基于研华ADAM5000系列的皮秒加速器监控系统.doc

系统需求 皮秒加速器控制中主要设备为： 21台电源的开/关、电流设置/回采，故障和遥控状态； 3组束测靶片的进/退，摄像机开/关，照明灯开关，以及靶片的限位状态； 2套辐射剂量脉冲监测； 5台马达以及2台波荡器串口控制； 电子枪高压输出/回采，运行模式继电器选择； 皮秒加速器控制系统要求： 所有现场设备的数据都必须快速读入到上位机加以存储，以便对实验进行准确分析； 对所有紧急状况的联锁反应以及相应的声光报警，响应时间应小于1mS； 部分设备安装于加速器隧道内，为保证控制可靠，1#控制器应位于设备就地，在高能、高压环境下必须保证控制器与上位机之间的通讯安全可靠； 系统需要提供多主机浏览功能，预留主机热备能力。 系统描述 1、系统通讯方案设计 为保证系统能够拥有多主机浏览能力，系统通讯主干必须选用支持多主站的网络方案，最通用，最经济的方案是采用以太网通讯。 荡波器和控制电机都通过RS232方式通讯控制，控制器必须有从以太网接受命令，并转发到RS232的通讯能力。 在高能、高压环境下，采用电信号传送数据是不可靠的，必须使用光纤通讯来保证通讯安全可靠；同时还须考虑光纤通讯能很好的整合到以太网通讯主干中。基于以上考虑选用研华ADAM-4541来实现恶劣环境的通讯。 控制器方案设计 控制响应时间要求较高，选用ADAM-5511控制器，相比较于ADAM-5510/TCP可以达到更好的响应速度。 控制设备信号数量多，且局部相对集中；需要以太网通讯，同时还需要作为以太网-RS485数据网关；选用拥有8个插槽，并可自动连接485设备的ADAM-5000TCP。 与荡波器、控制电机通讯选用可插入ADAM-5511槽内的ADAM-5090 4口 RS232通讯模块。 项目实施（产品型号及详细产品规格） 产品 说明 3台ADAM-5000TCP . 2台ADAM-5511 .. 4块ADAM-5017 7块ADAM-5024 5块ADAM-5051S 5块ADAM-5056S 2块ADAM-5060 1块ADAM-5080 1块ADAM-5090 2块ADAM-4541 系统架构图 皮秒加速器控制系统以Ethernet为主要通信方式，上层监控软件为与研华产品兼容很好的组态王，接入HUB解决组态王与所有Adam5KTCP之间的智能通信，并易于扩充系统。Adam5511通过Adam5KTCP的内置Ethernet/R485网关级联至相应的Adam5KTCP，对组态王来讲，是一个具有IP地址的以太网的通信设备。利用Adam5090，提供马达和波荡器的RS232接口通信。 Adam-5000TCP的使用 3台Adam-5000TCP通过ADAM-5017、ADAM-5024回读与设置电源电流；ADAM-5080的频率计数特性采集环境防护剂量脉冲；ADAM-5056S设置电源开关、束测照明灯和摄像机开关以及所有的工作警灯与警铃；ADAM-5051S回读电源故障和本/遥状态、束测所有靶片位置；ADAM-5060设置靶片进/退位的继电器操作。Adam-5000TCP直接接入以太网将状态信号周期性送至组态王显示和处理。 Adam-5511的使用 1# Adam5511负责环境恶劣的大厅内的电子枪高压控制与继电器模式选择。由于距离和环境，在两端分别加Adam4541光纤通讯模块解决RS485通信的距离和质量问题。在2# Adam5511中内置了由TC3.0编译的可执行程序，实现人身安全和保护设备的联锁以及所有的RS232串口通信， 内置的80188CPU、ROM-DOS以及watchdog保障了Adam5511执行的效率和质量，笔者曾做实验，每秒钟程序执行3000次，这完全满足系统的快速反应要求。 总结 工业控制发展至今，控制方式上越来越依赖于网络，结构灵活以及构建方便是主要原因。皮秒加速器控制系统中，带有8插槽的Adam-5000TCP具有集中和分散控制的优点，为控制系统的搭建以及升级提供了便利。Adam-5000TCP支持绝大多数的模拟、数字等ADAM-5000模块，可以任意组合。另外带有Ethernet/R485网关的特性扩展了系统的控制层面，为Modbus设备提供了网络接口。Adam-5511的嵌入解决了系统通讯速度的问题，同时也解决了Adam-5000TCP串口通信的难题。皮秒加速器控制中，研华系列产品的使用，保障了系统的灵活性、可靠性、实时性，且对于中小规模的控制系统，研华产品有一定的成本优势。 项目介绍：皮秒加速器是一台满足电子束脉冲辐解时间分辨实验要求的电子加速器，电子束能量为6-15Mev，脉宽小于5ps(10-12)，整个装置安装在地下隧道，防止辐射外漏。控制系统主要实现加速器各分系