基于PLC现场总线通讯的NBI真空测量与控制系统设计

　　中性束注入（NBI）是加热核聚变装置等离子体的一种辅助方法。由于其具有加热原理简单、技术理论成熟、注入功率高等优点，是世界各大聚变装置广泛采用的加热手段。NBI 综合测试平台辅助抽气系统担负着为离子源起弧调试提供基本的真空环境的任务，此外还须为离子源提供独立的真空抽气支路以满足对离子源进行维护作业的需要和进行内部残余气体分析的需要。本文介绍辅助抽气系统的真空测量与控制系统的设计。

1、NBI 综合测试平台辅助抽气系统的组成及功能

　　NBI 综合测试平台辅助抽气系统如图1 所示，它由三个功能独立的抽气支路和一个高纯氮气充气支路组成。三个功能独立的抽气支路分别是：主真空室抽气支路，离子源抽气支路，离子源与主真空室残余气体成分分析抽气支路。主真空室抽气支路由1800 L/s 的涡轮分子泵、300 L/s 的罗茨泵、70 L/s 的旋片式机械泵及相应的管道、阀门、真空测量仪器等组成。离子源抽气支路和残余气体成分分析抽气支路均选用600 L/s 的涡轮分子泵、8 L/s 的旋片式机械泵构成泵抽系统。高纯氮气充气支路用于离子源的检修及必要时开展的低温抽气性能测试。

　　NBI 综合测试平台辅助抽气系统的模拟框图如图2 所示。采用SIEMENS WinCC 组态设计了上位机监控系统，它模拟NBI 综合测试平台辅助抽气系统。

5、结束语

　　本文所介绍的真空测量与控制系统充分利用智能仪表、智能控制器、高端PLC 通讯协议的开放性及其与第三方组态软件的兼容性，对抽气系统进行实时监控，实现了NBI 综合测试平台的各项功能。建成的NBI 综合测试平台辅助抽气系统既可为测试平台提供离子源初期调试所需要的真空环境，还可为后期低温抽气系统的调试提供预真空并排出低温泵再生期间所释放的气体；此外，它还直接为EAST- NBI 辅助抽气系统的建立提供了验证数据和经验借鉴，为进一步优化EAST- NBI 辅助抽气系统的功能提供依据。

　　【作者】 曾梅花；朱武；宋士花；胡纯栋；刘智民；

　　【Author】 ZENG Mei-hua1,ZHU Wu1,SONG Shi-hua2,HU Chun-dong2,LIU Zhi-min2 (1.School of Mechanical and Automobile Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China; 2.Institute of Plasma Physics,Chinese Academy of Sciences,Hefei 230031,China)

　　【机构】 合肥工业大学机械与汽车工程学院；中国科学院等离子体物理研究所；

　　【摘要】 针对拟建的NBI综合测试平台,设计了真空测量与控制系统,介绍了系统的结构及功能。根据系统要求及操作规范,以PLC作为控制核心,梯形图作为编程语言,触摸屏作为人机界面,组建了完整的控制系统,以实现自动运行。上位机的组态软件通过RS485总线通讯实现真空系统的自动控制以及真空度的在线实时监测与显示。该控制方案具有硬件简单可靠、组态灵活、软件运行稳定的特点,能够满足NBI对辅助抽气系统的真空测量与控制的要求。

　　【Abstract】 A vacuum measurement and control system was designed for the integrated testing platform of the neutral beam injection(NBI) system.The structure and function of the system were introduced.According to the requirements and operational procedures,a complet control system was established with PLC as controlling core,touch screen as man-machine interface and ladder diagram as programming language to realize automatic operation.The PC configuration software WinCC uses RS485 bus communication to achieve online real-time monitor of vacuum degree and automatic control of vacuum system.This control system has simple and reliable hardware,flexible configuration and stable operating software so as to meet the vacuum measurement and control requirements of the auxiliary pumping systems.

　　【关键词】 NBI综合测试平台；监控系统；可编程控制器；现场总线；触摸屏；

　　【Key words】 NBI integrated test platform； monitoring system； PLC； field bus； touch screen；