一种用于强辐射环境下的远程控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于强辐射环境下的远程控制系统，按功能分为四个部分：电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制部分、触发器II控制部分。电源控制部分主要控制整个控制系统、充电电源和触发器电源的给电和断电。触发器I控制部分、触发器II控制部分分别控制两台触发器电源的充电、等待和触发信号的输出。控制系统与被控设备通过航空插座及标准电缆座相连接，主要特点是不仅可以实现对常规脉冲功率源装置的控制，而且可以根据设置自动进行高电压、大电流开关的老练、自击穿、耐压和触发等实验。另外，控制系统可以放置于远离被控设备现场外，仍然可以实现正常运行，并且控制系统通过工业PLC可编程控制器，完成安全连锁保护等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于强辐射环境下的远程控制系统，主要特点是不仅可以实现对 常规脉冲功率源装置的控制，而且可以根据设置参数自动进行高电压、大电流开关的老练、 自击穿、耐压和触发等实验。另外，控制系统可以放置于远离被控设备现场外，仍然可以实 现正常运行，实现远程控制，并且控制系统通过工业PLC可编程控制器，完成安全连锁保护 等功能。
技术介绍
在高压及强辐射环境下，一方面要保证人员及控制系统设备仪器的安全，另一方 面控制过程中需要满足高可靠性的要求，在这样的环境下，微小的干扰可能就会对控制系 统产生很大的影响。在参考文献中涉及的EPICS控制系统是国际上专门为大型加速器装置 开发的控制系统集成工具，使用该控制系统需要加入EPICS组织，成为其成员，并且EPICS 是针对某台大型设备专门开发的专用系统，并不适用作开关实验的控制系统平台。为了高 可靠性和节约成本，本专利技术使用的仍然是传统的操作面板，没有使用参考文献中的计算机 操作界面。
技术实现思路
高电压、电流开关是脉冲功率源装置中重要的组成部分，一台功率装置需要选择 上百个甚至上千个特征相似的开关，从开关的设计到最终选择使用需要进行反复的老练、 自击穿、耐压和触发实验。手动进行这些实验已经远远不能满足越来越大的实验需求。设计 的控制系统可以根据设置参数自动进行开关的老练、自击穿、耐压和触发实验，很大程度上 节约了人力资源和时间。在高压监测电压的采集中，一般衰减电路直接采用电阻分压的方 式，分压电路的地与PLC模拟量模块的地共用一个地电位，在高电压、大电流工作环境下， 实验放电的瞬间会引起地电位抬高，形成一个几百伏的快干扰信号，对控制系统造成很大 损伤。本专利技术控制系统中引入隔离电阻，分压电路地电位通过隔离电阻再接入控制系统，这 样瞬间抬高的地电位电压通过隔离电阻泄流，很大程度上减小了对控制系统的影响。本专利技术提供一种用于强辐射环境下的远程控制系统，由操作系统面板、设备接口、 PLC可编程控制器三部分组成；控制面板包括电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制 部分和触发器II控制部分组成；设备接口包括电源输入、控制信号的输出和高压监测接口 衰减滤波电路，衰减滤波电路由RCl高压端分压电阻，RC3变阻器，RC2接地隔离电阻，Cl滤 波电容，Dl瞬态电压抑制管(TVQ组成；PLC可编程控制器包括数字量和模拟量模块；控制 面板上的按钮及操作设备接口与PLC可编程控制器的数字量和模拟量模块通过电路相连 接。上述远程控制系统的电源控制部分包括充电电源和触发器电源的给电和断电控 制面板；充电控制部分包括正常的升压、接地、回零及自锁的功能显示屏以及老练、自击穿、 耐压和触发状态设置按钮，查询/切换按钮；触发器I控制部分、触发器II控制部分包括两台触发器电源的充电、等待和触发信号控制面板。本专利技术中控制系统不仅实现对常规脉冲功率源的控制，而且可以实现同时对两台 触发器的控制，使高电压、大电流开关的老练、自击穿、耐压和触发实验简单化、自动化。本专利技术中的控制系统可以根据面板设置的工作方式、工作参数和工作次数自动进 行开关的老练、自击穿、耐压和触发实验，并具有储存实验数据和数据查询的功能。本专利技术中的远程控制系统的特点是(1)控制系统不仅可以完成对常规脉冲功率 源的控制，同时可以完成对两台触发器的控制。( 控制系统通过工业PLC可编程控制器， 实现了高电压、大电流开关自动进行数十次老练、自击穿、耐压和触发实验的功能。(3)实现 了传统控制台不能实现的数据存储和数据查询的功能，查询数据直接可以在操作面板的数 字表头显示。(4)实验现场与控制系统的接口部分通过设计的衰减滤波电路，加入接地隔离 电阻，减小了放电瞬间地电位突然抬高对PLC模拟量模块的影响，实现了弱电对强电的控 制和监测。本专利技术可用于高压脉冲源的远程控制及高电压大电流开关的测试实验。 附图说明图1是本专利技术的操作系统面板示意图。图2是本专利技术的被控设备接口示意图。图3是本专利技术高压监测接口衰减滤波电路原理图。具体实施例方式如图1，前面板按功能分为四个部分电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制 部分、触发器II控制部分。电源控制部分主要控制整个控制系统、充电电源和触发器电源 的给电和断电。触发器I控制部分、触发器II控制部分分别控制两台触发器电源的充电、 等待和触发信号的输出。充电控制部分是整个控制系统的核心，除了正常的升压、接地、回 零及自锁的功能外，状态设置按钮可以设置四种实验工作方式老练、自击穿、耐压和触发。 电压设置按钮在不仅可以进行充电电压的设置，还可以进行自击穿和耐压工作方式下的时 间设置，另外还可以设置工作次数(最大20次)。查询/切换按钮可以进行上一次实验放 电电压查询(可查询前20次工作的放电电压)，切换功能完成手动单次工作和自动工作的 切换。图2本专利技术与被控设备的接口示意图。控制系统与被控设备通过航空插座及标准电缆座相连接。图3本专利技术高压监测接口衰减滤波电路原理图。PLC模拟量模块的输入电压量程为0-10VDC，而需要监测采集的充电电压高达 百千伏，经过1000 1分压器的衰减后还有约100V，这就要求监测电压在接入PLC模拟量 模块之前还要再次进行衰减。图3中RCl是高压端分压电阻，RC3是变阻器，RC2是接地隔 离电阻，Cl是滤波电容，Dl是瞬态电压抑制管(TVS)。输出信号EMA+和EMA-分别接PLC 模拟量模块的输入量和地位。而HVl和HGNDl分别是输入的高压信号和地位。输出信号两 端并联电容Cl是为了滤去低频干扰信号，进一步保证控制系统的稳定性。而瞬态电压抑制 管(TVQ是进一步保护PLC可编程控制器的模拟量输入模块不受放电瞬间快干扰信号的影响。RC1、RC2和RC3的选取是通过分压比值计算得到的。精确的分压值通过最后的标定得 到，在PLC可编程控制器的程序中可以进行最后的精确调整。 本专利技术的实施过程(1)根据控制系统需要完成的功能设计出控制系统的电路原 理图及布线图；( 选取PLC可编程控制器和电气元件，根据布线图和布局图进行布线；(3) 在非高压状态调试PLC程序；(4)分别对充电部分和触发部分进行高压调试；( 充电部分 和触发部分联合起来调试；(6)调试完成后用于实验现场。权利要求1.一种用于强辐射环境下的远程控制系统，其特征在于由操作系统面板、设备接口、 PLC可编程控制器三部分组成；控制面板包括电源控制部分、充电控制部分、触发器I控制 部分和触发器II控制部分组成；设备接口包括电源输入、控制信号的输出和高压监测接口 衰减滤波电路，衰减滤波电路由RCl高压端分压电阻，RC3变阻器，RC2接地隔离电阻，Cl滤 波电容，Dl瞬态电压抑制管(TVQ组成；PLC可编程控制器包括数字量和模拟量模块；控制 面板上的按钮及操作设备接口与PLC可编程控制器的数字量和模拟量模块通过电路相连 接。2.如权利要求1所述的远程控制系统，其特征在于电源控制部分包括充电电源和触发 器电源的给电和断电控制面板；充电控制部分包括正常的升压、接地、回零及自锁的功能显 示屏以及老练、自击穿、耐压和触发状态设置按钮，查询/切换按钮；触发器I控制部分、触 发器II控制部分包括两台触发器电源的充电、等待和触发信号控制面板。全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于强辐射环境下的远程控制系统，其特征在于：由操作系统面板、设备接口、ＰＬＣ可编程控制器三部分组成；控制面板包括电源控制部分、充电控制部分、触发器Ⅰ控制部分和触发器Ⅱ控制部分组成；设备接口包括电源输入、控制信号的输出和高压监测接口衰减滤波电路，衰减滤波电路由ＲＣ１高压端分压电阻，ＲＣ３变阻器，ＲＣ２接地隔离电阻，Ｃ１滤波电容，Ｄ１瞬态电压抑制管（ＴＶＳ）组成；ＰＬＣ可编程控制器包括数字量和模拟量模块；控制面板上的按钮及操作设备接口与ＰＬＣ可编程控制器的数字量和模拟量模块通过电路相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李静雅，曾江涛，梁天学，孙凤举，杨海亮，尹佳辉，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：87