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Tecnología de control de energía por computadora del dispositivo de potencia de pulso
0 Introducción
Dispositivo de potencia de pulso en acelerador, libertad La tecnología de potencia de pulso se usa ampliamente en campos de investigación como la investigación de láseres electrónicos. Se necesita mucha mano de obra para mantenerla.
Con el desarrollo de la tecnología informática, las soluciones de automatización basadas en PC se han vuelto comunes en el mundo actual, y la aplicación de las PC en el campo de la automatización está creciendo rápidamente al integrar todas las funciones de manera unificada y abierta. plataforma, el control complejo y el procesamiento de datos se pueden simplificar a través de la interfaz hombre-máquina.
1 Composición del hardware del sistema de control
Todo el sistema tiene múltiples unidades Marx que deben controlarse. Cada generador consta de dos partes: control de carga y activación. controlado es el punto de partida del voltaje de carga, el control de parada, la detección de voltaje, el control de encendido y apagado del dispositivo de puesta a tierra, el disparo y la detección de presión de aire en el interruptor, etc., conectarán cada cantidad controlada en el sistema a través de un bus. Forme un sistema de control distribuido aquí, el bus RS485 industrial ampliamente utilizado es un bus serie asíncrono estándar para transmisión balanceada y recepción balanceada formulado por la Asociación Estadounidense de la Industria Electrónica (EIA). Tiene una larga distancia de transmisión, alta velocidad de comunicación y fuerte. capacidad antiinterferencia, amplio soporte de software y hardware e instrumentos de campo. La interfaz es simple, fácil de implementar y expandir. Se pueden conectar 32 dispositivos al bus de interfaz, y se pueden conectar hasta 255 dispositivos con un repetidor, cumpliendo así plenamente. los requisitos de control de energía. El diagrama de bloques del sistema de control es el siguiente:
Figura 1 Diagrama de estructura del sistema de control
El sistema consta de una computadora principal de control y una serie de equipos de suministro de energía de carga del generador MARX. Debido a la interferencia electromagnética ambiental, es más grave. Al elegir los medios de comunicación, se puede utilizar primero la comunicación por fibra óptica. La velocidad de comunicación es de 57,6 kB/s y la distancia de comunicación puede alcanzar los 1,2 km. (PC) para cargar el condensador al valor preestablecido (cualquier valor entre 0 y 100 kV). Entre los subdispositivos anteriores, a menudo se utiliza una fuente de alimentación programable para controlar el voltaje de carga y la velocidad de carga del generador MARX. Se pueden controlar de manera flexible múltiples fuentes de alimentación de carga a través de una PC industrial para lograr el propósito de controlar la carga de cada generador MARX. En respuesta a esta necesidad, se utiliza una fuente de alimentación de CA programable con una función de impulso lineal con una interfaz de comunicación RS485. La fuente de alimentación tiene su propio sistema de microcontrolador y temporizador de vigilancia. Cada fuente de alimentación recibe su propio código de dirección independiente para su identificación. y al mismo tiempo, es una regulación de voltaje de onda sinusoidal, que puede evitar eficazmente daños repetidos al transformador de alto voltaje cuando se utiliza el método tradicional de regulación de voltaje por tiristores, permitiendo al operador controlarlo de manera conveniente y flexible.
La parte de carga de cada generador Marx incluye tres partes: fuente de alimentación controlada por programa, transformador bipolar de alto voltaje, divisor de voltaje y dispositivo de conexión a tierra. Como se muestra en la Figura 2, la fuente de alimentación controlada por programa proporciona una. El voltaje aumenta lentamente al primario del transformador de alto voltaje, el lado de alto voltaje del transformador se rectifica para cargar el generador MARX. La detección de voltaje se realiza a través de un divisor de alto voltaje de 10000:1 para enviar la señal dividida. La conversión A/D interna de la fuente de alimentación controlada por programa es procesada por el microcontrolador interno y se comunica con el dispositivo. Se compara un cierto valor de voltaje y el resultado comparado se utiliza para implementar el control de parada automática, que puede ser efectivo. prevenir fenómenos fuera de control causados por fallas de comunicación.
Figura 2 Diagrama del circuito de la parte de energía del generador Marx
3 Proceso de producción de energía del generador MARX
① Cuando la fuente de alimentación controlada por programa está conectada a la fuente de alimentación, la salida es 0 voltios, la salida de conmutación es falsa (circuito abierto).
② Primero, la computadora host envía varios parámetros de configuración a la fuente de alimentación controlada por el programa en la dirección especificada. Por ejemplo, tiempo de subida, velocidad de subida, tiempo de retención, voltaje de carga, etc.
③Después de recibir el comando de retroalimentación de voltaje, la fuente de alimentación controlada por programa transmite los valores de las dos cantidades analógicas a la computadora host.
④Después de que la computadora host envía un comando de inicio, la salida de la fuente de alimentación controlada por programa en la dirección especificada comienza a aumentar lentamente y linealmente desde 0 voltios hasta el valor establecido, y luego apaga la salida después de mantener durante el tiempo especificado. Cuando la computadora host emite un comando para iniciar todas las fuentes de alimentación, se inician todas las fuentes de alimentación controladas por el programa.
⑤Después de que la computadora host emite un comando de parada inmediata, la salida de la fuente de alimentación controlada por el programa en la dirección especificada deja de aumentar inmediatamente y luego apaga la salida después de mantenerla durante el tiempo especificado. La computadora host emite un comando de parada para todas las fuentes de alimentación y todas las fuentes de alimentación controladas por el programa se detienen inmediatamente.
⑥Después de que la computadora host envía un comando de apertura de conexión a tierra, la salida del interruptor de la fuente de alimentación controlada por el programa en la dirección especificada es 1 y el electroimán se cierra cuando la computadora host envía un comando para desconectar. puesta a tierra de todas las fuentes de alimentación controladas por programa, todas las fuentes de alimentación controladas por programa Todos los electroimanes puestos a tierra son atraídos.
⑦Después de que la computadora host emite un comando de conexión a tierra, la salida de conmutación de la fuente de alimentación controlada por el programa en la dirección especificada es 0 y el electroimán se libera. Cuando la computadora host emite un comando de conexión a tierra para todos los programas. fuentes de alimentación controladas, se liberan los electroimanes de puesta a tierra de todas las fuentes de alimentación controladas por programa.
4 Diseño de software de monitoreo
El software utiliza programación Visual Basic6.0 para crear una interfaz hombre-máquina muy intuitiva. Utiliza el estándar de comunicación RS-485 y la pregunta mencionada anteriormente. y método de respuesta para la comunicación de datos La computadora host lee y escribe datos en el puerto serie y transmite diversa información de control a cada subsistema de carga MARX en el sitio a través del bus de fibra óptica 485. La computadora host puede monitorear la energía de cualquier MARX en el. La red y los valores preestablecidos se pueden mostrar por separado en la ventana del software de la PC y en el medidor digital preestablecido del sistema de microcontrolador. Al mismo tiempo, la señal de voltaje real medida en el sitio también se puede mostrar en la interfaz del PC en tiempo real. Esta interfaz de diseño es intuitiva y propicia para el monitoreo en tiempo real de las señales en el sitio. Por lo tanto, el uso de este sistema mejora en gran medida la precisión de la señal preestablecida en el sitio y la interfaz hombre-máquina es buena y fácil de entender para los operadores experimentales.
De acuerdo con los requisitos de las funciones del sistema, la computadora host necesita enviar dos tipos de comandos: (1) comando sincrónico, que se activa mediante un temporizador y se envía una vez cada dos ciclos de tiempo, como para cada estación de carga. Los comandos de retorno de datos y estado de la unidad (2) Comandos aperiódicos, que son causados por el operador presionando el botón de comando correspondiente y se envían de manera aperiódica. Todos los comandos se transmiten en código ASCII Para evitar errores de comunicación, cada máquina esclava devuelve el carácter de confirmación correspondiente después de recibir correctamente el comando de la computadora host.
El control mscomm se utiliza en vb6.0 para implementar la comunicación en serie. El control mscomm tiene muchas propiedades, las más básicas son las siguientes:
La propiedad commport establece y devuelve el número de puerto de comunicación, que se utiliza para especificar qué puerto serie de la PC usar.
El atributo de configuración establece y devuelve la velocidad en baudios, la paridad, los bits de datos y los bits de parada en forma de cadena.
El atributo portopen establece y devuelve el estado del puerto de comunicación, que se utiliza para abrir o cerrar el puerto.
El atributo de salida se utiliza para enviar datos, que pueden ser datos de texto o datos binarios.
El atributo de entrada devuelve y elimina caracteres del búfer de recepción para recibir datos.
El programa VB de este sistema inicializa el programa de comunicación del ordenador host de la siguiente manera:
mscomm1.commport=2; seleccione el puerto serie 2
mscomm1.settings= "57600, n, 8, 1" 'Establecer parámetros de comunicación
mscomm1.outbuffersize=512 'Establecer tamaño del búfer de envío
mscomm1.outbuffercount=0 'Borrar búfer de salida
mscomm1.inputlen=0 'Lee todos los caracteres en el buffer de recepción
mscomm1.portopen=true 'Abre el puerto serie
Dado que los datos se reciben dinámicamente, el procesamiento de los datos también se lleva a cabo dinámicamente. Se utiliza un control de temporizador en el programa. Su emisión de comandos y recepción de datos se llevan a cabo durante el período de tiempo del control de temporizador, el analógico. El subproceso de devolución de cantidad y estado se llama secuencialmente y, al mismo tiempo, monitorea si hay un botón de comando presionado. Cuando se presiona un botón de comando de operación, se llama al subproceso de procesamiento de comandos. sigue:
private sub timer1_timer()
si cmdpress=true entonces llama a sendcmd ' Cuando se presiona Cuando se presiona un botón de comando de operación, ingresa al subproceso de procesamiento de comandos
updateai actualiza la visualización de cada dato analógico
updatedi actualiza cada cantidad de estado
end sub
private sub sendcmd()
updatedo (cmd) ' Valor del interruptor de control de salida
…………
end sub
5 Problemas antiinterferencias del sistema
Los sistemas de monitoreo se utilizan cada vez más en la industria Debido a la complejidad del entorno eléctrico en el sitio, se forman fácilmente varias fuentes de interferencia, especialmente en entornos de grandes corrientes y pulsos fuertes, por lo que estudiar y resolver los problemas antiinterferentes del sistema. gran importancia para garantizar el funcionamiento estable del sistema.
El bus rs485 se utiliza en este sistema. El bus rs485 utiliza una interfaz eléctrica equilibrada diferencial y tiene fuertes capacidades antiinterferencias electromagnéticas. Sin embargo, todavía existen algunos problemas en la práctica. Cabe señalar aspectos:
(1) La transmisión de fibra óptica se utiliza para comunicarse con la computadora host de larga distancia. Cuando no es conveniente utilizar la transmisión de fibra óptica entre máquinas esclavas, se debe utilizar una topología de red razonable. seleccionado.
(2) Cuando se utilizan pares trenzados como líneas de transmisión rs485, aunque tienen una gran capacidad para suprimir el ruido de inducción electromagnética, tienen poca capacidad para suprimir el ruido causado por la inducción electrostática. Por lo tanto, los pares trenzados blindados deben usarse. Al mismo tiempo, la capa de blindaje del par trenzado debe estar correctamente conectada a tierra.
(3) Resuelva el problema de reflexión de la señal agregando resistencias coincidentes en ambos extremos del bus.
(4) Hay dos métodos de suministro de energía para el sistema: uno es el suministro de energía centralizado Es decir, todas las fuentes de alimentación se obtienen del mismo lugar y la otra es una fuente de alimentación distribuida. Cada subequipo toma energía cerca del lugar de instalación. Desde la perspectiva del efecto antiinterferencias, el método de suministro de energía centralizado debe ser. seleccionado, que básicamente puede eliminar la diferencia en el potencial de referencia en todas partes.
6 Apéndice
El sistema de comunicación multimáquina distribuida maestro-esclavo propuesto en este artículo tiene un circuito de hardware simple y un control flexible. En comparación con otros lenguajes, la ventaja de utilizar el lenguaje vb para realizar la transmisión de datos desde la computadora host es que puede controlar convenientemente la selección de objetos de comunicación, tiene mayor flexibilidad y es fácil de programar. Además, dado que el método de comunicación del bus rs485 sigue siendo un método de comunicación en serie, la velocidad de comunicación es algo baja y el tiempo de actualización de datos es ligeramente mayor cuando hay muchos subdispositivos en el sistema, lo real. El control del tiempo no es muy ideal, en este momento es necesario mejorar aún más el sistema de control. Maestro, eres un idiota. No puedes ver.
7 referencias
1. Tutorial práctico avanzado de Visual Basic 6.0 por Zeng Weimin, Deng Yonggang, etc. Electronic Industry Press, 1999.10
2. Aplicación del bus RS-485 Varios números en Liyuan Electronic Engineering, 2001
8. Experiencia de aprendizaje hasta ahora
: después de un semestre de estudio, comprendo mejor este curso. Durante el proceso de aprendizaje, bajo la paciente guía del maestro, cultivé y establecí conscientemente mi capacidad de pensamiento, lo que me permitió establecer verdaderamente los conceptos de flujo de información y datos, de modo que el software y el hardware se puedan combinar orgánicamente en aplicaciones de control. A través de los ejemplos de cada capítulo, realmente dominé el método de diseño de combinar software y hardware de computadora satelital. En los tiempos modernos, con el rápido desarrollo de las microcomputadoras. Su aplicación es cada vez más común en el trabajo y la vida diaria de las personas. El control de procesos industriales es un importante campo de aplicación de las computadoras. Ahora se puede decir sin exagerar que los instrumentos sin computadoras satelitales no se pueden multiplicar en instrumentos avanzados, y ha llegado la era en que los sistemas de control sin microcomputadoras no pueden llamarse sistemas de control modernos. La tecnología de control informático por satélite es una tecnología desarrollada para satisfacer las necesidades de este campo. La mayoría de los controles automáticos se implementan mediante computadoras; el desarrollo de la tecnología de control por microcomputadoras ha hecho que los dispositivos y sistemas de control y medición por microcomputadoras con microcomputadoras como núcleo del controlador penetren en todos los ámbitos de la vida de la economía nacional y se hayan vuelto omnipresentes. Influyen en la vida de todas las personas modernas. . Sólo si tomamos en serio este tema podremos captar verdaderamente su esencia. Puede desempeñar un papel vital en trabajos futuros. . Nombre héroe en cómics