作為生產醫(yī)用同位素的重要裝置,低能回旋加速器目前在商業(yè)領域主要依賴進口,對其進行自主開發(fā)與研究不僅能為加速器領域培養(yǎng)專業(yè)型人才,還能打破國外壟斷�；匦铀倨魇且豁棌碗s的電物理設備,其理論、工程技術基礎涉及諸多學科,真空系統(tǒng)是其中一個重要組成部分。帶電粒子束的產生、加速和傳輸均在真空環(huán)境中實現(xiàn),真空度能否達到設計指標將直接影響束流的品質,因此開發(fā)一套安全、穩(wěn)定運行的真空系統(tǒng)極為重要。針對緊湊型醫(yī)用回旋加速器的結構特性和運行方式,本文闡釋了真空系統(tǒng)的特點和控制需求。以同類加速器不同真空度下的束流損失情況為基礎,確定了真空度需求,結合真空系統(tǒng)氣載、流導等相關參數(shù)的分析,對真空泵的有效抽速進行了計算,從而完成對真空系統(tǒng)設備的選型。真空控制系統(tǒng)開發(fā)中,首先在對比回旋加速器中幾種常用的底層控制器后選擇了PLC作為主控制器,結合緊湊型回旋加速器對真空系統(tǒng)高穩(wěn)定性和可靠性的要求,搭建了基于西門子S7-1200 PLC的硬件平臺;接著針對部分真空設備設計了信號檢測電路,包括擴散泵過熱保護和高壓空氣等信號的檢測,提高了系統(tǒng)的安全性;然后,基于有限狀態(tài)機的理論對真空系統(tǒng)的控制邏輯進行了仿真驗證,在TIA軟件平臺中完成了控制系統(tǒng)軟件部分的設計,結合真空系統(tǒng)的功能需求編寫了真空控制程序;其中,針對涉及安全的狀態(tài)切換信號,采用了多路觸發(fā)的方式,增強了系統(tǒng)安全冗余。最后采用LabVIEW軟件開發(fā)了上位機監(jiān)控程序,通過OPC技術實現(xiàn)上位機與PLC之間的數(shù)據(jù)傳輸,完成總控單元對PLC的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TL542
【部分圖文】：

圖 2-1 IBA 公司生產的醫(yī)用回旋加速器旋加速器最基本的系統(tǒng)之一。如果達不到真空要等無法運行，更說不上生產放射性核素。在分析系統(tǒng)的特點后，接下來主要從以下三部分進行真系統(tǒng)的工作壓強，即真空度要求。系統(tǒng)的抽氣過程，確定真空泵的類型及抽速。其他設備的選擇，搭建整個真空系統(tǒng)。加速器真空度要求及殘余氣體束流損失的稀薄程度，在真空系統(tǒng)設計中，首先要確定一加速器難以正常工作，而真空度過高，會給工程合適真空度的主要因素是限制加速過程中的束流存在著多種束流損失[30]：

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文表 2-2 不同真空條件下的束流傳輸效率真空度（Pa) 探頭位置 傳輸效率 束流大�。╱A)2.6×10-318MeV 引出處 13% 202.0×10-318MeV 引出處 28% 401.3×10-318MeV 引出處 37% 401.0×10-318MeV 引出處 53% 556.5×10-430MeV 引出處 75% 3504.0×10-430MeV 引出處 85% 3501.3×10-418MeV 引出處 92% 2006.5×10-530MeV 引出處 >98% 700-1000

圖 3-2 擴散泵過熱保護信號檢測電路耦合，很好的起到了隔離與電流變換的作用。由于電流變送器所帶負載不能超過 100Ω，副邊電流經過一個 20Ω 的測量電阻 R1將電流信號轉變?yōu)殡妷盒盘�。此電壓信號再接入電壓跟隨器進行調理，電壓跟隨器很好地隔離了負載電路對測量電阻的影響。調理后的電壓信號數(shù)值較小，為減小誤差，對其進行放大后再輸入到電路中與設定參考電壓進行比較，比較結果通過開關管 Q1的飽和與導通兩種狀態(tài)實現(xiàn)電路的切換，從而輸出高低電平信號以判斷擴散泵是否啟動過熱保護。圖中 R6為放大電路 OC 門輸出所接的上拉電阻，R5為 PLC 輸入電路的限流電阻。2) 氣壓信號檢測在機器長期運行過程中，各個氣動閥本身和為閥門供氣的空壓機難免會出現(xiàn)故障即使 PLC 程序發(fā)出正確的開斷指令，但閥門可能并未按照指令執(zhí)行相應動作，這樣勢必會影響對真空系統(tǒng)運行狀態(tài)的判斷，因此有必要對氣壓信號進行檢測。氣壓信號的檢測電路如圖 3-3 所示，壓力傳感器會將氣壓信號轉換為線性輸出的

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 潘高峰;張素平;邢建升;王振輝;;100MeV回旋加速器主真空系統(tǒng)安裝調試進展[J];中國原子能科學研究院年報;2013年00期

2 胡玉民;梁秀艷;于麗娟;王文志;;MINItrace醫(yī)用回旋加速器升級后的性能分析[J];醫(yī)療衛(wèi)生裝備;2013年08期

3 陳川;董全林;;基于PLC和組態(tài)軟件的透射電鏡真空控制系統(tǒng)[J];真空;2013年03期

4 趙籍九;王春紅;雷革;孔祥成;王曉黎;李剛;岳柯娟;趙卓;劉佳;高文春;孔登明;馬梅;樂琪;王金燦;徐廣磊;陳光輝;許世富;黃松;薛鵬;劉姝;黃湘灝;胥蕙娟;;北京正負電子對撞機控制系統(tǒng)[J];原子能科學技術;2009年S1期

5 茍世哲;王永平;王彥瑜;喬為民;;應用于HIRFL-CSR分布式真空控制系統(tǒng)的故障轉移技術[J];核電子學與探測技術;2009年05期

6 曾珞亞;;基于OPC技術的PLC與LabView通信實現(xiàn)[J];微計算機信息;2009年16期

7 楊曉天;張軍輝;蒙峻;張喜平;楊偉順;郭宗輝;郭迪舟;趙玉剛;胡振軍;侯生軍;;蘭州重離子加速器深層治癌束流線真空系統(tǒng)[J];真空科學與技術學報;2009年S1期

8 江靜;文生平;何和智;郭一萍;;LabVIEW實現(xiàn)基于OPC的PC與PCC實時通訊[J];微計算機信息;2008年24期

9 董海義;李琦;彭曉華;齊鐵柱;宋洪;王雅婷;肖瓊;楊奇;周利娟;;BEPCⅡ儲存環(huán)真空系統(tǒng)性能[J];真空;2008年04期

10 趙籍九;;加速器控制系統(tǒng)及其進展[J];中國物理C;2008年S1期

相關博士學位論文 前1條

1 畢遠杰;強流回旋加速器中束流損失和輻射場研究[D];清華大學;2011年

相關碩士學位論文 前9條

1 楊凱;基于有限狀態(tài)機理論的MCS控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];浙江大學;2015年

2 王博東;基于PLC和組態(tài)軟件的水冷監(jiān)控系統(tǒng)的設計實現(xiàn)[D];中國科學院大學（工程管理與信息技術學院）;2014年

3 汪中漢;回旋加速器CYCHU-10真空及其控制系統(tǒng)研究[D];華中科技大學;2013年

4 吳建強;基于PLC的聚束器NB2控制系統(tǒng)的軟件設計與研究[D];北京郵電大學;2011年

5 唐武;回旋加速器CYCHU-10真空系統(tǒng)研究[D];華中科技大學;2010年

6 李忷璐;基于LabVIEW的風力發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用[D];華北電力大學（北京）;2010年

7 李冬;緊湊型低能回旋加速器子系統(tǒng)控制研究[D];華中科技大學;2008年

8 丁二華;VXI總線串行控制器研制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

9 秦斌;回旋加速器虛擬控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];華中科技大學;2004年

本文編號：2814129