HIRFL-CSR真空控制系統的設計及其應用

作者：時(shí)間：2013-04-16 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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　　引言

　　國家“九五”重大科學(xué)工程項目HIRFL-CSR（蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)工程）主環(huán)真空系統全線(xiàn)非標部件和標準設備的安裝、檢漏在2004年初已經(jīng)完成，經(jīng)烘烤后真空度達到10-11mbar的超高真空環(huán)境。放置于加速器注入線(xiàn)和主環(huán)真空腔體和束運線(xiàn)上的各類(lèi)高/低真空泵達幾百個(gè), 需要檢測和控制的真空計和高真空電源也近百個(gè), 為了實(shí)現遠程開(kāi)/關(guān)各種真空計和高真空電源，定時(shí)檢測真空計讀數和狀態(tài)，并需要為中央控制中心提供異常（定值點(diǎn)越界）報警和提示。運行時(shí), 超高真空系統任何一處束流線(xiàn)發(fā)生真空故障就會(huì )造成束流丟失、儀器設備損壞、加速器停運的嚴重后果。因此加速器必須具有響應快速、安全可靠的真空保護與控制系統。

　　1 系統硬件組成

　　本控制系統的核心是自主設計的可以兼容各種真空計,真空泵和高真空電源要求的基于MSP430F149的控制模塊VAC400。每個(gè)模塊連接一臺或多臺真空計或真空泵，用來(lái)采集它們的模擬/數字量和狀態(tài)碼，數據經(jīng)RS-485串行總線(xiàn)上傳到中央控制機進(jìn)行在線(xiàn)監視/顯示，并把中央控制機發(fā)送來(lái)的測控命令直接作用于真空計，電源或電磁閥，完成巡檢測控。每個(gè)VAC400都有一個(gè)唯一的標識碼（或地址），每個(gè)RS-485線(xiàn)上最多可以連接32個(gè)VAC400模塊, 每次通信周期中，只容許一個(gè)下位機與上位機通訊，通訊連接采用握手方式, ADC采集的數據不斷自動(dòng)更新并發(fā)送給上位機讀出顯示。VAC400與真空計通信速率為 9600bps。INTRANET用戶(hù)通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)上位機來(lái)實(shí)現對特定真空計特定功能的操作。

　　2 系統軟件設計

　　系統軟件的設計關(guān)鍵是要針對不同的控制對象真空計IM520，真空計IT23和真空泵GST-03L這些不同儀器設備自身的控制命令進(jìn)行設計，而且需要輸出與被控儀器實(shí)際顯示的數據類(lèi)型和單位相一致的結果。同時(shí)當中央控制中心發(fā)出本設備其他操作命令或者其他設備的操作命令時(shí)，需能產(chǎn)生中斷執行，并獲取相應的數據。針對不同的被控設備，我們改變相應的主函數部分注入模塊，從而實(shí)現了復雜多變的系統任務(wù)。

　　2.1 真空計IM520控制部分程序

　　系統需獲取真空計IM520的真空值數據，而真空值與電壓值成復雜的函數關(guān)系，由于MSP430無(wú)法實(shí)現復雜函數的計算，所以用 MSP430只顯示電壓值，后續轉換需要用其他軟件設計。MSP430的ADC寄存器可顯示十六進(jìn)制整數，人機交互界面需要直觀(guān)的帶三位小數的十進(jìn)制浮點(diǎn)數的電壓值，下面的ADC函數就是實(shí)現這一功能：

　　void ADC（void）

　?。?unsigned tra[4]; int j;

　　TXBUF1=ADDRESS; //輸出模塊名稱(chēng)并在其后加“;”和空格

　　while （（UTCTL10x01）==0）;

　　TXBUF1=58;

　　while （（UTCTL10x01）==0）;

　　TXBUF1=‘ ‘;

　　while （（UTCTL10x01）==0）;

　　if（Buffer[2]==‘r‘）//判斷是否輸入讀取 ADC數據的命令

　?。?/P>

　　for（i=0;i4;i++）

　?。?ADC12CTL0 =～ 0x02;//在進(jìn)行設置時(shí)首先復位ADC的轉換使能