1、基于 PLC 的真空联锁保护与运动控制系统【摘要】PLC 具有抗干扰能力强和模块化的特点，可以使联锁保护与运动控制系统的稳定性和抗干扰能力得到提高。因此，基于这种认识，本文对基于 PLC 的真空联锁保护与运动控制系统进行了研究，以便为关注这一话题的人们提供参考。 【关键词】PLC 真空联锁保护 运动控制 光束线站一旦发生真空事故，就会导致束流丢失和仪器损坏。完成可靠的真空联锁保护与运动控制系统的设计，则可以确保光束线站的正常运行。而 PLC 具有较强的抗干扰能力，可以在真空联锁保护与运动控制系统的设计中应用。因此，有必要对基于 PLC 的真空联锁保护与运动控制系统展开研究，继而为线站实验的安全
2、进行提供保障。 一、基于 PLC 的真空联锁保护与运动控制系统 就目前来看，PLC 已经成为了应用最广泛的可编程控制器件。利用PLC，可通过编程完成对硬件功能的修改，继而使电子系统设计的灵活性得到提高。而真空联锁保护与运动控制系统不仅需要为储存环的正常运行提供保证，还要通过控制电机运动来实现对光栅位置的调整。所以，需要应用 PLC 技术进行系统控制的实现，以便满足实验室对光束线站的控制要求。通过考虑线站的可靠性、灵活性和抗干扰能力要求，可以使用 S7-300PLC 这种可编程控制器进行真空连锁保护控制系统的设计。从系统的硬件组态结构角度来看，该类型 PLC 系统可以满足中等控制系统的控制需求，
3、系统各模块可以组合构成不同的系统。在 S7-300 操作系统内，人机界面服务得到了集成，可以实现强大的通信功能。通过使用用户界面的通信组态功能，就可以完成硬件组态。此外，该系统中有多种通信接口，可以用来连接总线接口。 二、系统控制的实现 （一）系统真空联锁保护控制的实现 系统真空联锁保护控制的实现主要通过两个环节，即真快保护控制逻辑设计和软件编程。在逻辑设计方面，系统由两级构成。首先，系统的快速真空保护控制需要由真空传感器控制。在真空传感器探测到的真空度与设定的阈值不同时，系统会自动关闭快阀，并且对冲向储存环的大气冲击波进行拦截。而由于系统破膜的的压力波传播速率和光束线长均可获知，所以可以完成
4、对压力波传播时间的计算。其次，系统的慢速真空保护控制需要由另一个真空传感器控制。在传感器探测到慢漏气引发的真空事故时，系统将关闭前端气动门阀和水冷光屏。通过读取线站快阀的位置信号，系统则可以实现对存储环的慢控保护。从控制要点上来看，真空联锁保护与运动控制系统主要需要完成对气动门阀和水冷光屏的控制。在真空度较低的情况下，系统要使门阀自动关闭，并且完成对水冷光屏的联锁关闭。而快阀因真空事故遭到关闭时，将会使启动门阀和水冷光屏联锁关闭。在真空度符合要求时，系统将自动开启启动门阀，并顺次完成光闸和水冷光屏的开启。此外，在进行真空联锁保护控制的软件编程时，可以采用 STEP7 V5.4 软件平台。该平台
5、不仅可以为系统编程提供梯形图、语句表和功能块图这三种编程语言，并且还包含丰富的指令。在编程的过程中，可以采用文本编程方式，以便使系统的编程量得到简化。同时，采用这种编程方式还可以完成对错误的及时修改，继而可以满足高级编程语言的使用需求。 （二）系统运动控制的实现 想要实现系统的运动控制，就需要先完成系统的运动控制模块的设计。考虑到线站电机的运动控制问题，可以选用定位模块 FM353 完成模块的设计。从原理上来看，通过将脉冲信号和方向信号发送至步进电机控制器，FM353 就能完成对步进电机的控制。而用户在进行系统的运动控制时，则需要将电机速度、操作模式等控制数据传送至用户数据块 DB 中，并从中
6、读取反馈数据。具体来讲，就是系统 CPU 则可以完成功能函数的调用，并实现用户数据块与 FM353 模块的数据交换。所以，FM353 的编程实际就是对交换数据的程序进行编写，以便通过 DB 完成对 FM 模块的控制。从用户角度来看，则只需要完成操作模式的选择就可以进行系统的控制。在模式上，运动控制模块可以利用增量模式完成对系统增量的控制，并利用电动模式完成对定位轴方向和速度的检测。 （三）人机交互的实现 为了实现系统操作人员与设备之间的双向沟通，还需要设计和实现系统的人机交互界面。就目前来看，很多设备的现场操作都是利用人际界面，可以帮助操作人员快速的掌握设备的使用方法。考虑到安全性、性价比和可
7、靠性等问题，真空联锁保护与运动系统需要使用专门面向 PLC应用的触摸屏。通过与系统的 MPI 接口直接连接，触摸屏上将直接显示出控制阀门的操作和位置。同时，人机交互界面还将显示系统外接传感器的状态，以便完成对水压、气压和温度等内容的监控。此外，通过设置用户权限，还可以实现对系统阀门的保护，继而避免人员的错误操作。三、结论 总而言之，基于 PLC 的真空联锁保护与运动系统具有较强的抗干扰能力，并且系统的运行也较为稳定和可靠，可以实现对光束线站的联锁保护与运动控制的一体化。同时，由于 PLC 具有模块化的特点，所以可以为系统的扩展提供便利。而通过改变软件编程就可以实现更多的系统功能，则使系统的改进更加容易。因此，随着 PLC 技术的不断发展，基于 PLC 的真空联锁保护与运动系统必将获得更好的发展前景。 参考文献： 1胡啸，熊永前，李冬等.基于 PLC 的紧凑型回旋加速器联锁保护系统J.电气传动，2010. 2庞丹.基于 PLC 的石油化工压缩机联锁报警系统设计分析J.中国石油和化工标准与质量，2013. 3颜志成.基于 PLC 的真空压力控制系统设计J.机电工程技术，2015.
