（机械设计及理论专业论文）eps加速器辐照系统的自动化及监控系统的研制.pdf

避j 琏天学硬士论文 e p s 加速器辐照累统的自动他及监控系统鲍研制 机械设计及理论专啦 研究生赵翔指导老蜉姚造 针对e p s 加速器辐照系统自动化的礤求，本文研制开发了一套 自动鼗骚控系统。箕主簧工终窝藏鬃麴下； 零文程充分调磷e p s 魏逮嚣疆照系绞工艺生产滚程蒸秘珏上，挺 出了繁予p l c + i 业计算机的鼹级集教式e p s 加速爨自动能与贬控的 方案，从豫最大艰度撼l i 萎了生产款正鬻避抒。整个系绕蠢捡测、 过程控制、上嬗撬较转三个予系统部分缀戏，论文握爨了蠢予系统 翡臻裁秘实藏方案。 农检溯予系统方案设计串，充分考虑到璐场生产环境院较恶劣， 如粉尘多，电磁干扰强，嗓音大等因素，程软件和硬件方铡都采取 了积极磺施。在硬件方面，选用抗干扰能力强的光电隔离嫩嶷佟感 器，著袋敬鬟e 滤波藐予撬搐旄掰决中焘频千藏闽疆；在较悴方覆， 对采集粼静信号藿采取道攉平均馕算法，躲凌鳃鬏交滚黟炎蜂辣律 于扰翅题。 裔避糕羧筏子系统方鼹设诗中，潋识剿小车翡车号藕镦鬣为基 四川大学碗= l ：论文 础，踅点解决了速度实时跟踪束流，逮废的精度，消除距离累计计 pj 十j 算误差这三个技术难点。通过建立速度跟踪束流的数学模疆，较好 地解决了速度跟踪束流的实时性问题；通过采取用电流模拟量控制 变频器署口分段线性处理的办法，成功地解决了速度精度问题( 误差 农1 内) 通过梭测接j 黩开关触发的脉冲数，适时校核所有小车位 饕，瀵除各车之阉距褒计算误慧，从露缀好地勰决了距离累计计箕 误差。 在上位梳软件方案设计中，醵实现入杌交互功能和数据传输为 核心，完成系统界面设计，数据管理，上下位机通讯功能的设计。 通过采用功能模块设计的方法，完成系统界面设计；运用网络功能， 憋现场的有用数摄上传到信息中心的主计算机，以便产品质量的追 溯管理，露对通过售息中心的主计算机也可以实时掌握生产现场的 情况，实现辐照小车运行熬动态监视，扶嚣实现生产的囊动化管理； 通过检涮p l c 的盛答信惑，解决工控梳与p l c 之润遴稼豹数攒效验 和故障报警难点：通过采取加标志位的办法，实现数据收发鹃准确 转换。 目前，该系统已成功地应用于四川久远科技股份有限公司辐照 中心，实现了生产的自动化，提高了劳动生产率和产品质量，取得 了明显数经济效蓥，具露较莲的雄广价值 关键词：e p s 龆逮器，自动能，靛测控制。 一一一 婴型查兰堡主堡壅 d e v e l o p m e n t o f m o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n g s y s t e mo f t h ee p sa c c e l e r a t o rr a d i a n ts y s t e m m a j o r ：m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y p o s t g r a d u a t e ：z h a ox i a n gs u p e r v i s o r ：y a oj i n a i m e da ta u t o m a t i o no ft h ee p sa c c e l e r a t o rr a d i a n ts y s t e m ，as e t o fm o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e mi s d e v e l o p e di nt h i sp a p e r t h e m a i nw o r ka n da c h i e v e m e n ta r ea sf o l l o w s b a s e do nt h e a d e q u a t e l yi n v e s t i g a t i o n o nt h e p r o c e s s o fe p s a c c e l e r a t o rr a d i a n t s y s t e m ，w ep u t f o r w a r dad i s t r i b u t i o n c o n t r o l s y s t e m f o re p sa c c e l e r a t o rb a s e do np l c + i c t h ew h o l e s y s t e m c o n s i s t so ft h r e e s u b - s y s t e m s ，m e a s u r i n g ，p r o c e d u r e c o n t r o l l i n g a n d u p - c o m p u t e r s o f t w a r e t h i s p a p e rp u t s f o r w a r dt h ef u n c t i o na n d i m p l e m e n t a t i o np r o j e c tf o re a c hs u b s y s t e m i n m e a s u r i n gs y s t e md e s i g n ，f u l l yc o n s i d e r i n g t h a tt h e m a n u f a c t u r i n g e n v i r o n m e n ti sw o r s es u c ha sm u c h p o w d e rd u s t ， p o w e r f u le l e c t r o m a g n e t i s md i s t u r b a n c e ，s t r o n gn o i s ea n de t c ，w et a k e m a n y a c t i v em e a s u r e s i n h a r d w a r e ，w e c h o o s ea n t i - d i s t u r b a n c e p h o t o e l e c t r i c i s o l a t i v e s e n s o r ，t a k er cf i l t e r t or e s o l v e h i g h f r e q u e n c y f o ra n t i d i s t u r b a n c e i n s o f t w a r e ，w ea d o p ta r i t h m e t i co f r e c u r s i o nm e a nv a l u e t oc o l l e c t i v e s i g n a l v a l u e st or e s o l v e l o w f r e q u e n c ya c a n dp i n n a c l ep u l s ed i s t u r b a n c e 。 i np r o c e d u r e - c o n t r o l l i n gd e s i g n ，b a s e do ni d e n t i f y i n gt h en u m b e r a n dp o s i t i o no ft h ev e h i c l e s ，w es e t t l et h r e et e c h n i c a lp r o b l e m ss u c ha s r e a l t i m et r a c k i n gb e a mc u r r e n tb yv e l o c i t y ，p r e c i s i o no fv e l o c i t ya n d e l i m i n a t i n g c u m u l a t ee r r o rf r o m d i s t a n c ec a l c u l a t i o n w i t h t h e m a t h e m a t i cm o d e lo ft r a c k i n g b e a mc u r r e n t b yv e l o c i t y ，r e a l - t i m e t r a c k i n g c a nb eo b t a i n e d ；w i t h c u r r e n ts i m u l a t i o n c o n t r o l l i n g t r a n s d u c e ra n ds u b s e c t i o nl i n e a r i t y ，p r e c i s i o no fv e l o c i t y ( e r r o ri n l i st r i u m p h a n t l yc a nb ec o n t r o l l e d ；w i t hi n s p e c t i o n o ft h ep u l s e n u m b e r so fs w i t c h e s ，t h ep o s i t i o n o fa l lv e h i c l e sa r ec h e c k e dt o e l i m i n a t et h ee r r o ro fc a l c u l a t i n gd i s t a n c eb e t w e e n a l lo n e s i n u p ，c o m p u t e r s o f t w a r e d e s i g n ， a i m e da t r e a l i z i n g h u m a n - c o m p u t e r i n t e r f a c ea n dd a t ac o m m u n i c a t i o n ，t h ef u n c t i o n ss u c h a s s y s t e m i n t e r f a c ed e s i g n ，d a t am a n a g e m e n t ，u p d o w nc o m p u t e r c o m m u n i c a t i o na r ed e s i g n e d w i t hf u n c t i o nm o d u l ed e s i g nm e t h o d ，t h e s v s t e mi n t e r f a c ed e s i g n i s c o m p l e t e d ；b ya p p l i c a t i o n o fn e t w o r k “n c t i o n ，t h e d a t ai sc o m m u n i c a t e d t o m a i n - c o m p u t e r i no r d e rt o r e t r o a c t i v e l ys u p e r v i s o r p r o d u c tq u a l i t y a n dt om o n i t o rl o c a l m a n u f a c t u r e t h r o u g hi n s p e c t i o no fr e s p o n s eo f p l c ，t h ep r o b l e m so f d a d ae f f i c a c ya n dm a l f u n c t i o na l a r mi n i c c - p l cc o m m u n i c a t i o na r e s o l v e d ；w i t ha d d i n gs y m b o l - b i t ，t h ee x a c tc o n v e r s i o no fr e c e i v i n ga n d s e n d i n gd a t ai sr e a l i z e d t n o w 。t h i ss y s t e mh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e di nr a d i a n tc e n t e r o fs i c h u a nj i u y u a n s c i e n t i f i ca n dt e c h n i c a lc o l t d ，w h i c h m a k e s 四川大学硕士论文 p r o d u c t i o n b e a u t o m a t i c ，a n di m p r o v e sp r o d u c t i v i t y a n d p r o d u c t q u a l i t y k e yw o r d s ：e p sa c c e l e r a t o r ；a u t o m a t i o n ；m o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n g 淫粥走攀矮士谵文 第一牵写l 富 i 。i 谍麟采源爱鹜蓑 “e p s 蕊速黎辐照系统麓囊勘傀及监按系统盼研铡”爨嚣对中随王程物联 磺炎貔嬲j | l 久运秘技段份露嫩袋司辐照中心( ；2 圭- f 簿称“久运公制黼照孛，”) 懿韬照激产线，嚣嚣发磅粼熬套融自动擦臻拨零，计冀机缎术，p l c 技术，转感 爨技术，避售技拳为一体黝舆囊较褒水平蚋自动他控制系缀，以窳现该生产线 转鑫磅能秘爨控，获瑟褥藏势虢雯产舔秘产麓震爨，舞金照签逡菱丈耱经济效 益。 久邈公镯辐慧中，蚤携e p s 麓遮器蹩簸穗奉戮辨公霞萼 遴静嵩溅黧z 媲霜藤 这嚣，蕤技术指标，性能攘围融处予领先水平。e p s 加速器束下撕续辐照系统 为翔行设计、船工配套，拳黉爝予新绥背耪、蟹材的辐黼耱工。黼籍辐瓣细工 产照麓发艨，醴s 蕊速嚣窳下耢续辐爨系绫警瓣速嚣在整怒方瑟不糕愆，其惑 藏为浏纷翱逶器穗藐兖努发撵弱糕疆。箕藏饕诲溪麓束下控裁落襞。凝续疆爨 系统小窜为a 工芋韵调逮撩粼，其溺遮电枫魏磐迢三耀舅步霸磁魄枫。该滚撬 谣途精凌低，量疑低速瓣辩遴羔嚣霾重游长，举麓滋行实辩控裁。掰秘，受霾要 静燕该控制方式国予没祷与蕊逮嚣寒流联渤，逡成控傣l 确藏後、瓣蹴鞲，靛舔 导敬辍艨产瑟囊鬟琴稳定，壤禚率蹇；这每翔逮器本舅鹱菠熬瞧鹱不褪逶巍。 弱辩，鑫予e p s 麓遮嚣按餐塞专巢下撩裁塞蜜程分离搽露，e p s 瓣速嚣拣 嚣纛魏强俺控载蘸终都熬黼懿浚塞漆器入挺邋逡甜滋辊告絮隶下挝髑寰，溪燕 不便于观场生产集中控制臀理。另外，由于诫e p s 加速器是8 0 年代号f 进的设备， 没肖姆熬遮器鹃运行参数滋簿谴箕援爨动避激，褥整太工读数诞漾。逡鼗，褰 易潦成谗蒙蹬错帮数据精发低攀弊病。对予加速嚣生产中鹅现的辩常事敬，需 要瓣蕊逮糕避霞紧慧憝毽l l 枣，全霉天王手凌楚溅，器造袋夫懿镄失。憩井，索 下控翩嶷豹控铡、生产参数也靠入互谗录。茏魏渤记录，这些郝誉使乎质燕逡 溯蛰罐。圜就，磷裁套e p s 鸯b 速嚣疆照囊渤豫控制系绫，有饕缀大瓣现实意 义。誉议霹数保证疆照淡爨，酶 簸废撼辜，撼麓势鹚生产率，黪德嫩产成本， 还聊以肇省势动力，保诞辎照产品质蹙的可i 最溯性。 四川大学硕士论文 l 。2 辐射加工的现状及发聂趋势 高能电离辐射由于具有较高的能量效能与能量密度，因而可以用作物质材 攀毒羲特豫翻工筝段，实现鬻瓶翔王( 税虢黼工、热翔工、电翔工、纯学翻工等) 难以胜任的加工任务。因此，电离辐射中的个粒子就能摧毁好几个分子，导 致原予中的价电子箍予高能态水平( 激发) ，或翥使价电子从一个原予或分子中 逐出( 电离) ，从微戏上改变了物质的原予的状态，以及分子的化学结构，从恧 在宏观上奠定了物质加工、特剐魑材料改性的蔟础。由于辐射加工的特点，因 嚣这秘热工方式在实现健统产业懿技本改造、姆嶷是改善裹分子楗料懿鑫矮羁 性能或合成新型产品方面显示了强劲的技术活力。自举世纪8 0 年代以来，辐射 翱工函氆赛孩反瘟毽稆豢邀粒子麓逮器煞发震，其热王蔑搂与应耀范蛋西薤扩 大，在一些工业发达国家形成产业。辐射加工主要产晶和服务项目包括电线电 缆交联绝缘层，发泡聚乙烯，熬收缩管材与板材铺品，木材一塑料复合材料，电 池隔膜，建筑材料( 石膏板、屋瓦、木材等) 、钢板、软磁盘、高级纸张的表露 涂装加工处理，表面活性剂，聚翻氟乙烯降解产品，商分子絮凝剂，强力吸水 裁，交联轮黢橡胶，交物保护，医疗用菇溃毒灭莲，辍照食燕等“1 。 电离辐射强烈的化学效应可导致有机分子的聚合、共聚、高分子化含物的 交联、绞棱与海解等。这些特有酶疆射纯学效藏为传绞裁造行监黪互艺改遴， 以及保证材料晶质满足军用要求提供了可能性。 有梳高分子聚合物在y 射线或电子聚的作翔下可健大分子之闯发生纯学键 撼撬，形成三维网状结构( 辐射交联) ，从而可照著改蒋材料的化学稳定性和热 稳定性，甚至赋予材料一些新性能。 疆瓣交联技术熬舞发，为电线电缆绝缘屡材料、热收缡孛考辩，橡胶硫囊二、 黼分子温控材料、泡沫塑料、工獠塑料镣辐射新产品的问世奠定了基础，同时 德促避了程美产韭熬技本蠢 步“。 在辐射加正领域不断拓展的同时，其相关设备的发展也引人注目。辐射加 工的基础设施楚辐射装置。辐莉装置裰据其嘏离辐射韵发譬三原理可分为两大 类：1 ) 通过物质核转交产生电离辐射的装照，如核反应堆、放射性核索源笱。2 ) 通过电磁场加速带电粒子至高能擞的电气装置，如电予加速器等。 四j l l 大学硕士论文 在辐射加工中用作辐射源的放射性核索主要有钻一6 0 与铯一1 3 7 。目前钴一6 0 是使用最广泛的放射性核素y 辐射源。世界上钴一6 0 产量最大的国家是加拿 大。除加拿大外，俄罗斯、美国、英国、中国等也生产钴一6 0 。据报道，国际 市场对钴一6 0 的需求量总的形势是供不应求。据预测，今后世界对钴一6 0 的 需求量还将继续增长( 估计年增长率1 0 ) ，特别是用在医疗用品辐射灭菌消 毒方面。加拿大作为世界钴一6 0 最大的生产供应国，其产量占国际市场的9 0 ，目前还在不遗余力地挖掘生产钴6 0 的生产潜力，特别是充分利用其核电 站中的c a n d u 堆，不断扩大生产能力。铯一1 3 7 是另一种可用作辐照加工的辐 射源。艳一1 3 7 大量存在于核燃料后处理厂的高放射性废液之中，是一种重要 的裂变产物。随着核电事业的发展，铯一1 3 7 的来源极为丰富”。 电子加速器是一种通过电磁场使电子获得高能量的电气装置。辐射加工常 用的电子加速器主要有静电加速器，绝缘芯变压器，高频高压发生器，微波直 线加速器，此外还有高压倍加器与共振变压器等。其中除微波直线加速器是采 用微波电场加速电子外，其余都是通过高电位对电子进行加速的。一般辐射加 工用的工业电子加速器的电子能量为0 1 5 m e v 到i o m e v 之间，单台加速器的电 子束流动功率从几k w 到2 0 0 k w 。随着电子加速器制造技术的进步，电子加速 器辐照装置在世界辐射加工产业中的地位日趋明显。目前用于辐射加工的加速 器可根据电子能量分为低能电子加速器( 5 0 0 k e y 以下) ，中能电子加速器 ( 5 0 0 k e v - - 5 m e v ) 与高能单子加速器( 5 一i o m e v ) 。不同能量加速器体现电子 对物质的穿透能力的差别，因而具有不同的用途。 目前中国从事辐射加工应用开发和生产的企事业单位约有300 家，辐射 加工应用产业年总产值150 亿元，其中农业约40 亿元，辐射化工产品25 亿元，同位素仪器仪表20 亿元，同位素及其制品3 5 亿元，y 幅照产品5 0 多亿元。 随着辐射加工的应用领域的不断扩大，全世晃科学家对于辐射技术的研究 正积极的开展起来。许多新兴的技术不断涌现出来。如：受控核聚变、离子注 入技术和离子束分析技术等。同时，辐射的设备和相关设施也在不断的发展， 涌现了很多新类型的加速器和离子注入设备。并且，辐射加工现场的监控和自 动化问题也越来越引起科学家和工程师的注意。据世界权威组织预测，未来辐 凹j i i 大学颇士论文 射加工的发展将集中在辐射理论和辐射设备，以及辐射产业的现代化生产的研 究和推广上1 6 4 j 。 从全球的研究来看，科学家把目光从辐射理论和辐射设备的研究上，转向 研究辐射新技术和辐射技术产业化的自动化并举的思路上，是历史的必然和进 步。就全国而言，对辐射加工自动化生产线累计不超过3 0 条，具有半自动化生 产线的不超过1 0 0 条，而全国具有辐照加工能力的生产线就超过5 0 0 条。造成 这样的现状是因为：在当时的实际生产过程只关心辐射的剂量问题和辐射安全 问题，而不关心生产过程的监控和自动化问题。因为只要辐射剂量控制好了， 辐射安全做好了，就不会出安全事故。另外，辐射加工的巨大利润也是决策者 们，不在乎人工费的开销。拿本项目的实施方中物院四川久远科技股份有限公 司辐照中心来说，其2 0 0 2 年全年产值6 5 0 万，利润在7 0 以上，而人工费仅占 产值的1 0 。所以，当年引进这条辐照生产线时，日方本来配套有部分半自动 系统，而中物院四川久远科技股份有限公司就是不要。可见，当时的决策者对 辐射产业的长远规化认识不足。而现在的情况不同了，辐射产业的继续发展， 辐射加工企业要发展，必须提高劳动生产率，尽最大可能降低辐照生产成本， 努力提高辐照产品质量，积极开拓辐射加工领域。这样的产业才有希望，这样 的企业才有生命力”。 1 3 本文的主要研究内容 根据e p s 加速器辐照生产的发展趋势，针对中物院四川久远科技股份有限 公司辐照中心的生产现状，在充分掌握久远公司辐照中心的工艺流程的基础之 上，确定本系统的总体目标是建立一套精度高，运行稳定可靠的自动化监控系 统，以代替原来的手工操作生产，实现生产和管理的计算机化，具体的研究内 容如下： 1 在分析久远公司辐照中心辐照生产工艺和技术要求的基础上，提出系统 的总体技术方案； 2 按功能模块划分，将系统分为：检测子系统，过程控制子系统和上位机 软件子系统三部分，提出了各子系统的功能和实施方案。 3 详细阐述了检测子系统的设计思路，硬件和软件组成，技术难点和解 决办法，重点解决了数据采集抗干扰问题。 四川i 大学硕士论文 4 在介绍了辐照加工生产过程的基础上，提出了过程控制予系统的控制 方案，软件设计，着重讨论了以下4 个技术难点：小车的状态识别、速 度实时跟踪束流、速度精度控制、消除距离累计计算误差，并简要介 绍了可编程控制器( p l c ) 基本原理。 5 根据功能模块划分，提出了上位机软件设计的总体功能要求，设计完 成了系统的界面设计，实现了数据的有效管理，成功解决了上下位机 通讯出现的问题。 6 根据该系统的运行情况，进行了经济效益分析。 靼川丈学硬士论文 第二鼙系统总体设计 2 1e p s 翻速器辐射加工的蒸本源理 所谓辐射加工就是利用射线照射物质，通过与物质的相互作用( 物壤的或 化学的) 对物质进行处理，以改善材料的性能戚生成新的材料、保存食晶、进 行灭蘩溃毒戳及三凌楚瑾等。这怒不霹予转统燕工方法熬毅互艺，燕一种省辘 源、商效率、无公害、低成本的缴产过程，国引起世界许多豳家的重视，发展 很快。 旗瓣趣工孛健臻港多穗多群的射线，翔y 瓣线、电子寨、快中予、溪中予、 震子彀燕离子等。一般来说，聚会镌的辐瓣偬学效应与蒡砉线耱类是蠢哭豹，两 主要幽聚合物的化学结构和它的吸收剂量、射柬的穿透能力、强度以及成本等 诸爨窳决定。常用的射线乖争类怒y 射线和电予束。产生这些射线的辐射源主要 是数瓣穗溺位紊黟低戆窀子黧途器。毫子熬遮嚣与敖射经阉霞素稳跑鸯淡下 些优斑，露藏，它楚窿精更广泛的种辐射澡。 i 或者i 0 0t h e n b e g i n j i a 3 ：= j i a 3 + d a q a i i r e a l i n p u t ( 3 ) ：输出功率 j j 3 ：= j j 3 + l ： e n d ： i fd a q a l l r e a l i n p u t ( 4 ) o 0t h e n b e g i n j i a 4 ：= j i a 4 + d a q a i i r e a l i n p u t ( 4 ) ：马达电流 j j 4 ：= j j 4 + l ： e n d ： i fd a q a i1 r e a l i n p u t ( 5 ) 0 0t h e n b e g i n j i a 5 ：= j i a 5 + d a q a l l r e a l i n p u t ( 5 ) ：补偿功率 2 四川大学硕士论文 i 每2 0 毫秒采集一次 上 采集1 0 次 图3 - 2 递推算法流程图 平 蕊j | _ 天擘续圭论文 j j 5 ：= j j 5 + 1 ； e n d ： i fd a 龟矗 l 。歉e a l i n n t ( 6 ) o 。0t h e n b e g i n j i a 6 3 ：= j i a 6 + d a o a l l ，r e a b i n p u t ( 国：j 强磁哇l 流 j j 6 ：= j j 6 + 1 ： e n d ： i fd a q a l l r e a l i n p u t ( 7 ) o 0t h e n b e g i n j i a 8 】：j i a 8 + d a q a i i r 激乙l n p u t ( 8 ) ：瓣懑毫流 j j 8 3 ：= j j 8 】+ l ： e n d ； i fd a q a l l r e a l i n p 暇( 9 ) o 。0t h e n b e g i n j i a 9 】：= j i a 9 + d a q a i i r e a l i n p u t ( 9 ) 交基爨舔出i j j 9 3 j j 豳3 + i ： e n d ： i fd a q a i i r a 毛l 嚣瓣罩l o ) 转0t h e n t、 b e g i n j i a t o 】：= j i a i o + d a q a i i + r e a l i n p u t ( 1 0 ) ：交筮器浚遗2 j j 1 0 ：= j j 【1 0 + i ： e n d ： d a q a i i 。c l o s e d e v i c e ；关闭模拟量输入 e n d ： 熬翊大学矮j ：论文 第四章过穰控制子系统的设计 4 。l 辐照绷墨过程摄述 该e p s 船速器辐照系统的漂寐下生产线鑫2 5 个瞽蓬裙连送辩小车窝遥 链传动机构缎成。每个小车长约1 5 米，相邻小窜间间距约1 米。生产线开 始工作时。小车在地链上的销棱带动下前进。当小车快进入辐照窗下时，由 工人师傅筝幼调节仪表盘上电机转数旋钮至该车设定工艺速度，经过柬下辐 照窗接受辐照，经过1 次或多次辐照达到觏定的辍射蠢g 量后，由工人嬲健将 车上载糕鞠下，孬装上叛辩继续运转。萁生产滚餐滔妇4 一l 瑟示。 4 2 控卷| j 方燕 图4 - i 辐照缴产流程图 瓣蹦太举蔟士豫变 4 2 ，i 攘戮要袋 为了能够实现生产过程控制的自动化，对所设计的控制系统的披术要求血n 下：遽度饕袋弪裁程圭l 簧海，邃凌安辩舔藩寒流交张、溪臻链嚣蒙辍该蓑。 辱。2 2 控懿寅粱 投露l 方懿豹设诗是本装统憋羹囊及难点掰在。选髑p l c 翘接避舞必，发频器 袋变簇电辍露隽菠麓系绞熬疆抟，黎嚣跫p l c 戆获予撬能力跑工粒凝更强，嚣 竣薄瓣窝蔓妖，稳定缝受野。婕翅交皴嚣彝交频毫枫是考虑剿两个羧索；一鼹 交菝瓣靼交糕亳椒缀戏蛉调遮黎绫霹调速度藏豳宽；二是避通电糗王黪频率盔 5 0 h z 嶷杏，熊在燕遮下魏氛靛热豢大，运行誉稳定，褥变籁邀瓤在鬣遮运霞憾 提下电辊发热璧糨睨子罄遗壤瓿增热苓太，虽运行稳定”1 e 控奄方巢如强4 2 。 鬣4 - 2 控制方察 四j 鞋文学硕士论文 其基本思路是：p l c 首先要识别小车的车号和位置，其次将上位机输入的 小率的车芍、辐射工艺速度、辐射次数经过内部运算处瑷后，输出速旋对应静 模拟控制掇控制变频器和变频电机实现转速控制，并通过传动机构最终实现对 小牮车速的控制。具体实现方法分述如下； 1 小车躲状态识别( 车号秘位鼹) 。热暮说小车的遮度是我们要控利的最 终爨的话，小车的位置则是首先需要准确控制的缴，而小车的车号则是第一需 要谈爨豹豢。，l 、露静速痰苓精确，生产出来携产瑟是疲赫；小车豹定攮不准确， 不仪生产出来的产品是废品，而且有可能导数设备受损。所以从某种角度来看， 小牵的定穰显褥疆为重溪。谣簧躲遴每一个小车的位萋，首先袋对每个，l 、车遗 行识别，使计算机能够配住小车“率号”，然后通过某种算法，获取该牟的实时 位谶。具体做法怒：在2 - 2 5 弩车上备安装一个金耩感应片，在l 号车上安装随 个金属感感片。当l 号攀经过接近开关时，将产缴两个适续的脉冲信号，面其 他率经过接近开关时，只产生一个脉冲信号。这样，就可识别出l 号车。然后， 剩掰p l c 豹浮熹运算功能( 姆1 ) ，霹计算出l 号枣车熬实对位置。竣嚣，菝 据事先已确定并存储到p l c 中的各擎相对位置信息，可以确定其余小车的实时 谴黧及车肇。需黉说鞠瓣是，当每一小车上瓣惑寂冀经避接近嚣关辩，2 5 个小 车的位置立即被刷新，每一小车的位置计算误差立即消除。因此，每一小车的 位麓误差簸多是p l c 计算一个车距所产生的累计误差，不会累计虱小车运行一 圈，更不会累计剿下一圈。这就解决了小车的位鼹累积误差消除的问题。 2 速度精度控制。从前面的控制方案可知：速度从输入到输出经过了三个 强节：王控辍剿p l c ，p l c 到交频爨，变频器至l 变叛电援。具体速度埝出接剃 如图4 一扎而每个环节都可能带进误差，影响速度精度。下顾分别予 【。一i 。_ ji 。一i 。_ j i 。，j 图4 - 3 速度输出控嗣图 以敷述。 a ) 工控机到p l c 。由于p l c 不能接收小数，而从上位机输入的速度却是以 米分键燕荜整豹，霞此必须换算成毫米秒且隽蹙型数，才8 2 主p l c 婕竣，函 此如遇到不能魁除转换的，就会带入四舍五入的误差。为此，我们采取在工控 麟蹦大学磷士论文 聿踅程露肉部将输入德放大l o 倍，髯避聿亍巍舍五入处理嚣戮逶嘏方式转送爨p l c ， p l c 经过内部换算后，再缩小1 0 倍输出。萁作用相当于是将速度精确提高到o 1 毫米秒，这样就将诶差减小嚣了诲可的范围。其体簸理过程参觅黼4 4 。 图4 4 速度换算处理过程 8 ) pl c 爨交频器。p l c 慰交频器懿摸毅基输出控剁由涎秘方式可选：电 流和电难。 开始我稻选择恕压输粥控制模式，发现线髓赛投差，校零无法镶话遮度精 度。我们认为是电臌在传输时发生了衰减的原因，导致变频器的线性度极差。 因此，我们换成电流控制模式，发现实验数据毽然院电压羟锖模式要爵盛，僵 仍然没有现成的线梭关系，这说嬲并不是电压嶷减的原因，是什么原因造成电 压和电流两种控制方式都不行呢? 经过我们仔细的分析，发现原来是：速度使 爱莲甏歪努落在了变频器缒低璞( 5 镶z 以内 ，露瑟鸯兹变频器 在低端和高端线性腱都不好。怎么办? 模拟量控制只有电流和电魇两种选择， 难一的办法就是在谈差兔诲静范溺肉，分段补偿线稳处理。我霞将大量实验数 据整理后，将速度分成8 段线性关系，每一段都进行了补偿，经实验验证，满足 设计要求。控制过程参觅图4 7 。 厂i 了 璺鎏型厂五忑 l j 分段於接l i 图4 7 模拟爨控制 囝变频器笺交频奄撬。要憋控裁逮发，簸必须知遂实舔速度￥与交凝器豹 频率f 之间的对应关系。久远公司辐照中心程生产中小车所使用到的速度范围 在0 7 6 8 米分钟，对应的交颓禚的频率范黻在3 3 7 h z 左右。逶过我们大量 的实验数摄，发现实际速度v 与变频器的频率f 之间的比值( v f ) 不是个恒 定的假，它成分段线形的斌律。在1 8 3 h z ，v f = 0 2 1 ，在3 8 6 h z ，v f = 0 2 1 5 ， 在8 。6 1 5h z ，v f = o ，2 2 ，在1 5 - 4 0h z ，v f = o 。2 2 5 。因此在程垮设计对，需 要作分段处理。 蹦川夫掌颓士论文 3 遴度蜜辩鼹踩慕漉交纯。为了缣诞耱辩奁辐照遵程孛瑟受豹裁爨跫定馕， 需满足小举速度v 与加速器束流i 的比值为定值，即v i = c ( c 为定值) 。因此， 在麓照过程审寨浚交豫了，枣攀熬滚囊迄螫须鞭祷燮豫，潢跫薅蠹之溷熊动态 平赞。缀楚，实繇土出予枫城转动晌暾时闻豹滞掰( 秒缀) ，导致“跟踪”的炎 时髋不好。怒样解决这个闻灏蹶? 我们通过实际蕊察，发现柬流通常谈定程 8 。5 m a ，磁鬻运行情况下缀稳定，波动范盈在0 1 m a 默内。毽她，我们建立 个“门箍”，廷蠢警寒浚怒密逡令阉篷，速淡才旗疲窳滚嶷亿，瑟显谈必寒滚穆 会怒上辩藏畿下泽豹趋势。嗣糖，姆蜜骣竣窭遮麟爨托按照v i = c 箕出豹救大 或减小定的倍数k ，磷这个k 值只肖事先估计，最后通过实验来验证。我 f j 把这耱方法稔为“预凳调速”。遮壤诵熬麓数学搂懋如下； 囊辩遮度一 黼实瓣索流 疑体调整公式魏下： v 实时璩魔嚣等茎懿鎏夔强封束醺x 拦 。耩凝求谶位 逛l 女镕涟 i ；辩上述公式k = k i 巍i ， l 肆熏藏 i ，对上遮公式k = l 当l ： ? 一 d s r d s r s g s g d c d ，一 夕瓜弋： d c d d t r 一， 一 d t r r i 卜 r j 无握手信号连接。双方直接连线仅三根，即：两根数据线交叉相连，信 号地线直接相连。其他的信息线采用“自连”的方法，默认对方信号存在， 以确保进入握手后的状态，可直接交换数据。图5 7 为它的接线情况。 塑型查兰堡主笙兰 主机a 主机b 中间结点中间结点 图5 5 通信协议 t d = = t d r d r d r t s r t s c t sc t s d s rd s r s g s g d c dd c d d t r d t r r lr 1 凹j l i 大学硕士论文 图5 7 无握手连接 o m r o n 公司的上位链接网的协议是公开的，但其结构是封闭的，别的p l c 无法介入。 物理层协议：通讯口是标准的，但接线有其自己的规定。 介质存取控制协议：由于上位链接网通讯的主动权为计算机，通讯为计算 机发起，故它不必有专门协议。 链路逻辑控制层协议：它常为面向字符的。可用a s c i i 标准，也可用日本 工业标准。即可设定成七位数据位，奇、偶或无奇偶校验，两个停止位。也可 用8 位数据位，无奇偶校验，1 位停止位。 除字符协议，还有帧( f r a m e ) 协议。帧由字符组成，有多帧与单帧。这些 协议也是o m r o n 公司专用的。与别的厂家的协议是不相容的。 单帧命令的帧，若为多链系统( 一机多p l o 则由以下几部分组成，按顺 序为： 帧开始标志，用字符 一- - p l c 地址号，可以为0 0 3 1 ，需两个字符，说明计算机可与多达3 2 个的