HIRFL-CSR真空控制系統(tǒng)的設計及其應用

作者：時間：2013-04-16 來源：網(wǎng)絡

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　　引言

　　國家“九五”重大科學工程項目HIRFL-CSR（蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)工程）主環(huán)真空系統(tǒng)全線非標部件和標準設備的安裝、檢漏在2004年初已經(jīng)完成，經(jīng)烘烤后真空度達到10-11mbar的超高真空環(huán)境。放置于加速器注入線和主環(huán)真空腔體和束運線上的各類高/低真空泵達幾百個, 需要檢測和控制的真空計和高真空電源也近百個, 為了實現(xiàn)遠程開/關各種真空計和高真空電源，定時檢測真空計讀數(shù)和狀態(tài)，并需要為中央控制中心提供異常（定值點越界）報警和提示。運行時, 超高真空系統(tǒng)任何一處束流線發(fā)生真空故障就會造成束流丟失、儀器設備損壞、加速器停運的嚴重后果。因此加速器必須具有響應快速、安全可靠的真空保護與控制系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)硬件組成

　　本控制系統(tǒng)的核心是自主設計的可以兼容各種真空計,真空泵和高真空電源要求的基于MSP430F149的控制模塊VAC400。每個模塊連接一臺或多臺真空計或真空泵，用來采集它們的模擬/數(shù)字量和狀態(tài)碼，數(shù)據(jù)經(jīng)RS-485串行總線上傳到中央控制機進行在線監(jiān)視/顯示，并把中央控制機發(fā)送來的測控命令直接作用于真空計，電源或電磁閥，完成巡檢測控。每個VAC400都有一個唯一的標識碼（或地址），每個RS-485線上最多可以連接32個VAC400模塊, 每次通信周期中，只容許一個下位機與上位機通訊，通訊連接采用握手方式, ADC采集的數(shù)據(jù)不斷自動更新并發(fā)送給上位機讀出顯示。VAC400與真空計通信速率為 9600bps。INTRANET用戶通過訪問上位機來實現(xiàn)對特定真空計特定功能的操作。

　　2 系統(tǒng)軟件設計

　　系統(tǒng)軟件的設計關鍵是要針對不同的控制對象真空計IM520，真空計IT23和真空泵GST-03L這些不同儀器設備自身的控制命令進行設計，而且需要輸出與被控儀器實際顯示的數(shù)據(jù)類型和單位相一致的結(jié)果。同時當中央控制中心發(fā)出本設備其他操作命令或者其他設備的操作命令時，需能產(chǎn)生中斷執(zhí)行，并獲取相應的數(shù)據(jù)。針對不同的被控設備，我們改變相應的主函數(shù)部分注入模塊，從而實現(xiàn)了復雜多變的系統(tǒng)任務。

　　2.1 真空計IM520控制部分程序

　　系統(tǒng)需獲取真空計IM520的真空值數(shù)據(jù)，而真空值與電壓值成復雜的函數(shù)關系，由于MSP430無法實現(xiàn)復雜函數(shù)的計算，所以用 MSP430只顯示電壓值，后續(xù)轉(zhuǎn)換需要用其他軟件設計。MSP430的ADC寄存器可顯示十六進制整數(shù)，人機交互界面需要直觀的帶三位小數(shù)的十進制浮點數(shù)的電壓值，下面的ADC函數(shù)就是實現(xiàn)這一功能：

　　void ADC（void）

　?。?unsigned tra[4]; int j;

　　TXBUF1=ADDRESS; //輸出模塊名稱并在其后加“;”和空格

　　while （（UTCTL10x01）==0）;

　　TXBUF1=58;

　　while （（UTCTL10x01）==0）;

　　TXBUF1=‘ ‘;

　　while （（UTCTL10x01）==0）;

　　if（Buffer[2]==‘r‘）//判斷是否輸入讀取 ADC數(shù)據(jù)的命令

　　｛

　　for（i=0;i4;i++）

　?。?ADC12CTL0 =～ 0x02;//在進行設置時首先復位ADC的轉(zhuǎn)換使能