CN116505664A - 用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统及方法 - Google Patents

用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，包括依次连接的远程操作接口、EtherCAT环网控制结构和断电重启主电路；EtherCAT环网控制结构包括主控制器、EtherCAT网络开关、以及依次串联并通过EtherCAT网络开关首尾连接的N个从站控制机箱，每个从站控制机箱包括数字输出模块；断电重启主电路设于220V交流电源的火线和零线之间，其包括交流转直流电源模块、PLC控制器、驱动器和光栅尺的电源、两个接触器、以及四个与数字输出模块相连的中间继电器。本发明还提供相应的远程断电重启方法。本发明的系统使得值班人员在中央控制室就可实现断电重启，恢复其正常工作，简单可靠，易于操作。

Description

用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统及方法
技术领域
本发明涉及一种远程断电重启系统及方法，其应用于同步辐射光源和自由电子激光装置的波荡器运动控制领域。
背景技术
波荡器是上海同步辐射光源、上海软X射线自由电子激光装置及上海硬X射线自由电子激光装置的关键部件，也是国内外各先进加速器光源装置争相研制的关键部件，它是一种空间周期性磁场结构装置，由一系列正、负极性交替变化的磁铁组成。电子在周期性磁场的作用下，从加速器来的高能电子进入波荡器后，在磁场力的作用下，电子被迫产生振荡，从而产生X射线等辐射光，辐射光再引导到光束实验线站，供用户开展科学研究。一般通过调节波荡器的上下磁极间隙（GAP）、上下磁极夹角（Taper）来改变磁场强度，调节光的波长。
运动控制系统是波荡器的重要组成部分，其主要任务是完成包括波荡器上、下磁极间隙GAP、上下磁极夹角（Taper）的高精度运动调节等。PLC控制器、驱动器、电机及光栅尺是运动控制系统的关键部件，因波荡器运动控制系统的需求，PLC控制器、驱动器、光栅尺及电机都置于同步辐射光源、自由电子激光装置的隧道内，其中PLC控制器和驱动器安装在从站控制箱内，电机安装在波荡器的磁极顶部和磁极底部的机架上，光栅尺安装在磁极大梁两端。根据国内外粒子同步辐射光源和自由电子激光装置的运行维护经验，因PLC控制器、驱动器、光栅尺及电机等属于电气元件，尽管这些电气元件有辐射防护屏蔽罩保护，但是在加速器隧道中还会受到的辐射影响，出现以下现象：
（1）导致电机不能正常使能操作；
（2）PLC控制器和驱动器出现“死机”现象、不能正常复位操作；
（3）特别高精度位置反馈元件光栅尺最容易受到辐射干扰，出现位置反馈值“跳变”、“死机”现象较多。
因此必须保证PLC控制器、驱动器、电机、光栅尺的正常工作，否则将直接影响波荡器的正常工作，导致同步辐射光源或自由电子激光装置不能为实验用户持续供光。
针对上述问题，现有技术，通常需要工作人员到波荡器的本地控制机柜（即主站控制机柜）以对从站控制机箱断电重启，恢复PLC控制器或驱动器或电机或光栅尺的正常工作。但是由于同步辐射光源或自由电子激光装置要求全天持续运行，而专业工作人员需要花费一定时间才能赶赴本地机柜（即主站控制机柜）现场解决问题，造成不能快速高效解决问题，所以会给同步辐射光源或自由电子激光装置的运行维护带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统及方法，使得值班人员在同步辐射光源或自由电子激光装置的中央控制室就可对PLC控制器、驱动器或光栅尺实现断电重启，恢复其正常工作，简单可靠，易于操作，为同步辐射光源或自由电子激光装置的运行维护提供了便利。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，包括依次连接的远程操作接口、EtherCAT环网控制结构和断电重启主电路；
所述EtherCAT环网控制结构，包括主控制器、与主控制器连接的EtherCAT网络开关、以及依次串联并通过EtherCAT网络开关首尾连接的N个从站控制机箱，每个从站控制机箱包括依次连接的首端EtherCAT耦合器、数字输出模块和末端EtherCAT耦合器，N为正整数；
所述断电重启主电路设于220V交流电源的火线和零线之间，其包括交流220V转直流24V电源模块、交流220V转直流5V电源模块、PLC控制器电源、驱动器电源、光栅尺电源、第一接触器、第二接触器、以及第一中间继电器、第二中间继电器、第三中间继电器和第四中间继电器这四个中间继电器；
交流220V转直流24V电源模块的AC端口通过第一接触器的常开开关连接220V交流电源的火线，AC'端口连接220V交流电源的零线，并且具有负压输出端和正压输出端；
交流220V转直流5V电源模块的AC端口通过所述第一接触器的常开开关连接220V交流电源的火线，AC'端口连接220V交流电源的零线，并且具有负压输出端和正压输出端；
所述PLC控制器电源的一端与交流220V转直流24V电源模块的负压输出端连接，另一端通过第三中间继电器的常开开关与交流220V转直流24V电源模块的正向输出端连接；
所述光栅尺电源的一端与交流220V转直流5V电源模块的负向输出端连接，另一端通过第四中间继电器的常开开关与交流220V转直流24V电源模块的正向输出端连接；
所述驱动器电源的一端通过第二接触器的常开开关与交流220V转直流5V电源模块的AC端口连接，另一端与220V交流电源的零线连接；
220V交流电源的火线和零线之间还设有彼此串联的第一中间继电器的常开开关和第一接触器的控制线圈，以及彼此串联的第二中间继电器的常开开关和第二接触器的控制线圈；
单个数字输出模块的第一、第二、第三、第四端口分别与第一中间继电器的控制线圈、第二中间继电器的控制线圈、第三中间继电器的控制线圈、第四中间继电器的控制线圈连接；
远程操作界面，安装在远程中央控制室的服务器上，其设置为响应于用户的操作，驱动主控制器来使数字输出模块的至少一个端口输出指定的逻辑信号，指定的逻辑信号的信号值为0或1。
每个从站控制机箱在其首端EtherCAT耦合器和末端EtherCAT耦合器之间还包括数字输入模块；
单个数字输入模块的第一、第二、第三、第四端口分别与第一中间继电器的常开开关、第二中间继电器的常开开关、第三中间继电器的常开开关、第四中间继电器的常开开关的低压侧触点连接。
所述波荡器运动控制系统包括由上磁极大梁和下磁极大梁组成的波荡器、PLC控制器和驱动器；所述上磁极大梁的两端的每一端均通过一减速机和一滚珠丝杠与一电机连接，且均安装有一光栅尺，所述下磁极大梁的两端的每一端均通过一减速机和一滚珠丝杠与一电机连接，且均安装有一光栅尺；所述驱动器与电机连接。
所述的PLC控制器和驱动器安装在从站控制机箱内，从站控制机箱与一主站控制机柜通信连接，所述主控制器安装在主站控制机柜内。
在其中一个端口的逻辑信号的信号值为0时，该端口所连接的中间继电器的控制线圈断开；在其中一个端口的逻辑信号的信号值为1时，该端口所连接的中间继电器的控制线圈闭合。
对于第一个从站控制机箱，其首端EtherCAT耦合器的以太网接口通过网线和EtherCAT网络与所述主控制器的其中一个接口连接；对于第一个从站控制机箱以外的其他从站控制机箱，其首端EtherCAT耦合器的以太网接口通过网线和EtherCAT网络与其上一个从站控制机箱的末端EtherCAT耦合器的以太网接口连接；对于最后一个从站控制机箱，其末端EtherCAT耦合器的以太网接口与所述主控制器的其中一个接口连接。
另一方面，本发明提供一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启方法，包括：
S0：提供上文所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统；
S1：当主控制器上电后，利用所述用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统来远程为波荡器运动控制系统供电；
S2：在发生故障时，利用用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统对波荡器运动控制系统实施远程的断电重启。
所述步骤S1具体包括：
S11：当主控制器上电后，利用主控制器远程遥控远程断电重启系统内部的数字输出模块的所有端口输出一个信号值为1的逻辑信号并常保持，进而使得所有的中间继电器的控制线圈通电；
S12：第一中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来接通第一接触器的控制线圈，进而使得第一接触器的常开开关的触点闭合，进而接通220V交流电源；
S13：第二中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来接通第二接触器的控制线圈，进而使得第二接触器的常开开关的触点闭合，进而接通驱动器电源；
S14：第三中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来保持接通PLC控制器电源；
S15：第四中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来保持接通光栅尺电源。
所述步骤S2具体包括：
当需要整个波荡器运动控制系统断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第一端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第一中间继电器的控制线圈失电，其常开开关的触点断开，第一接触器的控制线圈也随之断电，第一接触器的常开开关的触点断开，整个波荡器运动控制系统失去供电；随后，主控制器将数字输出模块的第一端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第一中间继电器的控制线圈得电，第一接触器恢复波荡器运动控制系统的供电；
当需要波荡器运动控制系统的驱动器断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第二端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第二中间继电器的控制线圈失电，第二中间继电器的常开开关的触点断开，第二接触器的控制线圈也随之断电，第二接触器的常开开关的触点断开，驱动器电源断开；随后，主控制器将数字输出模块的第二端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第二中间继电器的控制线圈得电，第二接触器的控制线圈通电，进而第二接触器的常开开关的触点闭合，以恢复驱动器电源；
当需要波荡器运动控制系统的PLC控制器断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第三端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第三中间继电器的控制线圈失电，第三中间继电器的常开开关的触点断开，PLC控制器电源断开；随后，主控制器将数字输出模块的第三端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第三中间继电器的控制线圈通电，第三中间继电器的常开开关的触点闭合，以恢复PLC控制器电源；
当需要波荡器运动控制系统的光栅尺断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第四端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第四中间继电器的控制线圈失电，第四中间继电器的常开开关的触点断开，光栅尺电源断开；随后，主控制器将数字输出模块的第四端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第四中间继电器的控制线圈通电，第四中间继电器的常开开关的触点闭合，以恢复光栅尺电源。
每个从站控制机箱在其首端EtherCAT耦合器和末端EtherCAT耦合器之间还包括数字输入模块；
单个数字输入模块的第一、第二、第三、第四端口分别与第一中间继电器的常开开关、第二中间继电器的常开开关、第三中间继电器的常开开关、第四中间继电器的常开开关的低压侧触点连接；
所述远程断电重启方法还包括步骤S3：在远程操作接口，查看波荡器运动控制系统及其驱动器、PLC控制器和光栅尺是供电还是断电状态，具体包括：
在远程操作接口查看数字输入模块的第一端口的状态，判断波荡器运动控制系统是供电还是断电状态；
在远程操作接口查看数字输入模块的第二端口的状态，判断波荡器运动控制系统的驱动器是供电还是断电状态；
在远程操作接口查看数字输入模块的第三端口的状态，判断波荡器运动控制系统的PLC控制器是供电还是断电状态；
在远程操作接口查看数字输入模块的第四端口的状态，判断波荡器运动控制系统的光栅尺是供电还是断电状态。
本发明提供一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统及方法，值班人员在同步辐射光源或自由电子激光装置的中央控制室远程可以解决以下问题：
（1）加速器隧道辐射影响电机不能正常使能操作问题，
（2）加速器隧道辐射影响PLC控制器和驱动器出现“死机”现象、不能正常复位操作问题，
（3）特别高精度位置反馈元件光栅尺最容易受到辐射干扰，出现位置反馈值“跳变”、“死机”现象较多。
本发明的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统简单可靠，易于操作，为同步辐射光源或自由电子激光装置的运行维护提供了便利。
附图说明
图1是一种波荡器运动控制系统的配置结构简化图；
图2是根据本发明的一个实施例的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统的控制总框图；
图3是EtherCAT环网控制结构图；
图4是断电重启主电路图；
图5是电源选择电路图；
图6是电源状态反馈电路图。
附图标记：
11-光栅尺，12-电机，105-从站控制机箱，106-主站控制机柜，15-远程操作接口；101-上磁极大梁；102-下磁极大梁；103-减速机；104-滚珠丝杠；
16-主控制器， 18-中间继电器，19-关键部件电源，20-接触器，21-EtherCAT网络开关，22-首端EtherCAT耦合器，23-数字输入模块，24-数字输出模块，25-末端EtherCAT耦合器，26-交流220V转直流24V电源模块，27-交流220V转直流5V电源模块，28-PLC控制器电源，29-驱动器电源，30-光栅尺电源。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
本发明的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统用于一个波荡器运动控制系统，所述波荡器运动控制系统的典型结构如图1所示，其置于同步辐射光源或自由电子激光装置的隧道内，其包括由上磁极大梁101和下磁极大梁102组成的波荡器、PLC控制器和驱动器，所述上磁极大梁101的两端的每一端均通过一减速机103和一滚珠丝杠104与一电机12连接，且均安装有一光栅尺11。所述下磁极大梁102的两端的每一端均通过一减速机103和一滚珠丝杠104与一电机12连接，且均安装有一光栅尺11。电机12安装在上磁极大梁101的顶部和下磁极大梁102的底部的机架上。PLC控制器和驱动器安装在隧道中的从站控制机箱105内，PLC控制器作为波荡器运动控制系统的控制器，用于编写运动控制程序和逻辑控制程序的编写，驱动器与电机12连接，以实现电机的转速、转向和加速度的精准控制，使电机能够根据需求进行准确驱动，所述的驱动器输出三相电作为电机的电源，故电机的供电由驱动器决定。PLC控制器通过基于EherCAT协议的网线和驱动器连接，驱动器和电机通过一套电缆连接，其中包括三相电缆和编码器电缆，PLC控制器通过基于EherCAT协议的网线与光栅尺11的数据读取模块连接，光栅尺11再通过光栅尺电缆和光栅尺11的数据读取模块连接。其中从站控制机箱105与技术走廊中的一主站控制机柜106通信连接。
如图2-图6所示，本发明的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统主要基于以下原理：
（1）运动控制关键部件的远程通电原理：首先位于中控室（即远程中央控制室）的远程操作接口15向安装在主站控制机柜106内的主控制器16发送关键部件的电源开启命令，其次主控制器16操作从站控制机箱105的数字输出模块24（如图3和图5所示）输出“1”，然后中间继电器18、接触器20的控制线圈通电，最后通过中间继电器18、接触器20的常开开关的触点保持在闭合状态，实现对运动控制关键部件的供电；
（2）运动控制关键部件的远程断电原理：首先远程操作接口15向主控制器16发送运动控制关键部件的电源关闭命令，其次主控制器16操作从站控制机箱105的数字输出模块24输出“0”，然后中间继电器18、接触器20的控制线圈断电，最后通过中间继电器K11、K12、K13、K14、接触器K101、K102的常开开关的触点进入常开保持状态（常开保持状态下开关是断开的），实现对运动控制关键部件的断电功能。
基于上述原理，如图2-图6所示，本发明提供的一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，包括：依次连接的远程操作接口15、EtherCAT环网控制结构和断电重启主电路。其中，EtherCAT环网控制结构通过其数字输出模块24与断电重启主电路的中间继电器K11、K12、K13、K14的控制线圈连接，以形成电源选择电路；EtherCAT环网控制结构通过其数字输入模块23与断电重启主电路的中间继电器K11、K12、K13、K14的常开开关的触点连接，以形成电源状态反馈电路。
远程操作接口15，安装在远程中央控制室的服务器上，其通常为一可由用户操作的操作界面，其设置为响应于用户的操作，驱动主控制器16来使数字输出模块24其中一个端口输出指定的逻辑信号，进而远程对PLC控制器电源28、驱动器电源29、光栅尺电源30执行开启或关闭操作。指定的逻辑信号的信号值为0或1。PLC控制器电源28、驱动器电源29、光栅尺电源30组成了关键部件电源19。
如图3所示，所述EtherCAT环网控制结构，包含主控制器16、与主控制器16通过EtherCAT通信协议连接的EtherCAT网络开关21、以及依次串联并通过EtherCAT网络开关21首尾连接的N个从站控制机箱105，以组成EtherCAT环网冗余结构，N为正整数。也就是说，从站控制机箱105中的第一个和最后一个与所述EtherCAT网络开关21连接，以形成环网，EtherCAT环网控制结构中的任意一根EtherCAT网线断开，EtherCAT环网冗余结构也可以保证主控制器与从站连接的EtherCAT通信、从站与从站连接的EtherCAT通信。其中，每个从站控制机箱105包含依次连接的首端EtherCAT耦合器22、数字输入模块23、数字输出模块24和末端EtherCAT耦合器25。
对于第一个从站控制机箱105，其首端EtherCAT耦合器22的以太网接口通过网线和EtherCAT网络与所述主控制器16的其中一个接口连接。对于第一个从站控制机箱105以外的其他从站控制机箱105，其首端EtherCAT耦合器22的以太网接口通过网线和EtherCAT网络与其上一个从站控制机箱105的末端EtherCAT耦合器25的以太网接口连接。对于最后一个从站控制机箱105，其末端EtherCAT耦合器25的以太网接口与所述主控制器16的其中一个接口连接。
对于每个从站控制机箱105，其首端EtherCAT耦合器22的下部插槽与同一从站控制机箱105的数字输入模块23和数字输出模块24依次连接（即与同一从站控制机箱105中的其他EtherCAT设备连接，并通过数字输出模块24与其末端EtherCAT耦合器25的插槽连接。
所述数字输入模块23与多个接触器或中间继电器的常开开关的触点相连，其设置为获取多个状态信号，将状态信号转换为逻辑信号（即信号值为1或 0）并输出给主控制器16。每个状态信号对应于其中一个接触器或中间继电器，表示这个接触器或中间继电器的常开开关的触点是处于“闭合”还是“断开”状态。
所述数字输出模块24与多个接触器或中间继电器的控制线圈相连，其设置为将主控制器16输出的逻辑信号（即信号值为1或 0）转化为控制开关量输出至多个接触器或中间继电器，以通过输出的控制开关量来使得接触器或中间继电器的控制线圈“通电”或“断电”。在其中一个端口的逻辑信号的信号值为0时，该端口所连接的中间继电器的控制线圈断开；在其中一个端口的逻辑信号的信号值为1时，该端口所连接的中间继电器的控制线圈闭合。
所述断电重启主电路设于220V交流电源的火线L和零线N之间，其包括交流220V转直流24V电源模块27、交流220V转直流5V电源模块26、24V PLC控制器电源28、220V驱动器电源29、5V光栅尺电源30、第一接触器K101、第二接触器K102、第一中间继电器K11、第二中间继电器K12、第三中间继电器K13和第四中间继电器K14。
其中，交流220V转直流24V电源模块27的AC端口通过第一接触器K101的常开开关连接220V交流电源的火线L，AC'端口连接220V交流电源的零线N，-端口作为负压输出端，+端口作为正压输出端，从而通过-端口和+端口输出24V电压；
交流220V转直流5V电源模块26的AC端口通过所述第一接触器K101的常开开关连接220V交流电源的火线L，AC'端口连接220V交流电源的零线N，-端口作为负压输出端，+端口作为正压输出端，从而通过-端口和+端口输出5V电压。
第一接触器K101包括第一接触器K101的控制线圈和第一接触器K101的常开开关（图4中第一接触器K101含有的A1端和A2端是第一接触器K101的控制线圈的两端，图4中第一接触器K101含有的K13端和K14端是第一接触器K101的常开开关的两个触点）。类似地，第二接触器K102包括第二接触器K102的控制线圈和第二接触器K102的常开开关；第一中间继电器K11包括第一中间继电器K11的控制线圈和第一中间继电器K11的常开开关；第二中间继电器K12包括第二中间继电器K12的控制线圈和第二中间继电器K12的常开开关；第三中间继电器K13包括第二中间继电器K12的控制线圈和第二中间继电器K12的常开开关；第四中间继电器K14包括第四中间继电器K14的控制线圈和第四中间继电器K14的常开开关。
其中，24V PLC控制器电源28的一端与交流220V转直流24V电源模块27的负压输出端连接，另一端通过第三中间继电器K13的常开开关与交流220V转直流24V电源模块27的正向输出端连接。
5V光栅尺电源30的一端与交流220V转直流5V电源模块26的负向输出端连接，另一端通过第四中间继电器K14的常开开关与交流220V转直流24V电源模块27的正向输出端连接。
220V驱动器电源29的一端通过第二接触器K102的常开开关与交流220V转直流5V电源模块26的AC端口连接，另一端与220V交流电源的零线N连接。
此外，220V交流电源的火线L和零线N之间还设有彼此串联的第一中间继电器K11的常开开关和第一接触器K101的控制线圈，并且220V交流电源的火线L和零线N之间还设有彼此串联的第二中间继电器K12的常开开关和第二接触器K102的控制线圈。
在本发明中，接触器K101、K102是用来接断带负载的主电流的自动化切换器，安装在主回路中，能够适用于大负载的情况。继电器K11、K12、K13、K14为电子控制器，安装在控制回路中，用来调节、保护、转换电路。
两者的区别包括：（1）触头：接触器K101、K102为面接触，触头电流大。继电器K11、K12、K13、K14器为点接触，触头电流小。（3）灭弧装置：接触器K101、K102有灭弧装置，继电器没有。（3）功能作用：接触器K101、K102接通断开电路，具有热稳性性和过载能力等，继电器K11、K12、K13、K14起到信号中继作用，能分断短路电流。
如图5所示，单个数字输出模块24包括4个端口DO1、DO2、DO3、DO4，且数字输出模块24的4个端口DO1、DO2、DO3、DO4分别与第一中间继电器K11的控制线圈、第二中间继电器K12的控制线圈、第三中间继电器K13的控制线圈、第四中间继电器K14的控制线圈连接，并通过中间继电器K11的控制线圈、中间继电器K12的控制线圈、中间继电器K13的控制线圈、中间继电器K14的控制线圈接地。由此，形成了电源选择电路。
如图6所示，单个数字输入模块23包括4个端口DI1、DI2、DI3、DI4，且数字输入模块23的4个端口DI1、DI2、DI3、DI4分别与第一中间继电器K11的常开开关、第二中间继电器K12的常开开关、第三中间继电器K13的常开开关、第四中间继电器K14的常开开关的一侧触点连接。在本实施例中，数字输入模块23的4个端口DI1、DI2、DI3、DI4分别与中间继电器K11的常开开关、中间继电器K12的常开开关、中间继电器K13的常开开关、中间继电器K14的常开开关的低压侧触点连接，即，与中间继电器K11的常开开关和中间继电器K12的常开开关的远离火线L的一侧触点，以及中间继电器K13的常开开关的远离正向输出端的一侧触点、中间继电器K14的常开开关的远离正向输出端的一侧触点连接。由此，形成了电源状态反馈电路。
所述的数字量输出模块，除了电源选择电路中4个端口，供220V交流电源、PLC控制器、驱动器使用，其他端口作为扩展使用。所述的数字量输入模块，除了电源状态反馈电路中4个端口，分别读取220V交流电源、PLC控制器、驱动器的供电状态，其他端口作为扩展使用。
基于上文所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，所实现的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启方法，具体包括以下步骤：
步骤S0：提供上文所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统；
步骤S1：当主控制器16上电后，利用所述用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统来远程为波荡器运动控制系统供电，具体包括：
步骤S11：当主控制器16上电后，利用主控制器16远程遥控远程断电重启系统内部的数字输出模块24的所有端口输出一个信号值为1的逻辑信号并常保持，进而使得所有的中间继电器K11、K12、K13、K14的控制线圈通电；
步骤S12：第一中间继电器K11的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来接通第一接触器K101的控制线圈，进而使得第一接触器K101的常开开关的触点闭合，进而接通关键部件总电源，即220V交流电源；
步骤S13：第二中间继电器K12的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来接通第二接触器K102的控制线圈，进而使得第二接触器K102的常开开关的触点闭合，进而接通驱动器电源29；
此时，驱动器电源29与220V交流电源接通，因此可以作为220V交流电源使用。
步骤S14：第三中间继电器K13的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来保持接通PLC控制器电源28；
此时，PLC控制器电源28与24V直流供电电源接通，因此可以作为24V直流供电电源使用。
步骤S15：第四中间继电器K14的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来保持接通光栅尺电源30。
此时，PLC控制器电源28与5V直流供电电源接通，因此可以作为5V直流供电电源使用。
步骤S2：在发生故障时，利用用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统对波荡器运动控制系统实施远程的断电重启，以解决故障问题；
步骤S2具体包括：
1）当需要整个波荡器运动控制系统断电重启时，首先通过主控制器16重新设置数字输出模块24的第一端口DO1，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第一中间继电器K11的控制线圈失电，其常开开关的触点断开，第一接触器K101的控制线圈也随之断电，第一接触器K101的常开开关的触点断开，整个波荡器运动控制系统失去供电；随后，主控制器16将数字输出模块24的第一端口DO1的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第一中间继电器K11的控制线圈得电，第一接触器K101恢复波荡器运动控制系统的供电。
2）当需要波荡器运动控制系统的驱动器断电重启时，首先通过主控制器16重新设置数字输出模块24的第二端口DO2，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第二中间继电器K12的控制线圈失电，第二中间继电器K12的常开开关的触点断开，第二接触器K102的控制线圈也随之断电，第二接触器K102的常开开关的触点断开，整个驱动器电源29断开；随后，主控制器16将数字输出模块24的第二端口DO2的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第二中间继电器K12的控制线圈得电，第二接触器K102的控制线圈通电，进而第二接触器K102的常开开关的触点闭合，以恢复驱动器供电。
3）当需要波荡器运动控制系统的PLC控制器断电重启时，首先通过主控制器16重新设置数字输出模块24的第三端口DO3，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第三中间继电器K13的控制线圈失电，第三中间继电器K13的常开开关的触点断开，PLC控制器电源断开；随后，主控制器16将数字输出模块24的第三端口DO3的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第三中间继电器K13的控制线圈通电，第三中间继电器K13的常开开关的触点闭合，以恢复PLC控制器电源。
4）当需要波荡器运动控制系统的光栅尺断电重启时，首先通过主控制器16重新设置数字输出模块24的第四端口DO4，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第四中间继电器K14的控制线圈失电，第四中间继电器K14的常开开关的触点断开，光栅尺电源断开；随后，主控制器16将数字输出模块24的第四端口DO4的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第四中间继电器K14的控制线圈通电，第四中间继电器K14的常开开关的触点闭合，以恢复光栅尺电源。
此外，还可以包括步骤S3：在远程操作接口15，查看波荡器运动控制系统及其驱动器、PLC控制器和光栅尺是供电还是断电状态，具体包括：
1）在远程操作接口查看数字输入模块23的第一端口DI1的状态，判断波荡器运动控制系统是供电还是断电状态；
波荡器运动控制系统通电时，数字输入模块23的第一端口DI1向主控制器输入的信号值为高电平；波荡器运动控制系统断电时，数字输入模块23的第一端口DI1向主控制器输入的信号值为低电平，故可以在中控室的远程操作接口查看数字输入模块23的第一端口DI1的状态，判断波荡器运动控制系统是供电还是断电状态。
2）在远程操作接口15查看数字输入模块23的第二端口DI2的状态，判断波荡器运动控制系统的驱动器是供电还是断电状态。
波荡器运动控制系统的驱动器通电时，数字输入模块23的第二端口DI2向主控制器输入的信号值为高电平；驱动器断电时，数字输入模块23的第二端口DI2向主控制器输入的信号值为低电平，故可以在中控室的远程操作接口15查看数字输入模块23的第二端口DI2的状态，判断波荡器运动控制系统的驱动器是供电还是断电状态。
3）在远程操作接口15查看数字输入模块23的第三端口DI3的状态，判断波荡器运动控制系统的PLC控制器是供电还是断电状态。
波荡器运动控制系统的PLC控制器通电时，数字输入模块23的第三端口DI3向主控制器输入的信号值为高电平；PLC控制器断电时，数字输入模块23的第三端口DI3向主控制器输入的信号值为低电平，故可以在中控室的远程操作接口15查看数字输入模块23的第三端口DI3的状态，判断波荡器运动控制系统的PLC控制器是供电还是断电状态。
4）在远程操作接口15查看数字输入模块23的第四端口DI4的状态，判断波荡器运动控制系统的光栅尺是供电还是断电状态。
波荡器运动控制系统的光栅尺通电时，数字输入模块23的第四端口DI4向主控制器输入的信号值为高电平；光栅尺断电时，数字输入模块23的第四端口DI4向主控制器16输入的信号值为第电平，故可以在中控室的远程操作接口15查看数字输入模块23的第四端口DI4的状态，判断波荡器运动控制系统的光栅尺是供电还是断电状态。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，其特征在于，包括：
EtherCAT环网控制结构，包括主控制器、与主控制器连接的EtherCAT网络开关、以及依次串联并通过EtherCAT网络开关首尾连接的N个从站控制机箱，每个从站控制机箱包括依次连接的首端EtherCAT耦合器、数字输出模块和末端EtherCAT耦合器，N为正整数；
远程操作接口，安装在远程中央控制室的服务器上，其设置为响应于用户的操作，驱动主控制器来使数字输出模块的至少一个端口输出指定的逻辑信号，指定的逻辑信号的信号值为0或1；和
所述断电重启主电路设于220V交流电源的火线和零线之间，其包括交流220V转直流24V电源模块、交流220V转直流5V电源模块、PLC控制器电源、驱动器电源、光栅尺电源这三个电源、多个接触器、以及通过控制线圈与数字输出模块的多个端口连接的多个中间继电器；
数字输出模块的每个端口对应于三个电源中的至少一个，在数字输出模块的其中一个端口输出的逻辑信号的信号值为1变为0并恢复为1时，所述断电重启主电路使得对应的电源断电重启。
2.根据权利要求1所述的一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，其特征在于，所述接触器包括第一接触器；
所述的交流220V转直流24V电源模块的AC端口通过第一接触器的常开开关连接220V交流电源的火线，AC'端口连接220V交流电源的零线，并且具有负压输出端和正压输出端；
所述的交流220V转直流5V电源模块的AC端口通过所述第一接触器的常开开关连接220V交流电源的火线，AC'端口连接220V交流电源的零线，并且具有负压输出端和正压输出端。
3.根据权利要求2所述的一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，其特征在于，所述接触器包括第二接触器，所述中间继电器包括第三中间继电器和第四中间继电器；
所述PLC控制器电源的一端与交流220V转直流24V电源模块的负压输出端连接，另一端通过第三中间继电器的常开开关与交流220V转直流24V电源模块的正向输出端连接；
所述光栅尺电源的一端与交流220V转直流5V电源模块的负向输出端连接，另一端通过第四中间继电器的常开开关与交流220V转直流24V电源模块的正向输出端连接；
所述驱动器电源的一端通过第二接触器的常开开关与交流220V转直流5V电源模块的AC端口连接，另一端与220V交流电源的零线连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，其特征在于，所述中间继电器包括第一中间继电器和第二中间继电器；
所述220V交流电源的火线和零线之间还设有彼此串联的第一中间继电器的常开开关和第一接触器的控制线圈，以及彼此串联的第二中间继电器的常开开关和第二接触器的控制线圈；
单个数字输出模块的第一、第二、第三、第四端口分别与第一中间继电器的控制线圈、第二中间继电器的控制线圈、第三中间继电器的控制线圈、第四中间继电器的控制线圈连接。
5.根据权利要求4所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，其特征在于，每个从站控制机箱在其首端EtherCAT耦合器和末端EtherCAT耦合器之间还包括数字输入模块；
单个数字输入模块的第一、第二、第三、第四端口分别与第一中间继电器的常开开关、第二中间继电器的常开开关、第三中间继电器的常开开关、第四中间继电器的常开开关的低压侧触点连接。
6.根据权利要求1所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，其特征在于，所述波荡器运动控制系统包括由上磁极大梁和下磁极大梁组成的波荡器、PLC控制器和驱动器；所述上磁极大梁的两端的每一端均通过一减速机和一滚珠丝杠与一电机连接，且均安装有一光栅尺，所述下磁极大梁的两端的每一端均通过一减速机和一滚珠丝杠与一电机连接，且均安装有一光栅尺；所述驱动器与电机连接；
所述的PLC控制器和驱动器安装在从站控制机箱内，从站控制机箱与一主站控制机柜通信连接，所述主控制器安装在主站控制机柜内。
7.根据权利要求1所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统，其特征在于，在其中一个端口的逻辑信号的信号值为0时，该端口所连接的中间继电器的控制线圈断开；
在其中一个端口的逻辑信号的信号值为1时，该端口所连接的中间继电器的控制线圈闭合。
8.一种用于波荡器运动控制系统的远程断电重启方法，其特征在于，包括：
步骤S0：提供根据权利要求1-7之一所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统；
步骤S1：当主控制器上电后，利用所述用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统来远程为波荡器运动控制系统供电；
步骤S2：在发生故障时，利用用于波荡器运动控制系统的远程断电重启系统对波荡器运动控制系统实施远程的断电重启。
9.根据权利要求8所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
步骤S11：当主控制器上电后，利用主控制器远程遥控远程断电重启系统内部的数字输出模块的所有端口输出一个信号值为1的逻辑信号并常保持，进而使得所有的中间继电器的控制线圈通电；
步骤S12：第一中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来接通第一接触器的控制线圈，进而使得第一接触器的常开开关的触点闭合，进而接通220V交流电源；
步骤S13：第二中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来接通第二接触器的控制线圈，进而使得第二接触器的常开开关的触点闭合，进而接通驱动器电源；
步骤S14：第三中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来保持接通PLC控制器电源；
步骤S15：第四中间继电器的控制线圈在通电后通过其常开开关的触点闭合动作来保持接通光栅尺电源；
所述步骤S2具体包括：
当需要整个波荡器运动控制系统断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第一端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第一中间继电器的控制线圈失电，其常开开关的触点断开，第一接触器的控制线圈也随之断电，第一接触器的常开开关的触点断开，整个波荡器运动控制系统失去供电；随后，主控制器将数字输出模块的第一端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第一中间继电器的控制线圈得电，第一接触器恢复波荡器运动控制系统的供电；
当需要波荡器运动控制系统的驱动器断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第二端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第二中间继电器的控制线圈失电，第二中间继电器的常开开关的触点断开，第二接触器的控制线圈也随之断电，第二接触器的常开开关的触点断开，驱动器电源断开；随后，主控制器将数字输出模块的第二端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第二中间继电器的控制线圈得电，第二接触器的控制线圈通电，进而第二接触器的常开开关的触点闭合，以恢复驱动器电源；
当需要波荡器运动控制系统的PLC控制器断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第三端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第三中间继电器的控制线圈失电，第三中间继电器的常开开关的触点断开，PLC控制器电源断开；随后，主控制器将数字输出模块的第三端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第三中间继电器的控制线圈通电，第三中间继电器的常开开关的触点闭合，以恢复PLC控制器电源；
当需要波荡器运动控制系统的光栅尺断电重启时，首先通过主控制器重新设置数字输出模块的第四端口，使其逻辑信号的信号值由1变为0，进而使得第四中间继电器的控制线圈失电，第四中间继电器的常开开关的触点断开，光栅尺电源断开；随后，主控制器将数字输出模块的第四端口的逻辑信号的信号值恢复为1，使得第四中间继电器的控制线圈通电，第四中间继电器的常开开关的触点闭合，以恢复光栅尺电源。
10.根据权利要求8所述的用于波荡器运动控制系统的远程断电重启方法，其特征在于，每个从站控制机箱在其首端EtherCAT耦合器和末端EtherCAT耦合器之间还包括数字输入模块；
单个数字输入模块的第一、第二、第三、第四端口分别与第一中间继电器的常开开关、第二中间继电器的常开开关、第三中间继电器的常开开关、第四中间继电器的常开开关的低压侧触点连接；
所述远程断电重启方法还包括步骤S3：在远程操作接口，查看波荡器运动控制系统及其驱动器、PLC控制器和光栅尺是供电还是断电状态，具体包括：
在远程操作接口查看数字输入模块的第一端口的状态，判断波荡器运动控制系统是供电还是断电状态；
在远程操作接口查看数字输入模块的第二端口的状态，判断波荡器运动控制系统的驱动器是供电还是断电状态；
在远程操作接口查看数字输入模块的第三端口的状态，判断波荡器运动控制系统的PLC控制器是供电还是断电状态；
在远程操作接口查看数字输入模块的第四端口的状态，判断波荡器运动控制系统的光栅尺是供电还是断电状态。
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