基于PLC的离子源气体调节控制系统设计 报告人： 周德泰 中国科学院近代物理研究所.

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1 基于PLC的离子源气体调节控制系统设计 报告人： 周德泰 中国科学院近代物理研究所

2 报告内容（3部分） 前言 内容 1.总体结构 2.硬件设计 3.软件设计 结语

3 一、前言 离子源系统产生需要加速的带电粒子。
主要包括：离子源（IS）、微波组件、气体管理系统（Gas Handling System）和离子源引出系统等。 气体管理系统：气体流量调节器，精密针阀等，该装置固定在气体集合管装置里。 进入离子源气体的流量影响束流的强度，因此，正常时气体流量设置在一个固定值。提高气体利用率，可节省被电离气体的消耗量，气体利用率低，则会影响加速器的真空度。离子源气体的分子结构是影响电离效率、离子束的发散度和离子源阴极使用寿命等的重要因素。 气体控制系统的作用是选择离子源气体种类并使气体保持稳定的流量。

4 一、前言 在工业控制中，可编程控制器（PLC）由于控制灵活、可靠性高、抗干扰能力强、体积小、使用方便等优点而得到了广泛的应用，己经成为现代工业控制的主要技术平台之一。 为了实现对离子源气体的精确控制，采用三菱公司的FX3u可编程控制器作为核心，控制两台伺服电机，实现高精度控制。其中一台伺服电机实现工作气体调节，另一台伺服电机完成支撑气体调节。 人机交互界面：采用VC设计，能够有效的监控设备的运行状况、显示电机当前位置以及修改系统参数。

5 二、内容 （一）总体结构 支撑气体+工作气体（两套伺服） 运动控制：PLC+伺服放大器+伺服电机 系统结构图

6 二、内容 （二）硬件设计 FX3u系列三菱PLC是第三代微型可编程控制器 FX3u-16M RS-422通信接口
可编程控制器可以向伺服电机、步进电机等输出脉冲信号， 从而进行定位控制。 脉冲频率高的时候， 电机转得快；脉冲数多的时候， 电机转得多。 用脉冲频率、脉冲数来设定定位对象（工件）的移动速度或者移动量。

7 二、内容 （二）硬件设计 使用FX3U可编程控制器（晶体管输出）的通用输出，可以进行最大3轴的定位控制。
连接高速输出特殊适配器FX3U-2HSY-ADP，连接1台时可以进行2轴定位控制；连接2台时可以进行4轴定位控制。 使用FX3U可编程控制器的定位指令（应用指令）进行定位控制。 FX3U可编程控制器（晶体管输出）的通用输出可以输出100kHz的脉冲串（集电极开路方式）。 FX3U-2HSY-ADP可以输出200kHz的脉冲串（差动驱动方式）。 性能规格

8 二、内容 （三）软件设计 三菱PLC的编程软件：GX Developer，支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言。
该系统中采用梯形图完成了相对位置控制。 DDRVI指令实现了相对位置控制。DDRVI为连续执行型32位指令，D0设定输出的脉冲数，D2设定输出的脉冲频率，Y0指输出脉冲的输出端，Y4指旋转方向信号的输出端。Y4=ON时，电机正转，Y4=OFF时，电机反转。 人机交互界面采用VC开发平台。 运行界面

9 二、内容 （三）软件设计 指令格式 16位指令DRVI 设定数据 32位指令DDRVI
1. 设定范围：16位运算时， -32,768～+32,767 32位运算时， -999,999～+999,999 2. 设定范围：16位运算时， 10～32,767(Hz) 32位运算时,基本单元（晶体管输出）10～100,000(Hz)

10 二、内容 （三）软件设计 可以通过可编程控制器上设计的各种LED的亮灯状况来确认大概的运行情况。
可以通过特殊数据寄存器、特殊辅助继电器等远程监测运行状态。 如： D8350当前值寄存器 M8340脉冲输出中监控 （BUSY/READY）

11 三、结语 该系统自2013年安装调试完成后，经过长期的工作运行，能够实现对离子源气体的精度控制，有效的监视设备的运行状况、显示电机当前位置以及系统参数，完全达到了设计要求。 伺服控制系统 现场机柜安装

12 三、结语 该系统性能稳定、维护方便、操作使用简单，可广泛应用于加速器或者其它领域的运动控制系统中。 狭缝伺服控制系统

13 谢谢各位老师！