组合移动式钴-60集装箱检查控制系统的设计与实现

作者：北京清华大学核能技术设计研究院（100084）黄毅斌 向新程 张玉爱 来源：《电子技术应用》 摘要：简述了基于profibus现场总线技术的plc的特点，并详细介绍了组合移动式钴-60集装箱检查控制系统的硬件结构、软件设计以及所完成的功能。 关键词：钴-60集装箱检查控制系统 plc profibus现场总线 清华大学核研院继研制成功固定式（tcf-scan）和车载移动式（tcm-scan）钴-60集装箱检查系统之后，又成功研制了组合移动式（tcr-scan）钴-60集装箱检查系统。组合移动式钴-60集装检查系统将辐射源、探测系统、数据采集系统组成移动探测架——移动门架，在地面铺设的导轨上移动，整套系统可安装在可拆装式或永久性的建筑物中。它取消了集装箱运输卡车拖动系统，从而更加经济便捷。组合移动式钴-60集装箱检查系统为了能适应可拆装性，并能工作在条件相对恶劣的陆路边境口岸，对控制系统的稳定性、可靠性和安全性有更高的要求。 profibus现场总线是近年来国际上最为流行的现场总线，也是目前数据传输率最快的一种现场总线（传输率可达12m波特），在很多领域内有广泛的应用。因此，在组合移动多钴-60集装箱检查系统中采用基于profibus现场总线技术的西门子公司plc产品设计其控制系统。 1 plc简介 可编程逻辑控制器（plc）是二十世纪八十年代发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。由于控制对象的复杂性、使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使plc在设计上有自己明显的特点：可靠性高、适应性广、具有通信功能、编程方便、结构模块化。在现场集散控制系统中，plc已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用极为广泛。 德国西门子公司的simatic s7-200系列和s7-300系列plc具有可靠性高、抗干扰能力强、指令集丰富、运行速度快、易于掌握、操作便捷、内置集成功能丰富、实时性好、通讯能力强、扩展模块丰富的优点，适用于许多场合的检测、监测及控制的自动化。 2 系统硬件结构 钴-60集装箱检查系统利用γ射线与物质相互作用的原理对大型集装箱进行不开箱检查，是打击走私和防止恐怖活动的有力武器。从移动式钴-60工业γ照相机辐射源发射出的γ射线束穿过被检测物体后，进入阵列探测器转化为与射线强度成正比的电信号，经过信号放大，并进行a/d变换后送到数据采集机，得到被检测物体的二维投影图像。再把得到的被检测物体图像传送到图像服务器和图像检查系统，由海关检查人员对图像进行分析处理。 组合移动式钴-60集装箱检查系统与固定式钴-60集装箱检查系统最大的区别是被检查集装箱不动，通过安装有整套辐射测装置的移动门架在导轨上运动完成检查过程。整个控制系统图1所示，可以分为以下几个主要部分：①移动门架，安装有限列探测器及空调保温系统；②数据采集柜，安装有前放电路、a/d变换电路等电子学系统与数据采集机；③辐射源室，有辐射源、快门、安全取锁机构；④门架控制柜；⑤就地控制台；⑥主控台，作为集装箱检查系统的主操作台，安装有操作按钮与指示灯，并有一台工控机做系统的监控设备。 完成控制功能的plc分别安装在主控台与门架控制柜中。主控台安装有一个s7-300系列的s7-315-2dp作为主站，带有3个s7-200系列的s7-215-dp和1个pp17，共4个从站。其中pp17是西门子公司新推出的一款带按钮与指示灯的模块，设计紧凑，把cpu、按钮、指示灯集成在一起作为s7-315的一个从站，省去了外转帐开关按钮、指示灯的安装与大量的接线，同时提高了可靠性与稳定性，主控台的所有操作都通过它来完成。其它3个s7-215-dp从站分别为：①采集机控制单元，增加了3个模拟信号采集模块，完成图像数据采集启停控制与环境温度、辐射剂量的采集；②起点控制单元，完成起点的道杆、指示灯的控制；③终点控制单元，完成终点道杆、指示灯的控制。门架控制柜安装有一个s7-300系列