采用三菱公司的fx3u可編程控制器作為核心-indico@ihep

1、基于PLC的離子源氣體調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),報(bào)告人： 周德泰中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所,報(bào)告內(nèi)容（3部分）,前言內(nèi)容 1.總體結(jié)構(gòu)2.硬件設(shè)計(jì)3.軟件設(shè)計(jì)結(jié)語(yǔ),一、前言,離子源系統(tǒng)產(chǎn)生需要加速的帶電粒子。 主要包括：離子源（IS）、微波組件、氣體管理系統(tǒng)（Gas Handling System）和離子源引出系統(tǒng)等。氣體管理系統(tǒng)：氣體流量調(diào)節(jié)器，精密針閥等，該裝置固定在氣體集合管裝置里。進(jìn)入離子源氣體的流量影響束流的

2、強(qiáng)度，因此，正常時(shí)氣體流量設(shè)置在一個(gè)固定值。提高氣體利用率，可節(jié)省被電離氣體的消耗量，氣體利用率低，則會(huì)影響加速器的真空度。離子源氣體的分子結(jié)構(gòu)是影響電離效率、離子束的發(fā)散度和離子源陰極使用壽命等的重要因素。氣體控制系統(tǒng)的作用是選擇離子源氣體種類并使氣體保持穩(wěn)定的流量。,一、前言,在工業(yè)控制中，可編程控制器（PLC）由于控制靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，己經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制的主要技術(shù)平臺(tái)之一。

3、為了實(shí)現(xiàn)對(duì)離子源氣體的精確控制，采用三菱公司的FX3u可編程控制器作為核心，控制兩臺(tái)伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高精度控制。其中一臺(tái)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)工作氣體調(diào)節(jié)，另一臺(tái)伺服電機(jī)完成支撐氣體調(diào)節(jié)。人機(jī)交互界面：采用VC設(shè)計(jì)，能夠有效的監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況、顯示電機(jī)當(dāng)前位置以及修改系統(tǒng)參數(shù)。,二、內(nèi)容,（一）總體結(jié)構(gòu)支撐氣體+工作氣體（兩套伺服）運(yùn)動(dòng)控制：PLC+伺服放大器+伺服電機(jī),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,二、內(nèi)容,（二）硬件設(shè)計(jì)FX3u系列三菱PLC是第三

4、代微型可編程控制器FX3u-16MRS-422通信接口,FX3u-16M實(shí)物圖,可編程控制器可以向伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等輸出脈沖信號(hào)， 從而進(jìn)行定位控制。脈沖頻率高的時(shí)候， 電機(jī)轉(zhuǎn)得快；脈沖數(shù)多的時(shí)候， 電機(jī)轉(zhuǎn)得多。用脈沖頻率、脈沖數(shù)來(lái)設(shè)定定位對(duì)象（工件）的移動(dòng)速度或者移動(dòng)量。,二、內(nèi)容,（二）硬件設(shè)計(jì),性能規(guī)格,使用FX3U可編程控制器（晶體管輸出）的通用輸出，可以進(jìn)行最大3軸的定位控制。連接高速輸出特殊適配器FX3U-2HS

5、Y-ADP，連接1臺(tái)時(shí)可以進(jìn)行2軸定位控制；連接2臺(tái)時(shí)可以進(jìn)行4軸定位控制。使用FX3U可編程控制器的定位指令（應(yīng)用指令）進(jìn)行定位控制。FX3U可編程控制器（晶體管輸出）的通用輸出可以輸出100kHz的脈沖串（集電極開路方式）。FX3U-2HSY-ADP可以輸出200kHz的脈沖串（差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式）。,二、內(nèi)容,（三）軟件設(shè)計(jì)三菱PLC的編程軟件：GX Developer，支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語(yǔ)言。

6、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可以進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀取PLC程序的功能。該系統(tǒng)中采用梯形圖完成了相對(duì)位置控制。DDRVI指令實(shí)現(xiàn)了相對(duì)位置控制。DDRVI為連續(xù)執(zhí)行型32位指令，D0設(shè)定輸出的脈沖數(shù)，D2設(shè)定輸出的脈沖頻率，Y0指輸出脈沖的輸出端，Y4指旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)的輸出端。Y4=ON時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，Y4=OFF時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。人機(jī)交互界面采用VC開發(fā)平臺(tái)。,運(yùn)行界面,二、內(nèi)容,（三）軟件設(shè)計(jì)指令格式 16位指令DR

7、VI 32位指令DDRVI設(shè)定數(shù)據(jù)1. 設(shè)定范圍：16位運(yùn)算時(shí)， -32,768～+32,767 32位運(yùn)算時(shí)， -999,999～+999,9992. 設(shè)定范圍：16位運(yùn)算時(shí)， 10～32,767(Hz) 32位運(yùn)算時(shí),基本單元（晶體管輸出）10～100,000(Hz),二、內(nèi)容,（三）軟件設(shè)計(jì)可以通過可編程控制器上設(shè)計(jì)的各種L

8、ED的亮燈狀況來(lái)確認(rèn)大概的運(yùn)行情況。可以通過特殊數(shù)據(jù)寄存器、特殊輔助繼電器等遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)。 如： D8350當(dāng)前值寄存器 M8340脈沖輸出中監(jiān)控 （BUSY/READY）,三、結(jié)語(yǔ),該系統(tǒng)自2013年安裝調(diào)試完成后，經(jīng)過長(zhǎng)期的工作運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)離子源氣體的精度控制，有效的監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀況、顯示電機(jī)當(dāng)前位置以及系統(tǒng)參數(shù)，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。,伺服控制系統(tǒng),