骤314，结束关机处理流程；

308、扫描控制器B1转发关机确认信息至供电监控单元G11；

309、供电监控单元G11控制第四路强电继电器断开，H1下电；

310、供电监控单元G11控制第三路强电继电器断开，D1和D2下电；

311、供电监控单元G11控制第二路强电继电器断开，S1下电；

312、供电监控单元G11控制第一路弱电继电器断开，B1、B2、P1下电；

313、供电监控单元G11控制主断路器断开，电力转换单元G12下电；

314、结束关机处理流程。

急停供电控制包括如图5所示步骤：

401、操作控制板P1发出急停信息；

402、操作控制板P1将急停信息发送至扫描控制器B1；

403、扫描控制器B1转发急停触发至供电监控单元G11；

404、供电监控单元G11控制第四路强电继电器断开，H1下电；

405、供电监控单元G11控制第三路强电继电器断开，D1和D2下电；

406、扫描控制器B1发送急停触发状态至操作台S1；

急停恢复供电控制如图6所示步骤：

501、操作控制板P1或操作台S发出急停恢复信息；

502、操作控制板P1或操作台S1将急停恢复信息发送至扫描控制器B1；

503、扫描控制器B1转发急停恢复消息至供电监控单元G11；

504、供电监控单元G11控制第三路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流300V与D1、D2接通，D1、D2接通300V电源后，开始上电，进行初始化；

505、供电监控单元G11控制第四路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流300V与H1接通，H1接通300V电源后，开始上电，进行初始化；

506、扫描控制器B1发送急停触发状态至操作台S1。

重启供电控制包括如图7所示步骤：

601、操作控制板P1或操作台S1发出重启信息；

602、操作控制板P1或操作台S1将重启信息发送至扫描控制器B1；

603、扫描控制器B1转发重启请求消息至供电监控单元G11；

604、扫描控制器B1发送重启请求确认消息至操作台S1；

605、如果接收到操作台S1回复的重启确认信息，执行步骤607；否则执行步骤606；

606、判断操作台S1的消息应答超时，执行步骤608；否则返回执行步骤604；

607、如果操作台S1回复的重启确认信息中确认需要重启，执行步骤608；否则执行步骤614，结束重启处理流程；

608、扫描控制器B1转发重启确认信息至供电监控单元G11；

609、供电监控单元G11控制第四路强电继电器断开，H1下电；

610、供电监控单元G11控制第三路强电继电器断开，D1和D2下电；

611、供电监控单元G11控制第二路强电继电器断开，S1下电；

612、供电监控单元G11控制第一路弱电继电器断开，B1、B2、P1下电；

613、供电监控单元G11等待3秒后，控制第一路弱电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流24V与B1、B2、P1接通；

614、B1、B2、P1接通24V电源后，开始上电，进行初始化；

615、供电监控单元G11控制第二路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流110V与S1接通；

616、S1接通110V电源后，开始上电，进行初始化；

617、供电监控单元G11控制第三路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流300V与D1、D2接通；

618、D1、D2接通300V电源后，开始上电，进行初始化；

619、供电监控单元G11控制第四路强电继电器吸合，电力转换单元G12输出的直流300V与H1接通，H1接通300V电源后，开始上电，进行初始化；

620、CT重启结束。

Claims (10)

1.一种储能CT供电控制系统，其特征在于，包括储能件、扫描控制器、动力控制器和操作台，所述动力控制器包括供电监控单元和电力转换单元，所述储能件供电连接电力转换单元，所述供电监控单元分别通信连接储能件和扫描控制器，所述电力转换单元供电连接扫描控制器、运动控制器、运动驱动组件和高压发生器，所述扫描控制器分别通信连接操作台和运动控制器。

2.根据权利要求1所述的一种储能CT供电控制系统，其特征在于，还包括操作控制板，所述操作控制板设有控制按键，控制按键包括急停按键，所述操作控制板通信连接扫描控制器。

3.根据权利要求1所述的一种储能CT供电控制系统，其特征在于，所述运动控制驱动组件包括水平运动电机驱动器和旋转运动电机驱动器，所述运动控制器通信连接水平运动电机驱动器和旋转运动电机驱动器，所述电力转换单元供电连接水平运动电机驱动器和旋转运动电机驱动器。

4.一种利用权利要求2-3任一所述储能CT供电控制系统的供电控制方法，其特征在于，该方法包括开机供电控制、关机供电控制、急停供电控制、急停恢复供电控制、重启供电控制和正常运行时供电控制。

5.根据权利要求4所述的一种供电控制方法，其特征在于，正常运行时供电控制包括：扫描控制器监控供电监控单元传递的电源状态信息，电源状态信息出现异常时，扫描控制器控制供电监控单元依次切断高压发生器和运动驱动组件的供电。

6.根据权利要求4所述的一种供电控制方法，其特征在于，所述的开机控制包括：供电监控单元接收到开机信号，电力转换单元将储能件输入的电能转换后依次提供至扫描控制器/运动控制器、操作台、运动驱动组件和高压发生器。

7.根据权利要求4所述的一种供电控制方法，其特征在于，所述的关机供电控制包括：供电监控单元收到关机信息和关机确认信息后，电力转换单元依次切断高压发生器、运动驱动组件、操作台、扫描控制器/运动控制器的供电。

8.根据权利要求4所述的一种供电控制方法，其特征在于，所述的急停供电控制包括：供电监控单元收到急停信息，电力转换单元依次切断高压发生器和运动驱动组件的供电。

9.根据权利要求4所述的一种供电控制方法，其特征在于，所述的急停恢复供电控制包括：供电监控单元收到急停恢复信息，电力转换单元依次为高压发生器和运动驱动组件的供电。

10.根据权利要求4所述的一种供电控制方法，其特征在于，所述的重启供电控制包括：供电监控单元收到重启信息和重启确认信息后，电力转换单元依次切断高压发生器、运动驱动组件、操作台、扫描控制器/运动控制器的供电，再依次为扫描控制器/运动控制器、操作台、运动驱动组件和高压发生器供电。

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