脈沖功率裝置能源計算機控制技術(shù)

1、脈沖功率裝置能源計算機控制技術(shù)摘要介紹一種多分布傳式ARX發(fā)生器能源計算機監(jiān)控系統(tǒng)詳細表達了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,計算機與各能源系統(tǒng)之間的通訊原理和通訊協(xié)議,以及系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)，同時簡要說明了系統(tǒng)抗干擾解決方法。關(guān)鍵詞ARX發(fā)生器程控電源RS485總線VisualBasi1引言脈沖能源裝置在加速器、自由電子激光研究、X光閃光照相和粒子聚變等脈沖功率技術(shù)研究領(lǐng)域廣泛使用，通常使用數(shù)量較多，分布較廣，同時周圍電磁干擾較強，控制操作和參數(shù)測量都比較復(fù)雜，同時也需要較多的人力來維護。隨著計算機技術(shù)的開展，當(dāng)今世界上基于P的自動化方案已成為主流，P在自動化領(lǐng)域的應(yīng)用正迅速增長，通過將所有的功能集成于這個統(tǒng)一開

2、放的平臺上，通過人機界面可以使復(fù)雜的控制和數(shù)據(jù)處理變得更加簡單化。2控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成整個系統(tǒng)有多臺arx需要控制，每臺發(fā)生器由充電控制和觸發(fā)兩部分組成，需要控制的量有充電電壓的起?？刂?、電壓檢測、接地裝置的通斷控制、觸發(fā)以及開關(guān)上的氣壓檢測等，通過一條總線將將系統(tǒng)中的各個被控量連接在一起，構(gòu)成一分布式控制系統(tǒng)，這里采用工業(yè)上廣泛使用的RS485總線，RS485總線是美國電子工業(yè)協(xié)會EiA制定的平衡發(fā)送、平衡接收的標(biāo)準(zhǔn)異步串行總線，具有傳輸間隔 遠、通訊速率高，抗干擾才能強，軟硬件支持豐富與現(xiàn)場儀表接口簡單，易于實現(xiàn)和擴展等特點，接口總線上可連接32個設(shè)備，加中繼器后最多可達255個設(shè)備，因此完

3、全滿足該能源控制要求?？刂葡到y(tǒng)框圖如下：圖1控制系統(tǒng)構(gòu)造圖該系統(tǒng)由一臺主控上位機P和一系列ARX發(fā)生器充電電源設(shè)備構(gòu)成，由于環(huán)境電磁干擾較為嚴(yán)重，在選擇通信介質(zhì)時可優(yōu)先采用光纖通信方式，通訊速率57.6kB/s，通訊間隔 可達1.2k，通過上位機P發(fā)送參數(shù)及控制命令，給電容器充電到事先設(shè)定的電壓值0到100kV之間任意值。在以上各子設(shè)備中，經(jīng)常要用程控電源去控制ARX發(fā)生器的充電電壓、充電速度。通過一臺工控P機靈敏地控制多臺充電電源，以到達控制各ARX發(fā)生器充電的目的。針對這一需要，采用帶有RS485通信接口的具有線性升壓功能的可編程交流電源，該電源內(nèi)部自帶單片機系統(tǒng)和看門狗定時器，每個電源賦

4、予各自獨立的地址碼用以識別身份，同時它屬于正弦波調(diào)壓，可有效防止采用傳統(tǒng)的采用可控硅調(diào)壓方式時屢次損壞高壓變壓器的情況，使操作者可以方便靈敏地對其進展控制。每路arx發(fā)生器充電部分包括程控電源、雙極性高壓變壓器，分壓器和接地裝置等三部分，見圖2所示，程控電源給高壓變壓器初級提供緩慢上升的電壓，變壓器高壓側(cè)經(jīng)整流后給ARX發(fā)生器充電，電壓檢測是通過10000：1的高壓分壓器將分壓后的信號送給程控電源內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)內(nèi)部單片機處理，并與設(shè)定的電壓值進展比較，比較后的結(jié)果用來實現(xiàn)自?？刂?，這樣可有效防止通訊故障所造成失控現(xiàn)象。圖2arx發(fā)生器能源部分線路圖3ARX發(fā)生器能源制過程程控電源接通供電電

5、源時的輸出為0伏，開關(guān)量輸出為假開路。首先上位機發(fā)出各種設(shè)置參數(shù)到指定地址程控電源。如,上升時間、上升速度、保持時間、充電電壓等。程控電源收到電壓回傳命令后，將兩路模擬量的值傳送到上位機。上位機發(fā)出啟動指令后，指定地址程控電源的輸出開始從0伏漸漸線性上升到設(shè)定值，保持到指定的時間后關(guān)斷輸出。當(dāng)上位機發(fā)出所有電源都啟動指令后，所有程控電源都啟動。上位機發(fā)出立即停頓指令后，指定地址程控電源的輸出立即停頓上升，保持到指定的時間后關(guān)斷輸出，當(dāng)上位機發(fā)出所有電源都停頓指令時，所有程控電源都立即停頓。上位機發(fā)出接地翻開指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為1，電磁鐵吸合，當(dāng)上位機發(fā)出所有程控電源的接地都斷

6、開命令時，所有程控電源的接地電磁鐵都吸合。上位機發(fā)出接地指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為0，電磁鐵釋放，當(dāng)上位機發(fā)出所有程控電源都接地時，所有程控電源的接地電磁鐵都釋放。4監(jiān)控軟件設(shè)計軟件采用VisualBasi6.0編程，作出非常直觀的人機界面，采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)和上述的問答方式進展數(shù)據(jù)通信，通過上位機向串口讀寫數(shù)據(jù)，并通過光纖485總線將各種控制信息傳送到現(xiàn)場的每路ARX充電子系統(tǒng)，上位機就可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上任何一臺ARX能源了，予置數(shù)值可以分別顯示在P機軟件窗口和單片機系統(tǒng)的予置數(shù)字表頭上。同時，現(xiàn)場實測電壓信號也可以實時顯示在P機的界面上。此設(shè)計界面直觀，而且利于對現(xiàn)場信號進展

7、實時監(jiān)測。因此，采用本系統(tǒng)，大大進步了現(xiàn)場信號予置精度，對實驗操作人員來說人機界面良好，簡單易懂。根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，上位機需發(fā)送2種類型的命令：1同期命令，它由定時器觸發(fā)引起，每隔一個定時周期發(fā)送1次，例如發(fā)往各充電單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)回傳命令；2非周期性命令，它由操作者按動相應(yīng)命令按鈕引起，非周期性發(fā)送。所有命令均采用ASII碼方式傳送，為了防止通訊錯誤，各子機正確收到上位機發(fā)來的命令后返回相應(yīng)確實認(rèn)字符。在VB6.0中使用了S控件，用來實現(xiàn)串行通信。S控件有很多屬性，其中最根本的有以下幾個：prt屬性設(shè)置并返回通信端口號，用于指定使用P機的哪一個串行端口。Setting屬性以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停頓位。Prtpen屬性設(shè)置并返回通信端口的狀態(tài)，用于翻開或關(guān)閉端口。utput屬性用于發(fā)送數(shù)據(jù)，可以是文本數(shù)據(jù)或二進制數(shù)據(jù)。Input屬性從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符，用于接收數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)VB程序初始化上位機通