CSR真空系统的连锁保护与控制实现

CSR真空系统的连锁保护与控制实现作者：湖北安全生产信息网来源：湖北安全生产信息网发布时间：2007-7-23 17:28:17减小字体增大字体轻轻一点，立刻拥有一本安全工具书！收藏本篇文章，方便以后查看摘要：采用了当前先进的嵌入式芯片技术，介绍了一种基于微控制器MSP430F14 9的控制模块。

并基于工程实际，着重介绍了模块的设计思想、实现的功能、硬件电路的设计、软件的设计。

模块的控制核心为微控制器，使用C430语言编程。

该模块具有适应性与灵活性强、精度高、使用方便等优点，现已成功应用于CSR真空连锁保护控制系统中，该模块对其他领域的控制也有较大的参考价值。

关键词：MSP430F149，控制模块, 真空系统，连锁保护国家“九•五”重大科学工程兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR ), 它包括主环、实验环、RIB 分离线和注入线, 能提供直到U92+ 的全剥离重离子束。

在长约为500m、平均直径为Ф250mm 的真空系统中, 安装有真空获得设备(分子泵、溅射离子泵、钛升华泵)，真空测量设备(冷、热阴极放电真空规管、质谱计、真空计)，超高真空全金属阀门（插板阀、快阀）等。

2004年12月，经国际专家组现场测试，HIRFL-CSR主环实测的平均真空度为5.35×10-12mbar (包括电子冷却装置)。

HIRFL-CSR运行时, 超高真空系统任何一处束流线发生真空故障就会造成束流丢失、仪器设备损坏、加速器停运的严重后果。

因此加速器必须具有响应速度快、安全可靠的真空连锁保护控制系统。

1 真空控制系统控制系统的核心是自主设计的可以兼容各种真空计,真空泵和控制超高真空全金属阀门的基于MSP430F149的控制模块VAC400。

每个模块连接一台真空计和相应位置连锁保护的真空阀门，或者一台真空泵，用来采集它们的模拟/数字量和状态码，数据经RS-485串行总线上传到中央控制机进行在线监视/显示，并把中央控制机发送来的测控命令直接作用于真空计，电源或电磁阀，完成巡检测控。

每个VAC 400都有一个唯一的标识码（或地址），每次通信周期中，只容许一个下位机与上位机通讯，通讯连接采用握手方式, ADC采集的数据不断自动更新并发送给上位机读出显示。

VAC400与真空计通信速率为 57600bps。

INTRANET用户通过访问上位机来实现对特定真空计特定功能的操作。

真空设备状态自动发送给中央控制机显示的内容如下：与真空测量规管连接的各种真空计：数据显示、正常、故障与真空计连接的气动插板阀: 开、关、运行状态与真空计连接的快阀: 开、关、运行状态用控制命令查询显示的内容：质谱计: 正常、故障、数据显示离子泵: 正常、故障、离子流、高压例如：控制系统采集真空计和相应位置气动插板阀的状态，自动发送给中央控制机的数据为 CSRVA20VG01:3.8E-12mbar CSRVA20VV01 1(其中,CSRVA20VG01表示真空计编号，3.8E-12mbar为该处真空度数值，CSRVA20VV01是与真空计连锁保护控制的真空阀门编号，1表示真空阀门状态为开，此时控制界面绿灯亮) 。

真空控制系统实现了各种真空设备保持手动和自动两种操作功能。

设备既可就地操作, 又能远距离遥控操作。

2 真空系统连锁保护与控制真空控制系统应使各设备在发生事故，或由于某种原因使真空度降到某一数值时，能够自动保护，真空联锁保护与控制系统的控制要点如下：（1）当加速器停止运行时，真空阀门关闭。

在控制系统中，设此状态为初始状态和默认状态。

（2）加速器运行以前，需要打开全部阀门。

中央控制机发送阀门打开操作命令，例如：^a44o441~，其中命令数据帧以‘^’为开始接收命令中断标志位，以‘~’为结束标志位；a为模块地址号，o为开阀门标志位；其他数字为通道子地址或者各种不同仪器设备的编号。

（3）当真空度低于1.0E-8mbar时，停止束流注入，关闭气动插板阀。

当控制模块读回的真空度数值低于1.0E-8mbar，模块立即会自动执行保护程序关闭阀门，同步返回阀门状态0，并向控制中心报警。

系统的响应速度是真空系统连锁保护和控制的关键。

采用MSP430F149,每个指令周期的平均执行时间为150ns，每1K二进制语句的执行时间约需150µs，整个控制响应的时间约需要1ms，快阀的关闭时间需要10-20ms,气动插板阀门关闭时间需要1000ms-2000ms,所以以MSP430F149微处理器为核心的控制系统完全可以满足真空连锁保护和控制的要求。

（4）当真空度低于1.0E-8mbar，自动快速关闭气动插板阀以后，为防止真空度波动而引起的阀门多次开关和保证加速器绝对运行安全，必须经专人将事故排除以后，确保真空系统恢复正常，方能用强制命令开启阀门，强制命令为^a44oxx1~。

否则即使真空度恢复正常也不会打开阀门。

（5）当真空度低于1.0E-6mbar 时, 切断离子泵电源。

计算机记录并显示离子泵停机顺序以便查找漏源。

（6）加速器运行结束，停止束流注入，使用命令^a44f441~关闭阀门.3 真空系统连锁保护控制软件设计软件设计的开发平台是TI公司的IAR Embedded Workbench和MSP－FET430IF 1.3仿真器。

系统软件的设计关键是：（1）实现不同真空计和相应位置真空阀门的连锁保护控制。

自动给中央控制中心发送当前真空度数值和真空阀门状态，阀门状态必须准确无误，实现连锁保护控制的各种状态要求。

（2）要针对不同的控制对象真空计IM520，真空计IM540，真空计IT23和真空泵GST-03L这些不同仪器设备自身的控制命令进行设计，而且需要输出与被控仪器实际显示的数据类型和单位相一致的结果。

（3）当中央控制中心发出本设备其他操作命令或者其他设备的操作命令时，需能产生中断执行，并获取相应的数据或者状态。

针对不同的被控设备，我们改变相应的主函数部分注入模块，从而实现了复杂多变的系统任务。

应用 C430语言编写的真空系统连锁保护子函数的主要程序代码如下：void protect(void){ if (Buffer[3]==’x’ ){ Buffer[2]==’o’;ADvalue[1]=P1IN; }elseif (ADvalue[0]>1.0E-8){Buffer[2]==’f’;ADvalue[1]=P1IN;P4OUT |=0X01;}else{ Buffer[2]==’o’;ADvalue[1]=P1IN; }}真空计测量的真空度数值通过模块的MSP430的ADC寄存器读出，阀门的当前状态通过 MSP430的P1口读出，将真空度和阀门状态循环自动发送到中央控制机，人机交互界面显示。

下面的ADC函数就是实现这一功能：void ADC(void){ int j;TXBUF1=ADDRESS; //输出模块名称并在其后加“：”和空格while ((UTCTL1&0x01)==0);TXBUF1=58;while ((UTCTL1&0x01)==0);TXBUF1=’’;while ((UTCTL1&0x01)==0);if(Buffer[2]==’r’)//判断是否输入读取 ADC数据的命令{for(i=0;i<1;i++){ ADC12CTL0 &=~ 0x02;//在进行设置时首先复位ADC的转换使能ADvalue[i]=ADC12MEM[i]; //读取数据/*循环输出ADC12MEMx里的数据*/for(j=4;j>=0;j--){TXBUF1=Hex2ASCII(ADbit[j]);while ((UTCTL1&0x01)==0);}TXBUF1=’’; //输出空格与下一组 ADC数据相间隔while ((UTCTL1&0x01)==0);}/*循环输出阀门的当前状态*/ADvalue[1]=P1IN;TXBUF1=Digit0(ADvalue[1]);while ((UTCTL1&0x01)==0);TXBUF1=’’;while ((UTCTL1&0x01)==0);protect();TXBUF1=13; //显示数据之后换行，执行下一次循环显示while ((UTCTL1&0x01)==0);ADC12CTL0 |= 0x02; } // 使能ADC转换}4 结语运行表明，真空联锁保护和控制系统对于保障兰州重离子加速器冷却储存环的安全运行和科学实验的正常开展是至关重要的。

基于MSP430F149的真空控制系统获取的数据具有很好的精确度，稳定性和快的连锁保护响应时间，较好地完成了真空设备的实时监控，显示任务以及连锁保护的控制要求。

由于该系统低成本，高速度，低功耗，高精度等优点，同时可以应用于安全防护检测，门禁互锁联动和水电检测系统等领域。

】炼油厂加氢装置循环氢压缩机组报警联锁系统介绍作者：不详来源：中国安全健康网发布时间：2007-7-12 17:17:29减小字体增大字体轻轻一点，立刻拥有一本安全工具书！收藏本篇文章，方便以后查看炼油厂一加氢装置的循环氢气体压缩机机组（下文简称为机组），是装置最关键的设备之一。

机组的安全、平稳运行是装置安全、平稳生产的前提。

因此其报警与联锁保护系统是机组相当重要的组成部分。

加氢装置循环氢离心式压缩机组的、报警与联锁保护系统在同类机组中具有一定的代表性，本文将其报警与联锁保护系统的设计原理和动作过程作一简介。

一、工艺过程概述为了提高轻油收率和提高产品质量的需要，炼油厂大多建设了加氢装置，主要作用就是把来自上游生产装置的原料油，在一定的压力和温度下，利用催化剂的作用，使原料油转化成为高附加值的产品。

其化学反应比较复杂，高温、高压、临氢的操作条件相当苛刻。

在高温下加氢处理催化剂具有很高的活性，使氢气与油发生反应，然而高温下也增加了生焦速率并且降低了催化剂的能力，而高的氢分压可以抑制生焦而延长催化剂的寿命。

循环氢压缩机就是维持高的反应总压，实现富氢与原料油一起通过反应器进行反应并把反应后剩余的氢，经油气分离和脱硫处理后再循环，并为控制反应温度提供冷氢（即把低温富氢注入到两个反应器床层之间，以限制加氢处理过程中放热反应引起的温升，保证反应温升不超高）的重要设备。

人们常把循环氢压缩机形象地称之为炼油厂加氢装置的心脏。

为了保证加氢循环氢气体压缩机机组的安全、平稳运行，机组设置了报警与联锁保护系统。

在机组的相关参数实行PID定值控制的基础上，设置了重要参数越限报警和联锁保护系统是大型机组必不可少的组成部分。

报警提醒操作人员及时发现机组运行异常并调整操作使其恢复正常的一项有效措施。