組合移動式鈷-60集裝箱檢查控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

作者：北京清華大學核能技術設計研究院（100084）黃毅斌 向新程 張玉愛 來源：《電子技術應用》 摘要：簡述了基于profibus現(xiàn)場總線技術的plc的特點，并詳細介紹了組合移動式鈷-60集裝箱檢查控制系統(tǒng)的硬件結構、軟件設計以及所完成的功能。 關鍵詞：鈷-60集裝箱檢查控制系統(tǒng) plc profibus現(xiàn)場總線 清華大學核研院繼研制成功固定式（tcf-scan）和車載移動式（tcm-scan）鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)之后，又成功研制了組合移動式（tcr-scan）鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)。組合移動式鈷-60集裝檢查系統(tǒng)將輻射源、探測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成移動探測架——移動門架，在地面鋪設的導軌上移動，整套系統(tǒng)可安裝在可拆裝式或永久性的建筑物中。它取消了集裝箱運輸卡車拖動系統(tǒng)，從而更加經濟便捷。組合移動式鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)為了能適應可拆裝性，并能工作在條件相對惡劣的陸路邊境口岸，對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性有更高的要求。 profibus現(xiàn)場總線是近年來國際上最為流行的現(xiàn)場總線，也是目前數(shù)據(jù)傳輸率最快的一種現(xiàn)場總線（傳輸率可達12m波特），在很多領域內有廣泛的應用。因此，在組合移動多鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)中采用基于profibus現(xiàn)場總線技術的西門子公司plc產品設計其控制系統(tǒng)。 1 plc簡介 可編程邏輯控制器（plc）是二十世紀八十年代發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機和通信技術相結合的產物，是一種專門用于工業(yè)生產過程控制的現(xiàn)場設備。由于控制對象的復雜性、使用環(huán)境的特殊性和運行的長期連續(xù)性，使plc在設計上有自己明顯的特點：可靠性高、適應性廣、具有通信功能、編程方便、結構模塊化。在現(xiàn)場集散控制系統(tǒng)中，plc已經成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領域中應用極為廣泛。 德國西門子公司的simatic s7-200系列和s7-300系列plc具有可靠性高、抗干擾能力強、指令集豐富、運行速度快、易于掌握、操作便捷、內置集成功能豐富、實時性好、通訊能力強、擴展模塊豐富的優(yōu)點，適用于許多場合的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 2 系統(tǒng)硬件結構 鈷-60集裝箱檢查系統(tǒng)利用γ射線與物質相互作用的原理對大型集裝箱進行不開箱檢查，是打擊走私和防止恐怖活動的有力武器。從移動式鈷-60工業(yè)γ照相機輻射源發(fā)射出的γ射線束穿過被檢測物體后，進入陣列探測器轉化為與射線強度成正比的電信號，經過信號放大，并進行a/d變換后送到數(shù)據(jù)采集機，得到被檢測物體的二維投影圖像。再把得到的被檢測物體圖像傳送到圖像服務器和圖像檢查系統(tǒng)，由海關檢查人員對圖像進行分析處理。 組合移動式鈷-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，通過安裝有整套輻射測裝置的移動門架在導軌上運動完成檢查過程。整個控制系統(tǒng)圖1所示，可以分為以下幾個主要部分：①移動門架，安裝有限列探測器及空調保溫系統(tǒng)；②數(shù)據(jù)采集柜，安裝有前放電路、a/d變換電路等電子學系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集機；③輻射源室，有輻射源、快門、安全取鎖機構；④門架控制柜；⑤就地控制臺；⑥主控臺，作為集裝箱檢查系統(tǒng)的主操作臺，安裝有操作按鈕與指示燈，并有一臺工控機做系統(tǒng)的監(jiān)控設備。 完成控制功能的plc分別安裝在主控臺與門架控制柜中。主控臺安裝有一個s7-300系列的s7-315-2dp作為主站，帶有3個s7-200系列的s7-215-dp和1個pp17，共4個從站。其中pp17是西門子公司新推出的一款帶按鈕與指示燈的模塊，設計緊湊，把cpu、按鈕、指示燈集成在一起作為s7-315的一個從站，省去了外轉帳開關按鈕、指示燈的安裝與大量的接線，同時提高了可靠性與穩(wěn)定性，主控臺的所有操作都通過它來完成。其它3個s7-215-dp從站分別為：①采集機控制單元，增加了3個模擬信號采集模塊，完成圖像數(shù)據(jù)采集啟停控制與環(huán)境溫度、輻射劑量的采集；②起點控制單元，完成起點的道桿、指示燈的控制；③終點控制單元，完成終點道桿、指示燈的控制。門架控制柜安裝有一個s7-300系列