CSR真空系统连锁保护与控制实现.doc

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1、-CSR真空系统的连锁保护与控制实现作者：湖北安全生产信息网  来源：湖北安全生产信息网  发布时间：2007-7-2317:28:17减小字体增大字体轻轻一点，立刻拥有一本安全工具书！        收藏本篇文章，方便以后查看摘　要：采用了当前先进的嵌入式芯片技术，介绍了一种基于微控制器MSP430F149的控制模块。并基于工程实际，着重介绍了模块的设计思想、实现的功能、硬件电路的设计、软件的设计。模块的控制核心为微控制器，使用C430语言编程。该模块具有适应性与灵活性强、精度高、使用方便等优点，现已成功应用于CSR真空连锁保护控制系统中，该模块对其他领域的

2、控制也有较大的参考价值。关键词：MSP430F149，控制模块, 真空系统，连锁保护    国家“九•五”重大科学工程兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR ), 它包括主环、实验环、RIB 分离线和注入线, 能提供直到U92+ 的全剥离重离子束。在长约为500m、平均直径为Ф250mm 的真空系统中, 安装有真空获得设备(分子泵、溅射离子泵、钛升华泵)，真空测量设备(冷、热阴极放电真空规管、质谱计、真空计)，超高真空全金属阀门（插板阀、快阀）等。2004年12月，经国际专家组现场测试，HIRFL-CSR主环实测的平均真空度为5.35×10-12mba

3、r (包括电子冷却装置)。HIRFL-CSR运行时, 超高真空系统任何一处束流线发生真空故障就会造成束流丢失、仪器设备损坏、加速器停运的严重后果。因此加速器必须具有响应速度快、安全可靠的真空连锁保护控制系统。1  真空控制系统    控制系统的核心是自主设计的可以兼容各种真空计,真空泵和控制超高真空全金属阀门的基于MSP430F149的控制模块VAC400。每个模块连接一台真空计和相应位置连锁保护的真空阀门，或者一台真空泵，用来采集它们的模拟/数字量和状态码，数据经RS-485串行总线上传到中央控制机进行在线监视/显示，并把中央控制机发送来的测控命令直接作用于

4、真空计，电源或电磁阀，完成巡检测控。每个VAC400都有一个唯一的标识码（或地址）， 每次通信周期中，只容许一个下位机与上位机通讯，通讯连接采用握手方式, ADC采集的数据不断自动更新并发送给上位机读出显示。VAC400与真空计通信速率为 57600bps。INTRANET用户通过访问上位机来实现对特定真空计特定功能的操作。      真空设备状态自动发送给中央控制机显示的内容如下：    与真空测量规管连接的各种真空计：数据显示、正常、故障    与真空计连接的气动插板阀: 开、关、运行状态.---    与真空计连接的快阀: 开、关、运行状态    用控制

5、命令查询显示的内容：    质谱计: 正常、故障、数据显示    离子泵: 正常、故障、离子流、高压    例如：控制系统采集真空计和相应位置气动插板阀的状态，自动发送给中央控制机的数据为  CSRVA20VG01:3.8E-12mbar  CSRVA20VV01 1(其中,CSRVA20VG01表示真空计编号，3.8E-12mbar为该处真空度数值，CSRVA20VV01是与真空计连锁保护控制的真空阀门编号，1表示真空阀门状态为开，此时控制界面绿灯亮) 。真空控制系统实现了各种真空设备保持手动和自动两种操作功能。设备既可就地操作, 又能远距离遥控操作。2  

6、真空系统连锁保护与控制    真空控制系统应使各设备在发生事故，或由于某种原因使真空度降到某一数值时，能够自动保护，真空联锁保护与控制系统的控制要点如下：    （1）当加速器停止运行时，真空阀门关闭。在控制系统中，设此状态为初始状态和默认状态。    （2）加速器运行以前，需要打开全部阀门。中央控制机发送阀门打开操作命令，例如：^a44o441~，其中命令数据帧以‘^’为开始接收命令中断标志位，以‘~’为结束标志位；a为模块地址号，o为开阀门标志位；其他数字为通道子地址或者各种不同仪器设备的编号。    （3）当真空度低于1.0E-8mbar时，停止束流注入

7、，关闭气动插板阀。当控制模块读回的真空度数值低于1.0E-8mbar，模块立即会自动执行保护程序关闭阀门，同步返回阀门状态0，并向控制中心报警。系统的响应速度是真空系统连锁保护和控制的关键。采用MSP430F149,每个指令周期的平均执行时间为150ns，每1K二进制语句的执行时间约需150µs，整个控制响应的时间约需要1ms，快阀的关闭时间需要10-20ms,气动插板阀门关闭时间需要1000ms-2000ms,所以以MSP430F149微处理器为核心的控制系统完全可以满足真空连锁保护和控制的要求。    （4）当真空度低于1.0E-8mbar，自动快速关闭气

8、动插板阀以后，为防止真空度波动而引起的