神光Ⅱ升级装置PLC真空控制系统的设计

摘要：近年来，随着对高功率激光物理研究的不断深入，激光装置已朝着多束、大型化的方向发展。激光驱动器内包含大量真空腔体，使用的配套真空设备数量众多，为了便于集中控制和管理，设计了相应的真空自动化控制系统，利用西门子PLC对全系统进行实时监控。

关键词：激光驱动器 真空 自动化控制 PLC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0014-01

1 引言

神光Ⅱ升级装置在提升原有惯性约束聚变物理研究打靶能力的基础上，支持更加深入的ICF内爆动力学研究，其真空腔体包含各类空间滤波器、大型压缩室和靶室，内部真空度均需达到10-5mbar以上，为了便于准确、有效的管理各类真空设备，势必需要研制相应的自动化控制系统。PLC（可编程逻辑控制器）作为目前工业界普遍采用的一种控制部件，其可靠性和扩展性早已得到了广泛的认可。[1]它主要由CPU模块、输入/输出模块和编程器组成，见图1。[2]

2 控制系统概述

真空设备自动化控制系统的硬件我们选用了西门子S7-300和各类I/O模块（模拟量、数字量），系统的下层数据采集以及指令控制均由PLC来实现，上层则利用一块西门子多功能触摸屏、WinCE平台及设计软件来实现对各类真空设备的管理。[3]

升级装置的放大器单元包含有4套大型真空腔体，44只气动阀门，4台复合真空计，4套罗茨泵机组，4套分子泵和4套低温泵，另外还有水路、气路电磁阀等，各类设备协同工作，确保腔内真空度达到10-5mbar。图2为其中北路CSF真空腔体的控制面板及内部结构。

3 控制流程设计

在上述真空设备的操作上，有着严格的先后顺序和规定，为了减少和避免可能出现的人为失误，使腔体快速、顺利地进入高真空状态，流程设计需要经过反复的实验论证，从而摸索出适合控制对象的各类参数。

在流程开始前必须确保各类辅助设施工作正常，包括220/380V供电，冷却水回路，洁净氮气回路等。图3仅为恢复高真空的部分控制流程图，之前低温泵已通过单独的控制程序进入正常工作状态，两级冷头温度正常

4 结语

通过多次调试实验的摸索，目前系统已经能够很好的满足我们对腔体真空设备操作的要求，相对于原先的真空系统，工作量和人为失误大大降低，提高了工作效率，确保了整个激光器装置后续的日常运行工作。

参考文献

[1]吴洪洋，何湘宁，吕晓东.PLC控制中通信协议宏的应用[J].电气传动，2001年第01期.

[2]徐月兰，基于PLC控制的真空压力浸漆控制系统设计[D].苏州，苏州大学电子与通信工程，2009.

[3]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M]，第3版.北京，机械工业出版社，2012.