本發(fā)明涉及一種采集控制系統(tǒng)，應(yīng)用于燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器。

背景技術(shù)：

HF/DF化學(xué)激光是目前最成功的兩大化學(xué)激光之一。主要包括以下動(dòng)力學(xué)過程：

化學(xué)燃燒產(chǎn)生氟原子

NF₃+D₂→F+NF+N₂+NF(NF₂)

泵浦反應(yīng)

F+H₂→HF(ν)+H ν(1-4)

激射出激光

HF(υ)+hγ→HF+2hγ

這里伴隨著能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)和解離復(fù)合反應(yīng)，同時(shí)也伴隨著猝滅和弛豫過程的反應(yīng)方程，這里不做贅述。

HF/DF化學(xué)激光是目前最成功的兩大化學(xué)激光之一。HF/DF化學(xué)激光的受激輻射發(fā)生在HF/DF分子的振-轉(zhuǎn)激發(fā)態(tài)上,主流的燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光采用燃燒法熱解產(chǎn)生F原子，生成的F原子經(jīng)超音速噴管降溫和加速后與H₂/D₂反應(yīng)生成振動(dòng)激發(fā)態(tài)的HF/DF分子并在轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)上產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。選擇適當(dāng)?shù)鸟詈陷敵銮荤R，即可實(shí)現(xiàn)多譜線HF/DF激光輸出。

由于燃燒驅(qū)動(dòng)的HF/DF化學(xué)激光器的相關(guān)工作燃料組分具有毒性、化學(xué)侵蝕性或可燃性、爆炸性，在處理這些燃料組分時(shí)，必須嚴(yán)格遵守操作程序。同時(shí)為了獲得理想的出光功率，必須嚴(yán)格控制氣體進(jìn)入的時(shí)序和氣體流量的大小。為了更好研究燃燒驅(qū)動(dòng)的HF/DF化學(xué)激光器，也需要對(duì)各系統(tǒng)的常規(guī)物理參數(shù)(例如溫度壓力等)進(jìn)行精確測(cè)量。同時(shí)為了使激光器得到更好的應(yīng)用，需要激光器與其他控制采集系統(tǒng)建立通訊聯(lián)系。本發(fā)明就是為了滿足以上要求，發(fā)明一套基于PLC控制的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了精確測(cè)量燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器各常規(guī)信號(hào)，準(zhǔn)確控制各氣動(dòng)閥門的時(shí)序和有效建立和其他控制系統(tǒng)的聯(lián)系，提出的一種用于燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光控制的基于PLC控制的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種用于HF/DF化學(xué)激光器的采集控制系統(tǒng)，包括采集模塊單元通過profibus總線與主CPU單元相連；

控制模塊單元通過profibus總線與主CPU單元相連；

主CPU單元，上行通過以太網(wǎng)與上位計(jì)算機(jī)相連，下行與采集模塊單 元和控制模塊單元相連。主要負(fù)責(zé)對(duì)上位機(jī)編寫的程序進(jìn)行下載，來控制整個(gè)燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的時(shí)序控制，數(shù)據(jù)采集，并把采集到的測(cè)試信號(hào)通過以太網(wǎng)傳到上位計(jì)算機(jī)。

上位計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)與其他控制機(jī)相連。

所述采集模塊單元，由4個(gè)單獨(dú)西門子PLC模擬信號(hào)采集單元構(gòu)成，分別與HF/DF化學(xué)激光器上設(shè)置的溫度傳感器、壓力變送器和質(zhì)量流量控制器中的一種或兩種以上線路連接,能夠同時(shí)完成32路燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的常規(guī)測(cè)量信號(hào)(溫度、壓力和流量等中的一種或兩種以上)的采集。

所述控制模塊單元，由3個(gè)單獨(dú)西門子PLC控制信號(hào)單元構(gòu)成，分別與HF/DF化學(xué)激光器上設(shè)置的電氣動(dòng)閥門中的一種或兩種以上線路連接,能完成24路燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的電氣動(dòng)閥門控制。

上位計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝組態(tài)控制軟件，用于對(duì)整個(gè)HF/DF化學(xué)激光器的采集信號(hào)的設(shè)定和控制信號(hào)時(shí)序的條件，并把組態(tài)程序下載到主CPU單元，完成對(duì)整個(gè)激光器的采集控制。

所述采集模塊單元中PLC模擬信號(hào)采集單元根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行增加或者減少。

所述控制模塊單元中西門子PLC控制信號(hào)單元根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行增加或者減少。

上位計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝組態(tài)控制軟件，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，或者通過以太網(wǎng)的UDP協(xié)議由其他控制系統(tǒng)控制。

所述控制模塊單元可以實(shí)現(xiàn)DC24V或者AC220V輸出，完成對(duì)相應(yīng)電壓的電氣動(dòng)閥門控制。

本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有的有益效果：

1.基于西門子PLC硬件為基礎(chǔ)，開發(fā)了一套數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)?？梢酝瓿?2路模擬信號(hào)采集和24路閥門信號(hào)控制。

2.與以往的控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部控制和遠(yuǎn)程控制兩種實(shí)現(xiàn)方式。

3.該控制系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于燃燒驅(qū)動(dòng)的HF/DF激光器中，并具有結(jié)構(gòu)小巧，費(fèi)用低廉，安全可靠，方便快捷的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2實(shí)驗(yàn)中控制系統(tǒng)所采集的壓力信號(hào)；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例

如圖1所示，一種用于HF/DF化學(xué)激光器的采集控制系統(tǒng)，包括采集模塊單元3通過profibus總線與主CPU單元1相連；

控制模塊單元4通過profibus總線與主CPU單元1相連；

主CPU單元1，上行通過以太網(wǎng)與上位計(jì)算機(jī)相連2，下行與采集模塊單元和控制模塊單元相連；主要負(fù)責(zé)對(duì)上位計(jì)算機(jī)編寫的程序進(jìn)行下載，來控制整個(gè)燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的時(shí)序控制，數(shù)據(jù)采集，并把采集到的測(cè)試信號(hào)通過以太網(wǎng)傳到上位計(jì)算機(jī)；

上位計(jì)算機(jī)2通過以太網(wǎng)與其他控制計(jì)算機(jī)5相連。

所述采集模塊單元3負(fù)責(zé)對(duì)燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的常規(guī)測(cè)量信號(hào)(溫度、壓力和流量等中的一種或兩種以上)進(jìn)行測(cè)量，由4個(gè)單獨(dú)西門子PLC模擬信號(hào)采集單元構(gòu)成，分別與HF/DF化學(xué)激光器上設(shè)置的溫度傳感器、壓力變送器和質(zhì)量流量控制器中的一種或兩種以上線路連接,能夠同時(shí)完成32路燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的常規(guī)測(cè)量信號(hào)(溫度、壓力和流量等中的一種或兩種以上)的采集。

控制模塊單元4負(fù)責(zé)對(duì)燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的電(氣)動(dòng)閥門的控制信號(hào)進(jìn)行輸出，由3個(gè)單獨(dú)西門子PLC控制信號(hào)單元構(gòu)成，分別與HF/DF化學(xué)激光器上設(shè)置的電氣動(dòng)閥門中的一種或兩種以上線路連接,能完成24路燃燒驅(qū)動(dòng)HF/DF化學(xué)激光器的電氣動(dòng)閥門控制。

所述采集模塊單元3中PLC模擬信號(hào)采集單元根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行增加或者減少。

所述控制模塊單元4中西門子PLC控制信號(hào)單元根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行增加或者減少。

上位計(jì)算機(jī)2內(nèi)安裝組態(tài)控制軟件，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，或者通過以太網(wǎng)的UDP協(xié)議由其他控制系統(tǒng)5控制。

所述控制模塊單元4可以實(shí)現(xiàn)DC24V或者AC220V輸出，完成對(duì)相應(yīng)電壓的電氣動(dòng)閥門控制。

該控制系統(tǒng)與以往的控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部控制和遠(yuǎn)程控制兩種實(shí)現(xiàn)方式。該控制系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于燃燒驅(qū)動(dòng)的HF/DF激光器中，并具有結(jié)構(gòu)小巧，費(fèi)用低廉，安全可靠，方便快捷的特點(diǎn)。

本發(fā)明的已經(jīng)成功應(yīng)用于燃燒驅(qū)動(dòng)HF激光器中，經(jīng)過多于兩百次的實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明適合應(yīng)用于燃燒驅(qū)動(dòng)HF激光器控制。其典型的數(shù)據(jù)采集曲線如圖2所示。