專利名稱：工業(yè)輻照電子直線加速器的計(jì)算機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，具體的說，是一種涉及工業(yè)輻照電子直線加速器的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)輻照電子直線加速器是為適于綜合輻照加工而設(shè)計(jì)的高能量寬能區(qū)電子束輻照源。在輻射消毒滅菌、保鮮、改性等綜合利用方面，電子直線加速器對(duì)微生物有很好的殺滅效果，對(duì)食品中的藥物殘留也有很好的降解作用，在食品輻照加工方面已取得了良好的效益。在電線電纜、熱收縮材料的輻照加工方面，與能量較低的高壓型電子輻照加速器比較，二者之間具有很好的互補(bǔ)性。電子直線加速器由于能量高、能區(qū)寬，輻照工藝靈活簡(jiǎn)便， 故應(yīng)用面很廣。加速器控制系統(tǒng)是將加速器的各部分系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，按照一定的程序提供電源和控制信號(hào)，使加速器能夠按照預(yù)設(shè)的過程，借助控制信號(hào)自動(dòng)開啟、關(guān)閉高壓并控制加速器能量、束流、掃描寬度等；并對(duì)加速器的運(yùn)行過程中產(chǎn)生的故障和模擬量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前加速器控制系統(tǒng)的核心是PLC (可編程邏輯控制器)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用一類可編程的存儲(chǔ)器，是一種標(biāo)準(zhǔn)意義上的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。PLC采集加速器各部件的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)和數(shù)字處理后用來實(shí)現(xiàn)對(duì)加速器的程序控制。目前實(shí)現(xiàn)加速器的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制還不是很多。例如，南京大學(xué)加速器研究所之前研制的加速器都沒有實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，只能通過一些按鍵和儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)加速器的控制和監(jiān)測(cè)。一些單位如中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和清華大學(xué)研制出來的加速器計(jì)算機(jī)控制裝置又存在通用性差的特點(diǎn)，只能和自己生產(chǎn)的相對(duì)應(yīng)型號(hào)的加速器搭配使用，也不易維護(hù)和改進(jìn)升級(jí)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種包括 PLC (可編程邏輯控制器)及配套編程軟件、OPC客戶端軟件、可以進(jìn)行PPI通訊的工業(yè)計(jì)算機(jī)、Wincc自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件及其開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制界面在內(nèi)的工業(yè)輻照電子直線加速器的自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制裝置。本裝置通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種工業(yè)輻照電子直線加速器的計(jì)算機(jī)控制裝置，包括PLC主控制器，控制系統(tǒng)工作站和通訊裝置；所述控制系統(tǒng)工作站與PLC主控制器通過通訊裝置連接，PLC主控制器輸出控制信號(hào)給工業(yè)輻照電子直線加速器的控制電路； 所述通訊裝置是PLC通訊模塊和通信電纜，所述PLC通訊模塊與PLC主控制器連接，通信電纜連接在控制系統(tǒng)工作站和PLC通訊模塊之間。所述PLC主控制器是西門子S7系列PLC ；所述控制系統(tǒng)工作站是裝有 SET7-MICR0/WIN軟件、Wincc 6. 0軟件和OPC服務(wù)器軟件PC access的工業(yè)計(jì)算機(jī)。[0011]PLC通訊模塊是PC/PPI通訊模塊，所述通信電纜是PC/PPI通訊電纜，PC/PPI通訊電纜與工業(yè)計(jì)算機(jī)的串行接口連接。本裝置的特點(diǎn)是1)通用性強(qiáng)。本裝置采用OPC服務(wù)器軟件PC access作為PLC與計(jì)算機(jī)控制界面的通訊媒介。PC access可以與多個(gè)廠商生產(chǎn)的PLC進(jìn)行通訊，再加上現(xiàn)有的其他單位生產(chǎn)輻照電子加速器均采用PLC進(jìn)行程序控制，所以該系統(tǒng)也可以方便的移植到其他電子直線加速器中。2)可靠性更好。PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)、PC/PPI通訊電纜均具備一定的抗干擾特性，適于應(yīng)用于電磁干擾較強(qiáng)的環(huán)境中。一部分原來由邏輯電路進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的工作轉(zhuǎn)移到PLC和計(jì)算機(jī)控制界面中嵌入的程序來完成，減少了由于加速器運(yùn)行產(chǎn)生的電磁波對(duì)一些電學(xué)信號(hào)產(chǎn)生干擾的可能。3)功能更強(qiáng)大。自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件Wincc開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制界面不僅可以對(duì)加速器各個(gè)開關(guān)量、運(yùn)行狀態(tài)、一些模擬量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，還可以進(jìn)行諸如開機(jī)，改變運(yùn)行參數(shù)之類控制動(dòng)作。再加上Wincc軟件具備內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，通過編程可以建立內(nèi)部的故障數(shù)據(jù)庫(kù)和模擬量數(shù)據(jù)庫(kù)，并生成報(bào)表。以便對(duì)加速器的運(yùn)行情況進(jìn)行長(zhǎng)期、詳細(xì)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)歸檔。

圖1是工業(yè)輻照電子直線加速器計(jì)算機(jī)控制裝置的原理示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的開機(jī)流程圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的開高壓流程圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的關(guān)機(jī)流程圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的計(jì)算機(jī)控制界面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。參考圖1，本例包括主控制室內(nèi)的PLC主控制器和控制系統(tǒng)工作站。其中，選用研華IPC-610MB型號(hào)工業(yè)計(jì)算機(jī)作為控制系統(tǒng)工作站。選用西門子S7-200型PLC作為裝置的主控制器。所述的計(jì)算機(jī)控制裝置還包括下述裝置1)裝機(jī)軟件該機(jī)事先安裝好windowsXP SP2操作系統(tǒng)，并安裝好PLC編程軟件 SET7-MICR0/WIN和自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件Wincc 6. 0。其中，PLC編程軟件SET7-MICR0/WIN的作用是編寫PLC控制程序并將程序傳到PLC中，該軟件還可以監(jiān)控PLC程序運(yùn)行情況。自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件Wincc 6. 0開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制界面具備加速器運(yùn)行狀態(tài)的控制和顯示，故障監(jiān)控，模擬量的輸入和顯示、歸檔等功能。2)通訊裝置通過與PLC通訊模塊相連的PC/PPI通訊電纜與工業(yè)計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)PLC與工業(yè)計(jì)算機(jī)的通訊。我們采用OPC服務(wù)器軟件PC access作為兩者之間的通訊軟件。因?yàn)閃incc支持OPC協(xié)議，并且OPC服務(wù)器軟件PC access可以通過PPI協(xié)議與S7-200 型PLC進(jìn)行通訊，所以通過OPC服務(wù)器軟件PC access和Wincc連接，來實(shí)現(xiàn)Wincc組態(tài)控制界面與S7-200型PLC的通訊。[0025]輻照加速器中控制電路采集到的信號(hào)匯總到加速器PLC控制機(jī)柜中，再通過該機(jī)柜的內(nèi)部電路，最終將采集到的輸入信號(hào)送到PLC輸入接口中。另外，PLC的輸出接口送出的控制信號(hào)通過控制電路送往加速器其他部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)加速器的過程控制。OPC服務(wù)器軟件 PC access支持PPI協(xié)議，所以可以通過PC/PPI電纜與S7-200PLC進(jìn)行通訊。PC access中的客戶端測(cè)試功能可以方便監(jiān)控連接的PLC中各變量的通訊質(zhì)量和數(shù)值量。然后在Wincc 中建立OPC服務(wù)器連接的操作，可將PCaccess中的變量信息導(dǎo)入到Wincc中，即可實(shí)現(xiàn) Wincc與S7-200PLC的通訊。于是，利用Wincc開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制界面就可以監(jiān)測(cè)到加速器的運(yùn)行狀態(tài)。Wincc中集成了 SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，所以利用Wincc開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制界面可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歸檔的功能。另外，Wincc與PC access,PC access與PLC的連接都是雙向的，也就是說，PLC的變量狀態(tài)可以傳到Wincc開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制界面中，同時(shí)通過Wincc開發(fā)的計(jì)算機(jī)控制界面發(fā)出的控制指令也可以傳到PLC中，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)加速器的控制。 參考圖5，在本裝置的計(jì)算機(jī)控制界面下，鼠標(biāo)點(diǎn)擊左側(cè)導(dǎo)航欄中“狀態(tài)”時(shí)顯示的畫面。其中畫面頂部有六個(gè)開關(guān)式樣的圖標(biāo)，點(diǎn)擊圖標(biāo)上下的按鈕即可實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的控制操作。頂部還包括“復(fù)位”按鈕和三個(gè)模擬量的輸入/顯示區(qū)域。其中，輸入/顯示區(qū)域不僅可以顯示當(dāng)前對(duì)應(yīng)模擬量的數(shù)值，還可以在里面輸入數(shù)值實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)模擬量的控制。這樣， 就可以通過改變相應(yīng)的模擬量來控制工業(yè)輻照電子直線加速器的輸出電子束流的大小，也就實(shí)現(xiàn)了輻照作業(yè)的自動(dòng)化控制。左側(cè)頂部為加速器“系統(tǒng)狀態(tài)”的動(dòng)態(tài)顯示圖標(biāo)，此時(shí)顯示為“高壓準(zhǔn)加”，表示當(dāng)時(shí)加速器的狀態(tài)為高壓準(zhǔn)加狀態(tài)，表示可以加高壓了。下面為四個(gè)導(dǎo)航按鈕。分別為“狀態(tài)”、“顯示”、“系統(tǒng)故障”、“調(diào)制器故障”。點(diǎn)擊導(dǎo)航按鈕可以使中間的頁(yè)面切換到相對(duì)應(yīng)的畫面。圖5就是鼠標(biāo)點(diǎn)擊導(dǎo)航按鈕“狀態(tài)”時(shí)顯示的畫面?？梢姡谒倨鞯摹跋到y(tǒng)狀態(tài)”和“調(diào)制器狀態(tài)”顯示于中間的頁(yè)面中。其中文本框變?yōu)榫G色即代表加速器正在發(fā)生的狀態(tài)。在本裝置計(jì)算機(jī)控制界面下，此時(shí)是鼠標(biāo)點(diǎn)擊左側(cè)導(dǎo)航欄中“顯示”時(shí)顯示的畫面?？梢?，中間的畫面變成三個(gè)模擬量的顯示畫面。在“束流顯示”“槍燈絲電流”顯示欄下方為對(duì)應(yīng)的趨勢(shì)變量控件，其作用相當(dāng)于一個(gè)可操作的數(shù)據(jù)庫(kù)。通過這個(gè)控件可以動(dòng)態(tài)監(jiān)視對(duì)應(yīng)變量的數(shù)值情況，還可以查詢過去某時(shí)刻其數(shù)值。在本裝置計(jì)算機(jī)控制界面中，分別為鼠標(biāo)點(diǎn)擊導(dǎo)航欄中“系統(tǒng)故障”和“調(diào)制器故障”時(shí)顯示的畫面。當(dāng)加速器出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)應(yīng)的文本框變成紅色。圖2-圖4為本裝置控制電子直線加速器工作的流程圖，主要分為三部分(1)開機(jī)流程、⑵開高壓流程、(3)關(guān)機(jī)流程。如圖2，為本實(shí)用新型開機(jī)流程圖。(1.1)能檔開關(guān)按鈕動(dòng)作，選擇“4麗”或“5麗”。剛開機(jī)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)為“系統(tǒng)關(guān)閉”。(1. 2) “系統(tǒng)開”按鈕動(dòng)作；系統(tǒng)狀態(tài)為“系統(tǒng)工作”(1. 3)開“調(diào)制器預(yù)熱”，開“恒溫”；(1. 4)判斷“恒溫正?！?“調(diào)制器預(yù)熱到” “電子槍預(yù)熱完畢”信號(hào)是否全部回送。(1. 5)若是，開“系統(tǒng)開2”，即開“掃描”；開“水冷”；開“風(fēng)冷”；開“排風(fēng)”；(1. 6)判斷“水冷流量正常”調(diào)制器“高壓準(zhǔn)加” “掃描正?！?“風(fēng)冷正?！笔欠窬厮?。[0038](1.7)若是，關(guān)防護(hù)門，關(guān)鐵柵門。如圖3，為本實(shí)用新型開高壓流程圖。(2. 1) “復(fù)位”按鈕動(dòng)作；(2. 2)判斷是否所有故障消失，即判斷“系統(tǒng)故障”“調(diào)制器 故障”是否存在。若是， 系統(tǒng)狀態(tài)為“高壓準(zhǔn)加”；若否，導(dǎo)航欄里“系統(tǒng)故障” “調(diào)制器故障”亮紅色。(2. 3)判斷調(diào)制器“高壓準(zhǔn)加回送”是否回送。(2. 4)若是，系統(tǒng)狀態(tài)為“系統(tǒng)準(zhǔn)加”。(2. 5) “高壓開”按鈕動(dòng)作。(2. 6)PLC開“警鈴”；開“高壓開”繼電器；開“聚焦2_4”。(2.7)判斷延時(shí)時(shí)間是否到。(2. 8)若是，系統(tǒng)狀態(tài)為“高壓通”，PLC關(guān)“警鈴”，“高壓通”送調(diào)制器，延時(shí)開“聚焦1 ”。(2.9)出束。系統(tǒng)狀態(tài)為“出束”。如圖4，為本實(shí)用新型關(guān)機(jī)流程圖。(3. 1) “關(guān)高壓”按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)狀態(tài)為“系統(tǒng)準(zhǔn)加”。(3.2)PLC關(guān)“聚焦1”到“聚焦5”，關(guān)“高壓通繼電器”。(3. 3) “系統(tǒng)關(guān)”按鈕動(dòng)作，系統(tǒng)狀態(tài)為“系統(tǒng)關(guān)閉”(3.4)判斷延時(shí)時(shí)間是否到。(3. 5)若是，PLC關(guān)“恒溫”，PLC關(guān)“水冷”，關(guān)“風(fēng)冷”。(3. 6)關(guān)閉各個(gè)電源開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種工業(yè)輻照電子直線加速器的計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征是包括PLC主控制器，控制系統(tǒng)工作站和通訊裝置；所述控制系統(tǒng)工作站與PLC主控制器通過通訊裝置連接，PLC主控制器輸出控制信號(hào)給工業(yè)輻照電子直線加速器的控制電路；所述通訊裝置是PLC通訊模塊和通信電纜，所述PLC通訊模塊與PLC主控制器連接，通信電纜連接在控制系統(tǒng)工作站和PLC通訊模塊之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)輻照電子直線加速器的計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征是所述PLC主控制器是西門子S7系列PLC ；所述控制系統(tǒng)工作站是裝有SET7-MICR0/WIN軟件、 Wincc 6. O軟件和OPC服務(wù)器軟件PC access的工業(yè)計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)輻照電子直線加速器的計(jì)算機(jī)控制裝置，其特征是PLC 通訊模塊是PC/PPI通訊模塊，所述通信電纜是PC/PPI通訊電纜，PC/PPI通訊電纜與工業(yè)計(jì)算機(jī)的串行接口連接。
專利摘要一種工業(yè)輻照電子直線加速器的計(jì)算機(jī)控制裝置，包括PLC主控制器，控制系統(tǒng)工作站和通訊裝置；所述控制系統(tǒng)工作站與PLC主控制器通過通訊裝置連接，PLC主控制器輸出控制信號(hào)給工業(yè)輻照電子直線加速器的控制電路；所述通訊裝置是PLC通訊模塊和通信電纜，所述PLC通訊模塊與PLC主控制器連接，通信電纜連接在控制系統(tǒng)工作站和PLC通訊模塊之間。本裝置的特點(diǎn)包括通用性強(qiáng)、可靠性更好、功能更強(qiáng)大。
文檔編號(hào)G05B19/05GK202110408SQ20112011929
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者張明, 王南之, 肖林 申請(qǐng)人:南通南京大學(xué)材料工程技術(shù)研究院