基于PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的鈷-60集裝箱檢查控制系統

作為當前自動(dòng)化領(lǐng)域最熱門(mén)的技術(shù)之一，現場(chǎng)總線(xiàn)仍處在不斷的發(fā)展中，現在已經(jīng)出現了許多種現場(chǎng)總線(xiàn)標準，如PROFIBUS、LonWorks、CAN、HART等。由不同行業(yè)發(fā)展起來(lái)的現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)水平各不一樣，應用范圍和前景也各不相同，現在仍沒(méi)有國際統一的現場(chǎng)總線(xiàn)標準。因此，在采用該技術(shù)進(jìn)行實(shí)際的控制系統設計時(shí)，必須綜合考慮各方面的因素，使所選擇的產(chǎn)品滿(mǎn)足系統的實(shí)際需要，并符合技術(shù)發(fā)展的主流。

鈷－60集裝箱檢查系統是一種利用數字輻射成像原理的大型射線(xiàn)無(wú)損檢測設備，為了保證環(huán)境的輻射安全和系統穩定運行，對控制系統的安全性和可靠性要求非常高。綜合比較世界上幾種較為流行的現場(chǎng)總線(xiàn)，選用了德國西門(mén)子公司基于PROFIBUS總線(xiàn)的S7系列PLC產(chǎn)品，建立起功能完備、技術(shù)先進(jìn)的集裝箱檢查控制系統。

一、PROFIBUS概述

PROFIBUS作為符合歐洲標準EN50170的現場(chǎng)總線(xiàn)系統，是一種國際性的開(kāi)放式的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，由西門(mén)子、ABB等十幾家公司和德國技術(shù)部共同推出，是目前國際上推廣速度最快、用戶(hù)最多、應用范圍最廣、最有發(fā)展前景的現場(chǎng)總線(xiàn).PROFIBUS總線(xiàn)對ISO/OSI模型的七層通信體系結構進(jìn)行了優(yōu)化，只有物理層、數據鏈路層和應用層，這種流體型結構確保了數據傳輸的快速性和有效性。PROFIBUS總線(xiàn)包括PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三個(gè)兼容版本。其中DP協(xié)議主要用于分布式控制系統的高速數據傳輸，最高傳輸速度可達1.5Mbps，尤其適合自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應用。

PROFIBUS可使分散式數字化控制器從現場(chǎng)底層到車(chē)間級網(wǎng)絡(luò )化，系統分為主站和從站，是一種單主站、多從站的網(wǎng)絡(luò )結構。主站決定總線(xiàn)的數據通信，可以主動(dòng)發(fā)送信息。從站為外圍設備，如輸入輸出設備、驅動(dòng)器等，它們沒(méi)有總線(xiàn)控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發(fā)出請求時(shí)向它發(fā)送信息。

二、系統結構

由清華大學(xué)核能技術(shù)設計研究院開(kāi)發(fā)研制的鈷－60集裝箱檢查系統利用了γ射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用的原理，以移動(dòng)式60Co工業(yè)γ照相機作為放射源。放射源發(fā)射出的γ射線(xiàn)束穿過(guò)被檢物體后，進(jìn)入陣列探測器轉化為與射線(xiàn)強度成正比的電信號，經(jīng)過(guò)前置放大器放大、信號采集電路完成A/D變換后送到數據采集機，得到反映集裝箱內物體分布情況的二維投影圖像。鈷－60集裝箱檢查系統包括射線(xiàn)源、準直器、陣列探測器、電子學(xué)系統、數據采集機、圖像處理系統、控制系統等部分組成如圖1所示。

控制系統是鈷－60集裝箱檢查站的重要組成部分之一，它協(xié)調各子系統的運作，并保證整個(gè)鈷－60集裝箱檢查系統的正常運行?？刂葡到y主要包括拖車(chē)的運行控制、圖像數據采集控制、射線(xiàn)源快門(mén)控制、安全聯(lián)鎖控制和系統運行監控等部分?？刂葡到y按功能可劃分為三個(gè)層次：現場(chǎng)設備層、設備控制層和管理監控層，其結構圖如圖2所示。下面對這三個(gè)層次進(jìn)行具體介紹。

1、現場(chǎng)設備層：由各種傳感器和執行機構組成，主要包括光電傳感器、地感線(xiàn)圈、行程開(kāi)關(guān)等現場(chǎng)信號輸入設備和變頻器、電機、數據采集機等運行設備。這些輸入輸出設備作為S7-215的I/O點(diǎn)接入現場(chǎng)總線(xiàn)。