組合移動(dòng)式鈷-60集裝箱檢查控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者：北京清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院（100084）黃毅斌 向新程 張玉愛(ài) 來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 摘要：簡(jiǎn)述了基于profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的plc的特點(diǎn)，并詳細(xì)介紹了組合移動(dòng)式鈷-60集裝箱檢查控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)以及所完成的功能。 關(guān)鍵詞：鈷-60集裝箱檢查控制系統(tǒng) plc profibus現(xiàn)場(chǎng)總線 清華大學(xué)核研院繼研制成功固定式（tcf-scan）和車載移動(dòng)式（tcm-scan）鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)之后，又成功研制了組合移動(dòng)式（tcr-scan）鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)。組合移動(dòng)式鈷-60集裝檢查系統(tǒng)將輻射源、探測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成移動(dòng)探測(cè)架——移動(dòng)門(mén)架，在地面鋪設(shè)的導(dǎo)軌上移動(dòng)，整套系統(tǒng)可安裝在可拆裝式或永久性的建筑物中。它取消了集裝箱運(yùn)輸卡車拖動(dòng)系統(tǒng)，從而更加經(jīng)濟(jì)便捷。組合移動(dòng)式鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)為了能適應(yīng)可拆裝性，并能工作在條件相對(duì)惡劣的陸路邊境口岸，對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性有更高的要求。 profibus現(xiàn)場(chǎng)總線是近年來(lái)國(guó)際上最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線，也是目前數(shù)據(jù)傳輸率最快的一種現(xiàn)場(chǎng)總線（傳輸率可達(dá)12m波特），在很多領(lǐng)域內(nèi)有廣泛的應(yīng)用。因此，在組合移動(dòng)多鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)中采用基于profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的西門(mén)子公司plc產(chǎn)品設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。 1 plc簡(jiǎn)介 可編程邏輯控制器（plc）是二十世紀(jì)八十年代發(fā)展起來(lái)的新一代工業(yè)控制裝置，是自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專門(mén)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。由于控制對(duì)象的復(fù)雜性、使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行的長(zhǎng)期連續(xù)性，使plc在設(shè)計(jì)上有自己明顯的特點(diǎn)：可靠性高、適應(yīng)性廣、具有通信功能、編程方便、結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)場(chǎng)集散控制系統(tǒng)中，plc已經(jīng)成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用極為廣泛。 德國(guó)西門(mén)子公司的simatic s7-200系列和s7-300系列plc具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、指令集豐富、運(yùn)行速度快、易于掌握、操作便捷、內(nèi)置集成功能豐富、實(shí)時(shí)性好、通訊能力強(qiáng)、擴(kuò)展模塊豐富的優(yōu)點(diǎn)，適用于許多場(chǎng)合的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)利用γ射線與物質(zhì)相互作用的原理對(duì)大型集裝箱進(jìn)行不開(kāi)箱檢查，是打擊走私和防止恐怖活動(dòng)的有力武器。從移動(dòng)式鈷-60工業(yè)γ照相機(jī)輻射源發(fā)射出的γ射線束穿過(guò)被檢測(cè)物體后，進(jìn)入陣列探測(cè)器轉(zhuǎn)化為與射線強(qiáng)度成正比的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大，并進(jìn)行a/d變換后送到數(shù)據(jù)采集機(jī)，得到被檢測(cè)物體的二維投影圖像。再把得到的被檢測(cè)物體圖像傳送到圖像服務(wù)器和圖像檢查系統(tǒng)，由海關(guān)檢查人員對(duì)圖像進(jìn)行分析處理。 組合移動(dòng)式鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)與固定式鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)最大的區(qū)別是被檢查集裝箱不動(dòng)，通過(guò)安裝有整套輻射測(cè)裝置的移動(dòng)門(mén)架在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)完成檢查過(guò)程。整個(gè)控制系統(tǒng)圖1所示，可以分為以下幾個(gè)主要部分：①移動(dòng)門(mén)架，安裝有限列探測(cè)器及空調(diào)保溫系統(tǒng)；②數(shù)據(jù)采集柜，安裝有前放電路、a/d變換電路等電子學(xué)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集機(jī)；③輻射源室，有輻射源、快門(mén)、安全取鎖機(jī)構(gòu)；④門(mén)架控制柜；⑤就地控制臺(tái)；⑥主控臺(tái)，作為集裝箱檢查系統(tǒng)的主操作臺(tái)，安裝有操作按鈕與指示燈，并有一臺(tái)工控機(jī)做系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備。 完成控制功能的plc分別安裝在主控臺(tái)與門(mén)架控制柜中。主控臺(tái)安裝有一個(gè)s7-300系列的s7-315-2dp作為主站，帶有3個(gè)s7-200系列的s7-215-dp和1個(gè)pp17，共4個(gè)從站。其中pp17是西門(mén)子公司新推出的一款帶按鈕與指示燈的模塊，設(shè)計(jì)緊湊，把cpu、按鈕、指示燈集成在一起作為s7-315的一個(gè)從站，省去了外轉(zhuǎn)帳開(kāi)關(guān)按鈕、指示燈的安裝與大量的接線，同時(shí)提高了可靠性與穩(wěn)定性，主控臺(tái)的所有操作都通過(guò)它來(lái)完成。其它3個(gè)s7-215-dp從站分別為：①采集機(jī)控制單元，增加了3個(gè)模擬信號(hào)采集模塊，完成圖像數(shù)據(jù)采集啟?？刂婆c環(huán)境溫度、輻射劑量的采集；②起點(diǎn)控制單元，完成起點(diǎn)的道桿、指示燈的控制；③終點(diǎn)控制單元，完成終點(diǎn)道桿、指示燈的控制。門(mén)架控制柜安裝有一個(gè)s7-300系列