CN202110408U

CN202110408U - 工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置

Info

Publication number: CN202110408U
Application number: CN2011201192937U
Authority: CN
Inventors: 张明; 肖林; 王南之
Original assignee: Nantong nanjing university material engineering technology research institute
Current assignee: Nantong nanjing university material engineering technology research institute
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-04-21

Abstract

一种工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置，包括PLC主控制器，控制系统工作站和通讯装置；所述控制系统工作站与PLC主控制器通过通讯装置连接，PLC主控制器输出控制信号给工业辐照电子直线加速器的控制电路；所述通讯装置是PLC通讯模块和通信电缆，所述PLC通讯模块与PLC主控制器连接，通信电缆连接在控制系统工作站和PLC通讯模块之间。本装置的特点包括通用性强、可靠性更好、功能更强大。

Description

工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种控制装置，具体的说，是一种涉及工业辐照电子直线加速器的计算机自动控制装置。

背景技术

工业辐照电子直线加速器是为适于综合辐照加工而设计的高能量宽能区电子束辐照源。在辐射消毒灭菌、保鲜、改性等综合利用方面，电子直线加速器对微生物有很好的杀灭效果，对食品中的药物残留也有很好的降解作用，在食品辐照加工方面已取得了良好的效益。在电线电缆、热收缩材料的辐照加工方面，与能量较低的高压型电子辐照加速器比较，二者之间具有很好的互补性。电子直线加速器由于能量高、能区宽，辐照工艺灵活简便，故应用面很广。

加速器控制系统是将加速器的各部分系统有机地联系起来，按照一定的程序提供电源和控制信号，使加速器能够按照预设的过程，借助控制信号自动开启、关闭高压并控制加速器能量、束流、扫描宽度等；并对加速器的运行过程中产生的故障和模拟量进行监测。

目前加速器控制系统的核心是PLC(可编程逻辑控制器)，专为在工业环境下应用而设计，采用一类可编程的存储器，是一种标准意义上的工业控制计算机。PLC采集加速器各部件的工作状态数据进行编号和数字处理后用来实现对加速器的程序控制。

目前实现加速器的计算机自动化控制还不是很多。例如，南京大学加速器研究所之前研制的加速器都没有实现计算机控制，只能通过一些按键和仪表实现对加速器的控制和监测。一些单位如中国科学技术大学和清华大学研制出来的加速器计算机控制装置又存在通用性差的特点，只能和自己生产的相对应型号的加速器搭配使用，也不易维护和改进升级。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种包括PLC(可编程逻辑控制器)及配套编程软件、OPC客户端软件、可以进行PPI通讯的工业计算机、Wincc自动控制系统软件及其开发的计算机控制界面在内的工业辐照电子直线加速器的自动化计算机控制装置。

本装置通过下述技术方案予以实现：

一种工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置，包括PLC主控制器，控制系统工作站和通讯装置；所述控制系统工作站与PLC主控制器通过通讯装置连接，PLC主控制器输出控制信号给工业辐照电子直线加速器的控制电路；

所述通讯装置是PLC通讯模块和通信电缆，所述PLC通讯模块与PLC主控制器连接，通信电缆连接在控制系统工作站和PLC通讯模块之间。

所述PLC主控制器是西门子S7系列PLC；所述控制系统工作站是装有SET7-MICRO/WIN软件、Wincc 6.0软件和OPC服务器软件PC access的工业计算机。

PLC通讯模块是PC/PPI通讯模块，所述通信电缆是PC/PPI通讯电缆，PC/PPI通讯电缆与工业计算机的串行接口连接。

本装置的特点是：

1)通用性强。本装置采用OPC服务器软件PC access作为PLC与计算机控制界面的通讯媒介。PC access可以与多个厂商生产的PLC进行通讯，再加上现有的其他单位生产辐照电子加速器均采用PLC进行程序控制，所以该系统也可以方便的移植到其他电子直线加速器中。

2)可靠性更好。PLC、工业计算机、PC/PPI通讯电缆均具备一定的抗干扰特性，适于应用于电磁干扰较强的环境中。一部分原来由逻辑电路进行的数据分析和计算的工作转移到PLC和计算机控制界面中嵌入的程序来完成，减少了由于加速器运行产生的电磁波对一些电学信号产生干扰的可能。

3)功能更强大。自动控制系统软件Wincc开发的计算机控制界面不仅可以对加速器各个开关量、运行状态、一些模拟量进行动态监控，还可以进行诸如开机，改变运行参数之类控制动作。再加上Wincc软件具备内部数据库，通过编程可以建立内部的故障数据库和模拟量数据库，并生成报表。以便对加速器的运行情况进行长期、详细的监控和数据归档。

附图说明：

图1是工业辐照电子直线加速器计算机控制装置的原理示意图。

图2为本实用新型实施例的开机流程图。

图3为本实用新型实施例的开高压流程图。

图4为本实用新型实施例的关机流程图。

图5为本实用新型实施例的计算机控制界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本技术方案作进一步说明。

参考图1，本例包括主控制室内的PLC主控制器和控制系统工作站。其中，选用研华IPC-610MB型号工业计算机作为控制系统工作站。选用西门子S7-200型PLC作为装置的主控制器。所述的计算机控制装置还包括下述装置：

1)装机软件：该机事先安装好windowsXP SP2操作系统，并安装好PLC编程软件SET7-MICRO/WIN和自动控制系统软件Wincc 6.0。其中，PLC编程软件SET7-MICRO/WIN的作用是编写PLC控制程序并将程序传到PLC中，该软件还可以监控PLC程序运行情况。自动控制系统软件Wincc 6.0开发的计算机控制界面具备加速器运行状态的控制和显示，故障监控，模拟量的输入和显示、归档等功能。

2)通讯装置：通过与PLC通讯模块相连的PC/PPI通讯电缆与工业计算机相连，实现PLC与工业计算机的通讯。我们采用OPC服务器软件PC access作为两者之间的通讯软件。因为Wincc支持OPC协议，并且OPC服务器软件PC access可以通过PPI协议与S7-200型PLC进行通讯，所以通过OPC服务器软件PC access和Wincc连接，来实现Wincc组态控制界面与S7-200型PLC的通讯。

辐照加速器中控制电路采集到的信号汇总到加速器PLC控制机柜中，再通过该机柜的内部电路，最终将采集到的输入信号送到PLC输入接口中。另外，PLC的输出接口送出的控制信号通过控制电路送往加速器其他部分，实现对加速器的过程控制。OPC服务器软件PC access支持PPI协议，所以可以通过PC/PPI电缆与S7-200PLC进行通讯。PC access中的客户端测试功能可以方便监控连接的PLC中各变量的通讯质量和数值量。然后在Wincc中建立OPC服务器连接的操作，可将PCaccess中的变量信息导入到Wincc中，即可实现Wincc与S7-200PLC的通讯。于是，利用Wincc开发的计算机控制界面就可以监测到加速器的运行状态。Wincc中集成了SQL数据库，所以利用Wincc开发的计算机控制界面可实现数据归档的功能。另外，Wincc与PC access，PC access与PLC的连接都是双向的，也就是说，PLC的变量状态可以传到Wincc开发的计算机控制界面中，同时通过Wincc开发的计算机控制界面发出的控制指令也可以传到PLC中，也就实现了对加速器的控制。

参考图5，在本装置的计算机控制界面下，鼠标点击左侧导航栏中“状态”时显示的画面。其中画面顶部有六个开关式样的图标，点击图标上下的按钮即可实现相对应的控制操作。顶部还包括“复位”按钮和三个模拟量的输入/显示区域。其中，输入/显示区域不仅可以显示当前对应模拟量的数值，还可以在里面输入数值实现对三个模拟量的控制。这样，就可以通过改变相应的模拟量来控制工业辐照电子直线加速器的输出电子束流的大小，也就实现了辐照作业的自动化控制。左侧顶部为加速器“系统状态”的动态显示图标，此时显示为“高压准加”，表示当时加速器的状态为高压准加状态，表示可以加高压了。下面为四个导航按钮。分别为“状态”、“显示”、“系统故障”、“调制器故障”。点击导航按钮可以使中间的页面切换到相对应的画面。图5就是鼠标点击导航按钮“状态”时显示的画面。可见，加速器的“系统状态”和“调制器状态”显示于中间的页面中。其中文本框变为绿色即代表加速器正在发生的状态。

在本装置计算机控制界面下，此时是鼠标点击左侧导航栏中“显示”时显示的画面。可见，中间的画面变成三个模拟量的显示画面。在“束流显示”“枪灯丝电流”显示栏下方为对应的趋势变量控件，其作用相当于一个可操作的数据库。通过这个控件可以动态监视对应变量的数值情况，还可以查询过去某时刻其数值。

在本装置计算机控制界面中，分别为鼠标点击导航栏中“系统故障”和“调制器故障”时显示的画面。当加速器出现故障时，对应的文本框变成红色。

图2-图4为本装置控制电子直线加速器工作的流程图，主要分为三部分：

(1)开机流程、(2)开高压流程、(3)关机流程。

如图2，为本实用新型开机流程图。

(1.1)能档开关按钮动作，选择“4MW”或“5MW”。刚开机时的系统状态为“系统关闭”。

(1.2)“系统开”按钮动作；系统状态为“系统工作”

(1.3)开“调制器预热”，开“恒温”；

(1.4)判断“恒温正常”“调制器预热到”“电子枪预热完毕”信号是否全部回送。

(1.5)若是，开“系统开2”，即开“扫描”；开“水冷”；开“风冷”；开“排风”；

(1.6)判断“水冷流量正常”调制器“高压准加”“扫描正常”“风冷正常”是否均回送。

(1.7)若是，关防护门，关铁栅门。

如图3，为本实用新型开高压流程图。

(2.1)“复位”按钮动作；

(2.2)判断是否所有故障消失，即判断“系统故障”“调制器故障”是否存在。若是，系统状态为“高压准加”；若否，导航栏里“系统故障”“调制器故障”亮红色。

(2.3)判断调制器“高压准加回送”是否回送。

(2.4)若是，系统状态为“系统准加”。

(2.5)“高压开”按钮动作。

(2.6)PLC开“警铃”；开“高压开”继电器；开“聚焦2-4”。

(2.7)判断延时时间是否到。

(2.8)若是，系统状态为“高压通”，PLC关“警铃”，“高压通”送调制器，延时开“聚焦1”。

(2.9)出束。系统状态为“出束”。

如图4，为本实用新型关机流程图。

(3.1)“关高压”按钮动作，系统状态为“系统准加”。

(3.2)PLC关“聚焦1”到“聚焦5”，关“高压通继电器”。

(3.3)“系统关”按钮动作，系统状态为“系统关闭”

(3.4)判断延时时间是否到。

(3.5)若是，PLC关“恒温”，PLC关“水冷”，关“风冷”。

(3.6)关闭各个电源开关。

Claims

1.一种工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置，其特征是包括PLC主控制器，控制系统工作站和通讯装置；所述控制系统工作站与PLC主控制器通过通讯装置连接，PLC主控制器输出控制信号给工业辐照电子直线加速器的控制电路；

2.根据权利要求1所述的工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置，其特征是所述PLC主控制器是西门子S7系列PLC；所述控制系统工作站是装有SET7-MICRO/WIN软件、Wincc 6.0软件和OPC服务器软件PC access的工业计算机。

3.根据权利要求2所述的工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置，其特征是PLC通讯模块是PC/PPI通讯模块，所述通信电缆是PC/PPI通讯电缆，PC/PPI通讯电缆与工业计算机的串行接口连接。