江苏西门子PLC代理

  激光惯性约束核聚变是中国工程物理研究院承担的科学研究项目，其目标是利用强激光轰击氘氚靶丸，产生受控惯性约束核聚变而释放出聚变能。其中原型装置靶场光电控制系统是保证多路激光束jingque引导、投射、基频倍频、jingque聚焦的重要组成部分。它首先需要根据靶场反射光路的实际情况自动调整投射和引导反射镜的姿态完成激光的准直引导，然后控制三倍频晶体的匹配角使打靶激光能够按佳角度入射到KDP晶体中，后jingque修正聚焦透镜的离焦量将激光的焦斑调整到坐标系的基准点。系统要求的设计精度非常高，由靶场瞄准定位控制系统所引入的误差不超过10μm，并且运动机构多且分散，对控制及监控系统在设计理论和技术方案实施方面都提出了很高的要求。适应这种控制要求的系统，一般称之为集散控制系统(DCS，Dist曲uted Control System)。PLC以其特有的高可靠性和不断增强的功能，使它在集散中发挥着越来越重要的作用，并且有取代专用Dcs控制器的趋势。

1 控制系统的功能和结构

    根据物理实验的要求，原型装置的靶场系统需要将12束激光从真空靶室的上方和下方以一定的角度射入真空靶室并经三倍频器、聚焦透镜jingque引导至靶点(激光在靶场将依次经过大口径高精度反射镜架模块、终端光学组件模块)。以此为基础，针对核聚变的前沿性物理问题展开探索性实验研究。

    光学组件运动控制系统包括反射镜架模块与终端光学组件模块两大部分，共同调节12束激光准直至物理实验靶的指定位置。图1给出了控制系统的结构框图。运动控制系统的设计功能是，“本地控制”工控机(IPC)根据“远程集中控制”系统的指令完成各个光路的准直调节，状态监控，参数和重要数据记录等工作，从而为激光发射做准备。

图1 系统结构框图

    由于控制电机数量较多(48台伺服电机和48台真空步进电机)，而且空间位置分散，因此光学组件控制及监测系统采用了分布式控制技术，通过工业控制网络组成先进的过程控制系统和实时、可靠的监控系统。由上位监控计算机对系统进行全面的监控和管理；由安装在现场的48台日本松下公司型号为FP-e的PLC控制器作为下位控制器与现场电气设备和执行机构直接连接，执行可靠、有效、具体的分散控制。系统的上位IPC与现场的各PLC控制器距离通常较远，为保证系统的可靠性，采用RS485标准总线网络进行数据传输，这样就构成了分布式控制网络。由于采用了网络拓扑结构，系统扩充非常方便灵活，可适用不同规模系统的控制要求。

    系统的控制器和执行机构较多，因此，在设计控制箱时采用了模块化的设计思想。每路激光的控制由8个运动轴单元构成：引导反射镜俯仰轴和侧摆轴，投射反射镜俯仰轴和侧摆轴，倍频器俯仰轴、侧摆轴和滚动轴，以及透镜移动轴。每路激光的电机控制集中在两个控制箱中，分别称作反射镜架控制箱与终端光学组件控制箱，作为分布式控制网络的终端。每一个运动轴的控制由PLC、驱动器、电机、通讯适配器等组成.各控制箱与工控机之间同RS485总线进行信息传递系统的硬件配置如图2所示。工控机将位置指令发送给PLC，经驱动器功率放大后由电机带动精密丝杠螺母副驱动反射镜及终端光学组件运动。各运动坐标的极限位置由接近开关检测，以开关量信号形式输入PLC进行处理.各光路反射镜、倍频器和透镜的调整电机可同时工作。

图2 控制系统硬件配置示意图