用可编程序控制器（PLC）控制加速器随着工业化程度的提高，全球范围内的环境污染越来越引起人们的关注空气中硫化物和硝化物含量的逐年增加对人类的生存构成威胁对工业废气进行脱硫脱硝现已有多种办法，而现阶段用高能电子束辐照烟气是比较有效、科学的方法 很多国家都在积极地研究加速器是其中最关键的设备，其性能的好坏直接决定脱硫脱硝的效果 １ 加速器的结构及其特点 此类加速器属于直流高压加速器，交流３８０Ｖ／５０Ｈｚ输入电压经变频器转换为交流４００ＨＺ电压给加速器初级线圈供电次级线圈６６个，每一个次级输出电压经过倍压整流后串联，产生几兆伏的直流高压，由级联高压系统产生的电场用于加速电子通过调解变频器的交流输出电压（即改变初级线圈电压）可达到改变能量或稳定能量的目的束流强度通过灯丝进行调控整个系统的滞后性比较严重，因此要求系统的可靠性要高整个系统及其控制如图１所示 加速器主要由八部分组成：①供电系统；②高压系统；③电子枪、加速管系统；④束流引出系统；⑤真空系统；⑥绝缘气体系统；⑦冷却系统；⑧计算机控制系统 ２ 硬件设计 计算机控制系统控制加速器及其相关设备，控制系统组成原理图如图２所示 根据加速器的特点，要求控制系统长时间安全可靠地运行，以适应工业现场环境并具有强的抗电磁干扰能力，因而我们采用集散控制系统，降低了故障危险。
如果一个控制站发生故障不能正常工作，此信号会被别的控制站采集到而采取应急措施，避免了因故障而导致整个系统的崩溃每一个控制站都有一套完整的控制、监测、报警功能 在整个控制系统中，我们采用研华５８６工控机作为上位机，执行对下位机的管理、数据采集、数据处理、发布启动和关机命令、修改控制参数和运行参数、记录等功能；下位机采用可编程序控制器（ＰＬＣ）作为本地控制站本系统有四个ＰＬＣ本控站，分别是：束流稳定系统本控站（ＰＬＣ１）、能量稳定系统本控站（ＰＬＣ２）、引出系统本控站（ＰＬＣ３）和辅助联锁本控站（ＰＬＣ４）工控机通过ＰＣ／ＰＰＩ电缆（包括ＲＳ２３２／４８５转换口）实现ＰＰＩ通讯ＰＣ／ＰＰＩ电缆的ＲＳ２３２端接到工控机的通讯口（ＣＯＭ１或ＣＯＭ２），各本控站进行简单并联即可 我们采用德国西门子公司的ＰＬＣ作为本控站，其ＣＰＵ为２１６，用户程序大小４Ｋ字节，用户数据大小２．５Ｋ 字节，支持的数字量Ｉ／Ｏ为６４输入／６４输出，模拟输入可扩展到 ３１路，模拟输出可扩展到３１路，１２８个中断，中断事件２８个，ＰＩＤ回路７个每个本控站使用的Ｉ／Ｏ扩展模块不完全相同 ２.１ 束流稳定控制站 束流稳定工作原理图如图３所示。
首先通过取样电阻ＲＳ采得最后次级线圈上的电流信号（此信号代表电子束流大小），束流信号送到ＰＬＣ１的模拟输入端，经过ＰＬＣ１的比较、ＰＩＤ回路的运算后，由ＰＬＣ１的模拟输出端给出控制信号，经运放、光电隔离装置，去控制电子枪中的灯丝电流，构成闭环回路而且束流信号与最大电流设定进行比较，如果束流信号超过最大设定，由硬件给出保护信号为保证电子枪的使用寿命，尽量减少束流的过调量和最快地使束流稳定在给定值上，ＰＩＤ常数能在控制下做优化切换，并设有保护功能 ２.２ 能量稳定控制站 能量稳定系统工作原理图如图４所示 通过分压电阻ＲＨ取得的束流能量Ｅ０的分压值，被送到ＰＬＣ２的模拟输入端，经过ＰＬＣ２的比较、ＰＩＤ回路的运算，最后由ＰＬＣ２的模拟输出端给出控制信号；此信号控制变频器的输出电压，改变初级线圈上的电压值，达到稳定能量的目的同样，从ＲＨ上取得的电压值与最大能量设定进行比较，由硬件给出保护信号 ２.３ 束流引出系统控制站 该系统的主要作用是保证束流均匀穿越钛箔进入辅照加工物品，不致使束流过于集中在钛箔的局部区域，造成钛箔烧毁或寿命降低该系统还可以使进入空气后的电子按所需要的轨迹运动，以满足一些特殊的辅照工艺要求。
控制电子在Ｘ、Ｙ两个方向扫描，高频扫描（Ｙ）频率：１８００Ｈｚ；低频扫描（Ｘ）频率：１００～１２０Ｈｚ给偏转线圈提供三角波电流，控制束流轨迹，使之在钛箔上均匀扫描 ２.４ 辅助联锁系统控制站 为了人员和设备的绝对安全，该系统有两种工作模式：硬件工作模式和软件工作模式在硬件工作模式下，系统通过自身的逻辑电路，分析各个相关设备、系统的工作状态，并根据结果输出相应信号来直接关闭加速器，或禁止启动加速器另一种模式是软件工作模式该系统还设置有专门的打火分析系统，以便在加速器出现打火时能及时加以保护 ３ 软件设计 控制软件分为三层：操作员层、通讯层和现场控制层在人机交互界面这部分，采用Ｋｉｎｇｖｉｅｗ５．０作为操作界面的编程软件它运行于ＷＩＮ９５／９８ＮＴ平台，是３２位程序、实时多任务、多线程、支持国内外３１种ＰＬＣ软件包括工艺流程图动态显示、操作显示、参数设定、运行参数实时显示、修改参数、控制命令发布、报警并打印报表等功能 ３.１ 束流稳定系统 此系统要求能实时控制束流大小，是通过精确控制电子枪灯丝电流来实现的不允许灯丝电流超过其最大值实时采集束流大小，进行ＰＩＤ运算（包含比例、积分、微分回路），使系统达到稳定状态。
为了能让数字计算机处理ＰＩＤ控制，连续算式必须离散化处理计算机处理的ＰＩＤ算式如下： Ｍｎ＝Ｋｃ×Ｅｎ＋ＫＩ×Ｅｎ＋ＭＸ＋ＫＤ×(Ｅｎ－Ｅｎ－１) 输出＝比例项＋积分项＋微分项 其中： Ｍｎ——第ｎ次采样时刻的计算值 ＫＣ——ＰＩＤ回路比例项增益 Ｅｎ——第ｎ 次采样时刻的偏差值（是给定值与过程变量值之差） Ｅｎ－１——第ｎ－１次采样时刻的偏差值 ＫＩ——积分项比例常数 ＭＸ——积分项前值（在第ｎ－１采样时刻的积分值） ＫＤ——微分项比例常数 调用中断事件号２（即Ｉ０．１上升沿）控制束流值越界正常工作时，Ｉ０．１为低电平，通过硬件比较束流值是否超过最大设定值；如超过最大值，硬件给出一高电平，并接到Ｉ０．１输入端口这样就可以快速调用中断程序部分程序如下： ＬＤ ＳＭ０．０ ／／定义始能端 ＡＴＣＨ ０，２ ／／定义中断程序０为处理Ｉ０．１上升沿中断２的中断程序 ＥＮＩ ／／全局允许中断 ＬＤ ＳＭ５．０ ＤＴＣＨ ２ ／／如果发现Ｉ／Ｏ错误，禁止Ｉ０．１上升沿中断 ＬＤ Ｍ５．０ ＤＩＳＩ ／／当Ｍ５．０为ＯＮ时，禁止所有中断 ．．． ．．． ＭＥＮＤ ＩＮＴ ０ ／／中断程序０ ．．． ．．． ＲＥＴＩ ３.２ 能量稳定系统 为增加程序的可读性，采用结构化程序设计。
主程序如下： ＬＤ ＳＭ０．１ ＣＡＬＬ ０ ／／调用初始化子程序 ＬＤ Ｉ０．１ ／／判定控制使能端 ＣＡＬＬ １ ／／调用能量稳定子程序 ＬＤＮ Ｉ０．１ ＣＡＬＬ ２ ／／调用电压稳定子程序 ＣＡＬＬ ３ ／／调用中断子程序 ＥＮＤ 在初始化子程序中，首先要检测系统是否正常工作，如不能正常工作，给出故障信号使加速器不能加高压然后给出初始化运行的各种参数 在能量稳定和电压稳定子程序中，都要进行ＰＩＤ运算，输出模拟控制量，其过程类似于束流稳定系统中断子程序起到快速处理故障作用 在所有的系统中，都要采集外设信号为了能读到正确的信号、最大可能地减少干扰，同时考虑到控制的实时性，须对信号进行多次采样（一般来说采样５～１０次可满足要求）。