论文摘要
兰州重离子研究装置（HIRFL-CSR）主要由注入器SFC和主加速器SSC以及冷却储存环CSR三部分组成,能提供多能量、多种类的离子束流。随着核物理放射性束流线（RIBLL）和国家九五重点大科学工程冷却存储环（CSR）的建成与实验开展,对HIRFL束流的强度和品质提出了较高的要求,为此研制了一台新的高频聚束器NB2,并安装在SFC和SSC两者之间的束运线上,使之起到改善束流品质的重要作用。聚束器NB2主要由提供能量的高频发射机和对离子速度产生调制的高频谐振腔两大部分组成。相应的其控制系统也分为发射机控制和谐振腔控制两部分。发射机控制主要完成设备的开关机操作、状态监视、参数调节和连锁保护等功能；谐振腔控制主要完成腔体电机的拖动控制、频率调节和连锁保护等功能。整个控制系统采用西门子可编程控制器S7-300PLC为现场控制器,主要执行机构为伦次9300EP伺服电机,再基于PROFIBUS现场总线完成现场控制网络的构建,通过以太网接入就近的交换机,实现与中控室工控机的数据通信,完成聚束器NB2的状态监控和远程控制。系统的软件设计主要以嵌入式软件为主,分为S7-300PLC在STEP7开发环境下的控制程序设计现场触摸屏TP270在ProTool环境下的人机接口HMI软件设计,伺服电机在GlobalDRIVER环境下的驱动器参数配置,以及上位工控机在WinCC环境下的远程人机接口HMI软件设计四部分。首先,该软件设计依照软件工程的思想,充分利用软件工程的技术手段UML（统一建模语言）以及Rational Rose建模工具,以结构化程序设计和而向对象设计的方法对用户需求和PLC控制系统进行了分析和设计。在复杂系统的开发中,系统设计具有较大难度,事先设置好项目成本和项目进度,分析控制系统的意义和设计功能需求模型,借助UML等辅助工具,采用用例图来描述其中的各种用户需求,可以起到事半协倍的良好效果,对PLC控制系统的实践具有很好的指导意义。同时,采用了工业控制上成熟、通用的软件组态技术、现场总线技术和电机控制理论。人机界面友善直观,操作简单可靠；通信快捷有效；并能通过远程桌面进行遥控和监视。现场控制器抗干扰能力强、运行稳定、易于日常维护；整个系统完全适应强电场、强磁场、强地线干扰的现场环境,有效地保证了系统的长期可靠性和稳定性,缩短了开发周期,简化了设计和调试难度。目前该系统在完成现场调试后已经投入在线运行,使得工作人员远离现场恶劣的工作环境。