СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАДИОГРАФИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ НА БАЗЕ УСКОРИТЕЛЯ БЕТАТРОННОГО ТИПА Российский патент 2019 года по МПК G03B42/02 G05B19/00 

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к импульсной рентгеновской и предназначено для использования в радиографических комплексах.

Из существующего уровня техники известна система управления радиографической установкой на базе линейного индукционного ускорителя, представленная в статье [«Система автоматизации линейного индукционного ускорителя рентгенографического комплекса» авторы: A.M. Батраков, П.В. Логачев, А.В. Павленко, В.Я. °Сазанский, Г.А. Фатькин, Вестник НГУ. Серия: Физика. 2010. Том 5, выпуск 3]. Система управления включает в себя 48 высоковольтных генераторов в виде модуляторов, каждый из которых содержит делитель напряжения, подключенный к нему один емкостной накопитель энергии и один коммутатор, подключенный к емкостному накопителю энергии и нагрузке в виде индуктора. К каждому высоковольтному генератору подключен свой контур управления, содержащий один блок запуска коммутатора, подключенный к коммутатору высоковольтного генератора. Коммутатор представлен в виде водородного тиратрона. Система управления также содержит одно устройство зарядки емкостных накопителей, которые параллельно подключены ко всем емкостным накопителям энергии, восемь устройств формирования импульсов синхронизации, восемь блоков включения и контроля, выполненных на основе контроллера. Восемь устройств формирования импульсов синхронизации соединены с соответствующими блоками запуска коммутатора с одной стороны, и устройством запуска установки с другой стороны. Каждый из блоков включения и контроля соединен в соответствии с территориальным расположением оборудования с блоками запуска коммутатора и делителями напряжения. Система также содержит локальный пульт управления, включающий в себя промышленный компьютер, концентратор локальной сети Ethernet и устройство запуска установки.

В представленной системе управления отсутствуют: блокировка питающего напряжения при проникновении персонала в зону повышенной опасности, отслеживание регулярного опроса состояния устройств и возможность аппаратной блокировки питающего напряжения оператором, что приводит к требованию повышенного внимания персонала для обеспечения безопасности работ. Также отсутствует гальваническая развязка между пультом управления и контурами управления, что отрицательно сказывается на помехозащищенности оборудования. Представленная система управления радиографической установкой выполнена на базе линейного индукционного ускорителя и не предназначена для управления радиографическими установками на базе ускорителя бетатронного типа.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому изобретению является система управления радиографическим комплексом на базе ускорителя бетатронного типа, представленная в патенте «Мобильный радиографический комплекс и источник излучения бетатронного типа для радиографического комплекса» [патент RU 2548585, публик. 20.04.15 г., авторы Зенков Д.И., Шамро О.А. и др.], в котором система управления включает в себя высоковольтные генераторы, подключенные кабельными линиями к локальному пульту управления. Локальный пульт управления выполнен в виде стационарного, либо в виде мобильного пульта управления.

В представленном устройстве управление работой генераторами и их контроль при эксплуатации установки происходит в ручном режиме.

Технический результат заключается в повышении надежности и безопасности проведения работ за счет автоматизации работы установки при одновременном обеспечении сохранности оборудования системы управления в случае сбоя на одном из узлов установки.

Дополнительным техническим результатом является повышение эффективности проведения эксперимента за счет предотвращения запуска дорогостоящего этапа эксперимента при низком пороговом значении синхротронного излучения.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе управления радиографической установкой на базе ускорителя бетатронного типа, включающем высоковольтные генераторы, подключенные кабельными линиями к локальному пульту управления, новым является то, что использованы, по меньшей мере, пять высоковольтных генераторов, каждый из которых содержит разрядно-закорачивающее устройство, подключенное к нему делитель напряжения и, по меньшей мере, один емкостной накопитель энергии, по меньшей мере, один коммутатор, подключенный к емкостному накопителю энергии и нагрузке; к каждому высоковольтному генератору подключен свой контур управления, содержащий устройство зарядки емкостного накопителя и, по меньшей мере, один блок запуска коммутатора, к которому подключен преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический, либо каждый блок запуска коммутатора снабжен им, причем блок запуска коммутатора подключен к коммутатору высоковольтного генератора, а устройство зарядки емкостного накопителя подключено к разрядно-закорачивающему устройству; система дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя блоками включения и контроля, каждый из которых соединен в соответствии с территориальным расположением оборудования с разрядно-закорачивающими устройствами и делителями напряжения соответствующих высоковольтных генераторов, с устройствами зарядки емкостного накопителя и с блоками запуска коммутатора соответствующих контуров управления; устройством формирования импульсов синхронизации и устройством запуска установки, причем устройство запуска установки соединено по волоконно-оптической линии связи (далее ВОЛС) с преобразователем оптического импульса синхронизации в электрический контура управления генератором, срабатывающим первым, а устройство формирования импульсов синхронизации соединены также по ВОЛС с остальными преобразователями оптического импульса синхронизации в электрический; по меньшей мере, двумя датчиками открытия дверей, датчиком поля и устройством запуска системы синхронизации, при этом датчик поля подключен к устройству запуска системы синхронизации, которое по ВОЛС соединено с устройством формирования импульсов синхронизации; локальный пульт управления содержит промышленный компьютер, блок аппаратной защиты, по меньшей мере, один концентратор последовательных интерфейсов и преобразователи последовательных интерфейсов в ВОЛС, количество которых соответствует сумме блоков включения и контроля и блока аппаратной защиты, причем концентратор или концентраторы последовательных интерфейсов входят в состав промышленного компьютера, либо подключены к нему с одной стороны, а с другой - к преобразователям последовательных интерфейсов в ВОЛС и к устройству формирования импульсов синхронизации, причем к одному из преобразователей последовательных интерфейсов в ВОЛС подключен по ВОЛС блок аппаратной защиты, соединенный с датчиками открытия дверей и блоками включения и контроля, а остальные преобразователи последовательных интерфейсов в ВОЛС соединены по ВОЛС со своими блоками включения и контроля.

Система дополнительно может содержать подключенный к устройству формирования импульсов синхронизации, блок оптической блокировки и соединенные с ним датчик синхротронного излучения и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС, причем устройство формирования импульсов синхронизации и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС могут быть соединены с концентратором последовательных интерфейсов по RS-485, а с блоком оптической блокировки - по ВОЛС. При наличии в системе блока оптической блокировки, устройство формирования импульсов синхронизации может быть представлено в виде двух устройств, размещенных вместе с блоком оптической блокировки в локальном пульте управления, либо вынесены за его пределы. Также локальный пульт управления дополнительно может содержать концентратор локальной сети, подключенный между промышленным компьютером и концентратором или концентраторами последовательных интерфейсов. Система дополнительно может содержать удаленный пульт управления, содержащий промышленный компьютер, с программным обеспечением идентичным программному обеспечению компьютера локального пульта управления, и подключенный к нему медиаконвертер, причем локальный пульт управления содержит свой медиаконвертер, подключенный к концентратору локальной сети, а медиаконвертеры локального и удаленного пультов управления могут быть соединены между собой по ВОЛС. При этом локальный пульт управления дополнительно может содержать переключатель выбора управляющего компьютера, подключенный к одному из концентраторов последовательных интерфейсов. Устройство запуска установки может быть расположено в блоке аппаратной защиты, либо в блоке включения и контроля, управляющего генератором, срабатывающим первым, либо в локальном пульте управления в виде отдельного устройства, при этом в случае выполнения его в виде отдельного устройства оно дополнительно подключено к концентратору или концентраторам последовательных интерфейсов. В системе управления блок аппаратной защиты с блоками включения и контроля могут быть соединены по ВОЛС.

Влияние отличительных признаков патентной формулы на вышеуказанный технический результат.

Использование, по меньшей мере, пяти высоковольтных генераторов, каждый из которых содержит разрядно-закорачивающее устройство, подключенное к нему делитель напряжения и, по меньшей мере, один емкостной накопитель энергии, по меньшей мере, один коммутатор, подключенный к емкостному накопителю энергии и нагрузке, а также подключение к каждому высоковольтному генератору своего контура управления, содержащего устройство зарядки емкостного накопителя и, по меньшей мере, один блок запуска коммутатора, к которому подключен преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический, либо каждый блок запуска коммутатора снабжен им, причем блок запуска коммутатора подключен к коммутатору высоковольтного генератора, а устройство зарядки емкостного накопителя подключено к разрядно-закорачивающему устройству, позволяет унифицировать сигналы управления и контроля, сужая тем самым номенклатуру используемых материалов, а также выделить и гальванически изолировать оборудование, относящееся к каждому генератору и его контуру управления, что влияет на повышение надежности и безопасности проведения работ. РЗУ позволяет выполнять переключение контактов емкостного накопителя энергии между устройством зарядки емкостного накопителя и шиной заземления через разрядный резистор, что обеспечивает разряд емкостного накопителя энергии и предотвращает накопление заряда на его обкладках, повышая, тем самым, безопасность проведения работ и ресурс разрядников коммутаторов. Преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический позволяет использовать оптический сигнал для запуска коммутатора, что является одной из мер обеспечения помехозащищенности оборудования.

Дополнительное оснащение системы, по меньшей мере, двумя блоками включения и контроля, каждый из которых соединен в соответствии с территориальным расположением оборудования с разрядно-закорачивающими устройствами и делителями напряжения соответствующих высоковольтных генераторов, с устройствами зарядки емкостного накопителя и с блоками запуска коммутатора соответствующих контуров управления, позволяет формировать физические величины сигналов управления оборудования контуров управления на основе команд от пульта управления, оцифровку и передачу информации о состояния оборудования, подключенных контуров управления генераторов на пульт управления, что повышает надежность и безопасность проведения работ при одновременном обеспечении сохранности оборудования системы управления в случае сбоя на одном из узлов установки. Управление одним блоком включения и контроля оборудованием нескольких контуров управления снижает материальные и временные затраты на производство всех блоков управления, сокращает количество запасного комплекта блоков управления, не ухудшая степени помехозащищенности и качества управления. Количество двух блоков управления зависит от территориального расположения высоковольтных генераторов, что приводит к сокращению количества и длин линий связи с исполнительным оборудованием с одной стороны и пультом управления - с другой.

Оснащение системы устройством формирования импульсов синхронизации и устройством запуска установки, и соединение по ВОЛС устройства запуска установки с преобразователем оптического импульса синхронизации в электрический контура управления генератором, срабатывающим первым, а устройства формирования импульсов синхронизации - с остальными преобразователями оптического импульса синхронизации в электрический, а также оснащение системы управления датчиком поля и устройством запуска системы синхронизации, при этом датчик поля подключен к устройству запуска системы синхронизации, которое по ВОЛС соединено с устройством формирования импульсов синхронизации, позволяют запускать высоковольтные генераторы по заранее заданному алгоритму, что влияет на надежность, а передача импульсов запуска по ВОЛС позволяет осуществлять качественную передачу импульса синхронизации в условиях электромагнитных помех, что является одной из мер обеспечения помехозащищенности оборудования, влияющей на сохранность оборудования при сбое на одном из узлов установки.

Наличие в локальном пульте управления промышленного компьютера, по меньшей мере, одного концентратора последовательных интерфейсов и преобразователей последовательных интерфейсов в ВОЛС, количество которых соответствует сумме блоков включения и контроля и блока аппаратной защиты, причем концентратор или концентраторы последовательных интерфейсов входят в состав промышленного компьютера, либо подключены к нему с одной стороны, а с другой - к преобразователям последовательных интерфейсов в ВОЛС и к устройству формирования импульсов синхронизации, позволяет формировать команды управления, передавать их и принимать информацию о состояния оборудования от блоков включения и контроля, что является одной из мер повышения надежности и безопасности проведения работ.

Наличие в пульте управления блока аппаратной защиты, соединенного с датчиками открытия дверей и блоками включения и контроля, позволяет формировать сигналы разрешения подачи напряжения на высоковольтные устройства при соблюдении ряда условий, таких как: датчики открытия дверей сигнализируют о том, что двери закрыты, программное обеспечение производит регулярный опрос состояния устройств и отсутствует ручная блокировка оператором питающего напряжения, что повышает безопасность персонала при проведении работ.

Наличие в системе, по меньшей мере, двух датчиков открытия дверей и блока аппаратной защиты позволяет информировать об открытии какой-либо двери, прекратить, и запретить подачу питающего напряжения на высоковольтные устройства в разрядить емкостные накопители энергии, что повышает безопасность персонала при проведении работ.

Подключение по ВОЛС к одному из преобразователей последовательных интерфейсов блока аппаратной защиты, соединенного с датчиками открытия дверей и по ВОЛС - с блоками включения и контроля, и соединение по ВОЛС остальных преобразователей последовательных интерфейсов со своими блоками включения и контроля, является одной из мер обеспечения гальванической развязки оборудования.

Дополнительное содержание в системе, подключенного к устройству формирования импульсов синхронизации, блока оптической блокировки и соединенные с ним датчик синхротронного излучения и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС, причем устройство формирования импульсов синхронизации и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС соединены с концентратором последовательных интерфейсов по RS-485, а с блоком оптической блокировки - по ВОЛС, позволяет блокировать дорогостоящий этап эксперимента при определении недостаточного уровня излучения установки с помощью датчика синхротронного излучения, что влияет на повышение эффективности проведения эксперимента, а соединение по ВОЛС повышает помехозащищенность системы.

Представление при наличии в системе блока оптической блокировки устройства формирования импульсов синхронизации в виде двух устройств, размещенных вместе с блоком оптической блокировки в локальном пульте управления, либо вынесенных за его пределы, позволяет запретить срабатывание систем сброса ускоренного пучка на мишень в случае возникновения блокировки по синхротронному излучению, тем самым не расходуется ресурс коммутаторов части высоковольтных генераторов, что является одной из мер обеспечения сохранности оборудования.

Дополнительное наличие в локальном пульте управления концентратора локальной сети, подключенного между промышленным компьютером и концентратором или концентраторами последовательных интерфейсов, позволяет объединить устройства в локальную сеть по интерфейсу Ethernet со стандартным протоколом ТСР/IP и организовать удаленный пульт управления, что также дает возможность проводить работы повышенной опасности на значительном расстоянии, что влияет на безопасность персонала.

Оснащение системы управления удаленным пультом управления, содержащим промышленный компьютер, с программным обеспечением идентичным программному обеспечению компьютера локального пульта управления, и подключенным к нему медиаконвертером, причем локальный пульт управления содержит свой медиаконвертер, подключенный к концентратору локальной сети, позволяет управлять установкой на значительном удалении от нее, что также влияет на безопасность проведения работ.

Соединение по ВОЛС медиаконвертеров локального и удаленного пультов управления обеспечивает гальваническую изоляцию пультов и позволяет передавать сигналы без помех на расстояние до 15 км, что влияет на сохранность оборудования и безопасность проведения работ.

Дополнительное наличие в локальном пульте управления переключателя выбора управляющего компьютера, подключенного к одному из концентраторов последовательных интерфейсов, обеспечивает передачу управления выбранному переключателем пульту управления, что позволяет организовать удаленный пульт управления, влияющий также на безопасность проведения работ.

Размещение устройства запуска установки в блоке аппаратной защиты, либо в блоке включения и контроля, управляющего генератором, срабатывающим первым, либо в локальном пульте управления в виде отдельного устройства, при этом в случае выполнения его в виде отдельного устройства, оно дополнительно подключено к концентратору или концентраторам последовательных интерфейсов, позволяет в зависимости от требований опыта сократить количество линий связи, что влияет на сохранность оборудования.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

На фиг. 1 - схематично представлен высоковольтный генератор с контуром управления.

На фиг. 2 - схематично представлена система управления радиографической установкой на базе ускорителя бетатронного типа.

На фигурах позициями обозначены: 1 - высоковольтный генератор (1а, б, в - генераторы «инжектора», 1г - генератор «быстрого сброса», 1д - генератор электромагнита, 1е - генератор «медленного» сброса), 2 - разрядно-закорачивающее устройство (далее РЗУ), 3 - делитель напряжения, 4 - емкостной накопитель энергии, 5 - коммутатор, 6 - нагрузка, 7 - контур управления высоковольтным генератором, 8 - блок включения и контроля (далее БВК), 9 - устройство зарядки емкостного накопителя, 10 - преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический, 11 - блок запуска коммутатора, 12 - преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС, 13 - концентратор последовательных интерфейсов, 14 - устройство формирования импульсов синхронизации, 15 - концентратор локальной сети, 16 - промышленный компьютер (далее ПК), 17 - медиаконвертер, 18 - блок аппаратной защиты, 19 - переключатель выбора управляющего ПК, 20 - локальный пульт управления, 21 - удаленный пульт управления, 22 - блок оптической блокировки, 23 - датчик открытия дверей, 24 - датчик синхротронного излучения, 25 - датчик поля, 26 - устройство запуска системы синхронизации, 27 - устройство запуска установки.

В примере реализации заявляемая система управления радиографической установкой на базе ускорителя бетатронного типа включает в себя шесть высоковольтных генераторов 1, размещенных в двух передвижных фургонах [патент RU 2548585, публик. 20.04.15 г., авторы Зенков Д.И., Шамро О.А. и др.]. Высоковольтные генераторы 1 представлены в виде трех генераторов «инжектора» 1а, б, в, генераторов «быстрого» и «медленного» сброса 1г, е и генератора «электромагнита» 1д, которые выполнены на основе емкостных накопителей энергии 4, состоящих из одного либо нескольких конденсаторов. Генератор 1а включает в себя РЗУ 2 и подключенные к нему резистивный делитель напряжения 3 и один емкостной накопитель энергии 4, подключенный к трем коммутаторам 5, соединенных с нагрузкой 6. Каждый из генераторов 1б, 1в, 1е, включает в себя размещенные в одном корпусе РЗУ 2, и подключенные к нему резистивный делитель напряжения 3 и один емкостной накопитель энергии 4, подключенный к одному коммутатору 5, соединенного с нагрузкой 6. Резистивный делитель напряжения 3 также соединен с емкостным накопителем энергии 4. Генератор 1г выполнен с тремя емкостными накопителями энергии 4, соединенными каждый со своим коммутатором 5. Причем емкостные накопители энергии 4 также соединены с РЗУ 2 и делителем напряжения 3. Генератор 1д включает в себя РЗУ 2 и подключенные к нему резистивный делитель напряжения 3 и один емкостной накопитель энергии 4, подключенный к коммутатору 5, соединенного с нагрузкой 6. РЗУ 2 представлен в виде мощного реле с несколькими переключающимися группами контактов.

Каждый высоковольтный генератор 1 имеет свой контур управления 7, каждый из которых содержит одно устройство зарядки емкостного накопителя 9, подключенное к РЗУ. Контура управления 7 генераторами 1а, 1г содержат по три блока запуска коммутатора 11, соединенных каждый со своим преобразователем оптического импульса синхронизации в электрический 10. Остальные контуры управления 7 содержат один блок запуска коммутатора 11, соединенный с преобразователем оптического импульса синхронизации в электрический 10.

Блоки запуска коммутаторов 11 выполнены на основе разрядников, либо тиратронов, а сами коммутаторы 5 - на основе управляемых газовых и твердотельных разрядников.

Преобразователи оптических импульсов синхронизации в электрический 10 выполнены на основе фотодиода, схемы умножения и трансформатора.

Два блока включения и контроля 8 (далее БВК) выполнены на основе модулей удаленного сбора данных и управления, твердотельных и электромагнитных реле, плат гальванической развязки дискретных и аналоговых сигналов, а также преобразователей последовательных интерфейсов в ВОЛС. Блоки включения и контроля 8 соединены в соответствии с территориальным расположением оборудования, а именно один из блоков управляет оборудованием, расположенным в ускорительном фургоне (т.е. оборудованием контуров управления генераторов 1а, б, в, г), а другой - оборудованием, расположенным в батарейном фургоне (т.е. оборудованием контуров управления 1д, е). Каждый БВК 8 соединен с устройствами зарядки емкостных накопителей 9, блоками запуска коммутатора 11, РЗУ 2 и делителями напряжения 3. БВК 8 с блоками запуска коммутатора 11 соединены по ВОЛС для передачи сигнала готовности блока готовности коммутатора, и электрически - для передачи напряжения питания. Устройство зарядки емкостных накопителей 9 выполнено на основе схем умножения, трансформаторов и плат управления.

Система управления содержит локальный пульт управления 20, который в одном из вариантов реализации включает в себя ПК 16, соединенные к ним концентратор локальной сети 15, подключенный к концентратору последовательных интерфейсов 13, к которому подключены три преобразователя последовательных интерфейсов в ВОЛС 12 и устройство формирования импульсов синхронизации 14. Количество преобразователей последовательных интерфейсов в ВОЛС 12 определено суммой блоков включения и контроля 8 и блока аппаратной защиты 18. Информационный обмен в локальной сети осуществляется по интерфейсу Ethernet с использованием стандартного протокола TCP/IP. В качестве последовательного интерфейса выбран RS-485 протокол DCON. В качестве преобразователей последовательных интерфейсов в ВОЛС 12 использованы ADAM-4541.

Также система управления содержит два датчика открытия дверей 23 и устройство запуска установки 27, соединенное по ВОЛС с преобразователем оптического импульса запуска в электрический 10 контура управления 7 генератором 1д.

Датчики открытия дверей 23 представляют собой стандартный концевой выключатель.

Также в локальном пульте управления 20 к одному из преобразователей последовательных интерфейсов в ВОЛС 12 подключен по ВОЛС блок аппаратной защиты 18, соединенный с двумя датчиками открытия дверей 23 и двумя блоками включения и контроля 8. А остальные два преобразователя последовательных интерфейсов в ВОЛС 12 соединены по ВОЛС со своими блоками включения и контроля. 8. Блок аппаратной защиты 18 с двумя блоками включения и контроля 8 соединен по ВОЛС. Блок аппаратной защиты 18 выполнен на основе нормализаторов сигнала типа «сухой контакт», модуля удаленного ввода-вывода дискретных сигналов, схемы временной задержки, логических микросхем.

В другом варианте реализации локальный пульт управления 20 дополнительно содержит подключенный к устройству формирования импульсов синхронизации 14 блок оптической блокировки 22, и соединенные с ним датчик синхротронного излучения 24 и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС 12. При этом устройство формирования импульсов синхронизации 14 и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС 12 соединены с концентратором последовательных интерфейсов 13 по RS-485, а с блоком оптической блокировки 22 - по ВОЛС. При наличии в системе блока оптической блокировки 22, устройство формирования импульсов синхронизации 14 представлено в виде двух устройств, размещенных в локальном пульте управления 20. Блок оптической блокировки 22 содержит схемы сравнения сигнала с пороговым значением, оптронную развязку сигнала превышения порогового значения от остальной схемы, логические микросхемы, модуль удаленного ввода дискретных сигналов и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС. Датчик синхротронного излучения 24 выполнен на основе фоторезистора.

Система управления содержит соединенное по ВОЛС с устройством формирования импульсов синхронизации 14 устройство запуска системы синхронизации 26 и подключенный к нему датчик поля 25. Датчик поля 25 выполнен в виде катушки индуктивности, а устройство запуска системы синхронизации 26 выполнено на основе схемы сравнения и светодиода.

В системе управления устройство запуска установки 27 расположено в блоке аппаратной защиты 18, либо в блоке включения и контроля 8, управляющего генератором 1д, срабатывающим первым, либо в локальном пульте управления 20 в виде отдельного устройства, при этом в случае выполнения его в виде отдельного устройства, оно дополнительно подключено к концентратору или концентраторам последовательных интерфейсов 13.

Дополнительно система содержит удаленный пульт управления 21, содержащий компьютер 16, с программным обеспечением идентичным с компьютером локального пульта управления 20, и подключенный к нему медиаконвертер 17. Причем локальный пульт управления содержит свой медиаконвертер 17, подключенный к концентратору локальной сети 15, а медиаконвертеры локального и удаленного пультов управления соединены между собой по ВОЛС. При этом при наличии в системе удаленного пульта управления 21 локальный пульт управления 20 содержит переключатель выбора управляющего компьютера 19, подключенный к концентратору последовательных интерфейсов 13. Используются медиаконвертеры фирмы МОХА. Переключатель выбора управляющего компьютера 19 выполнен на основе модуля удаленного ввода дискретных сигналов и двухпозиционного тумблера.

Система работает следующим образом.

Оператор с помощью переключателя выбора управляющего ПК 19 выбирает один из пультов управления 20, 21. Команда оператора «СТАРТ» запускает рабочий цикл, в ходе которого система управления последовательно проводит установку через этапы включения, зарядки емкостных накопителей энергии 4 и запуска ускорительного цикла. Управляющие команды формирует программное обеспечение ПК 16, с помощью концентратора локальной сети 15, концентратора последовательных интерфейсов 13 и преобразователя последовательных интерфейсов в ВОЛС 12 команды передаются в БВК 8, где переводятся в физические сигналы управления оборудования одного или нескольких контуров управления 7 высоковольтным генератором 1. Если задействован удаленный пульт управления 21, то управляющие команды дополнительно проходят через медиаконвертеры 17 удаленного 21 и локального 20 пультов. Информация о состоянии узлов высоковольтного генератора 1 поступает в управляющую программу тем же путем в обратном направлении.

На этапе включения производится подача питающего напряжения на устройство зарядки емкостного накопителя 9, РЗУ 2 и блок запуска коммутатора 11 всех контуров управления 7 и высоковольтных генераторов 1, участвующих в рабочем цикле. Этап завершается, если все приборы, участвующие в рабочем цикле, готовы к работе.

На этапе зарядки емкостных накопителей энергии 4 БВК 8 формирует сигналы «включить высокое» для устройств зарядки емкостных накопителей 9, сигналы, задающие уровень выходного напряжения устройств зарядки емкостных накопителей 9, с помощью резистивного делителя напряжения 3 производится контроль напряжения на емкостных накопителях 4. По истечении времени зарядки и времени ожидания запуска производится проверка точности зарядки, если напряжения на емкостных накопителях находятся в допустимом диапазоне значений, производится запуск ускорительного цикла.

Старт ускорительного цикла производится устройством запуска установки 27, которое по ВОЛС передает сигнал запуска в преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический 10 контура управления 7 генератором 1д. Преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический 10 передает импульс запуска в блок запуска коммутатора 11, который, в свою очередь, производит запуск коммутатора 5 и энергия запасенная в емкостном накопителе 4 передается в нагрузку 6. Датчик поля 25 передает в устройство запуска системы синхронизации 26 сигнал, пропорциональный уровню электромагнитного поля. При превышении данным сигналом порогового значения устройство запуска системы синхронизации 26 производит запуск устройства формирования импульсов синхронизации 14 которое с программируемой временной задержкой относительно стартового сигнала производит запуск коммутаторов генераторов 1а, 1б, 1в аналогично запуску коммутатора генератора 1д. Движущиеся в ускорительной камере электроны генерируют синхротронное излучение информация об уровне, которого, датчиком синхротронного излучения 24 передается в блок оптической блокировки 22. При превышении уровня синхротронного излучения порогового значения блок оптической блокировки 22 запускает устройство формирования импульсов запуска 14, которое с программируемой временной задержкой относительно стартового импульса производит запуск коммутаторов генераторов 1е и 1г. В случае, если принят сигнал с датчика открытия дверей 23, либо произошел отказ программного обеспечения, либо оператор нажал на кнопку блокировки, то блок аппаратной защиты 18 снимает сигнал разрешения подачи питающего напряжения на высоковольтные устройства, все устройства отключаются, емкостные накопители энергии 4 разряжаются и закорачиваются.

К настоящему времени на предприятии разработана представленная система управления. Испытания системы управления подтвердили повышение надежности и безопасности проведения работ за счет автоматизации управления установкой при одновременном обеспечении сохранности оборудования системы управления в случае сбоя на одном из узлов установки.

Использование: для использования в радиографических комплексах. Сущность изобретения заключается в том, что система управления радиографической установкой на базе ускорителя бетатронного типа включает в себя, по меньшей мере, пять контуров управления высоковольтным генератором, подключенных кабельными линиями к локальному либо удаленному пульту управления. Каждый из высоковольтных генераторов содержит разрядно-закорачивающее устройство, делитель напряжения, по меньшей мере, один емкостной накопитель энергии, по меньшей мере, один коммутатор, подключенный к емкостному накопителю энергии и нагрузке; к каждому высоковольтному генератору подключен свой контур управления, содержащий устройство зарядки емкостного накопителя, по меньшей мере, один блок запуска коммутатора, к которому подключен преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический, либо каждый блок запуска коммутатора снабжен им; система дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя блоками включения и контроля, каждый из которых соединен в соответствии с территориальным расположением оборудования с разрядно-закорачивающими устройствами, делителями напряжения соответствующих высоковольтных генераторов, с устройствами зарядки емкостного накопителя и по волоконно-оптической линии связи (далее ВОЛС) - с блоками запуска коммутатора соответствующих контуров управления; устройством формирования импульсов синхронизации и устройством запуска установки; по меньшей мере, двумя датчиками открытия дверей, датчиком поля и устройством запуска системы синхронизации; локальный пульт управления содержит промышленный компьютер, концентратор локальной сети, медиаконвертер, переключатель выбора управляющего компьютера, блок аппаратной защиты, по меньшей мере, один концентратор последовательных интерфейсов и преобразователи последовательных интерфейсов в ВОЛС, количество которых соответствует сумме блоков включения и контроля и блока аппаратной защиты; удаленный пульт управления содержит промышленный компьютер с программным обеспечением, идентичным программному обеспечению компьютера локального пульта управления, и подключенный к нему медиаконвертер, причем медиаконвертеры локального и удаленного пультов управления соединены между собой по ВОЛС. Технический результат: повышение надежности и безопасности проведения работ за счет автоматизации работы установки при одновременном обеспечении сохранности оборудования системы управления в случае сбоя на одном из узлов установки. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система управления радиографической установкой на базе ускорителя бетатронного типа, включающая высоковольтные генераторы, подключенные кабельными линиями к локальному пульту управления, отличающаяся тем, что использованы, по меньшей мере, пять высоковольтных генераторов, каждый из которых содержит разрядно-закорачивающее устройство, подключенный к нему делитель напряжения и, по меньшей мере, один емкостной накопитель энергии, по меньшей мере, один коммутатор, подключенный к емкостному накопителю энергии и нагрузке; к каждому высоковольтному генератору подключен свой контур управления, содержащий устройство зарядки емкостного накопителя и, по меньшей мере, один блок запуска коммутатора, к которому подключен преобразователь оптического импульса синхронизации в электрический, либо каждый блок запуска коммутатора снабжен им, причем блок запуска коммутатора подключен к коммутатору высоковольтного генератора, а устройство зарядки емкостного накопителя подключено к разрядно-закорачивающему устройству; система дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя блоками включения и контроля, каждый из которых соединен в соответствии с территориальным расположением оборудования с разрядно-закорачивающими устройствами и делителями напряжения соответствующих высоковольтных генераторов, с устройствами зарядки емкостного накопителя и с блоками запуска коммутатора соответствующих контуров управления; устройством формирования импульсов синхронизации и устройством запуска установки, причем устройство запуска установки соединено по волоконно-оптической линии связи (далее ВОЛС) с преобразователем оптического импульса синхронизации в электрический контура управления генератором, срабатывающим первым, а устройство формирования импульсов синхронизации соединено также по ВОЛС с остальными преобразователями оптического импульса синхронизации в электрический; по меньшей мере, двумя датчиками открытия дверей, датчиком поля и устройством запуска системы синхронизации, при этом датчик поля подключен к устройству запуска системы синхронизации, которое по ВОЛС соединено с устройством формирования импульсов синхронизации; локальный пульт управления содержит промышленный компьютер, блок аппаратной защиты, по меньшей мере, один концентратор последовательных интерфейсов и преобразователи последовательных интерфейсов в ВОЛС, количество которых соответствует сумме блоков включения и контроля и блока аппаратной защиты, причем концентратор или концентраторы последовательных интерфейсов входят в состав промышленного компьютера либо подключены к нему с одной стороны, а с другой - к преобразователям проводных последовательных интерфейсов в ВОЛС и к устройству формирования импульсов синхронизации, причем к одному из преобразователей последовательных интерфейсов в ВОЛС подключен по ВОЛС блок аппаратной защиты, соединенный с датчиками открытия дверей и блоками включения и контроля, а остальные преобразователи последовательных интерфейсов в ВОЛС соединены по ВОЛС со своими блоками включения и контроля.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит подключенный к устройству формирования импульсов синхронизации блок оптической блокировки и соединенные с ним датчик синхротронного излучения и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС, причем устройство формирования импульсов синхронизации и преобразователь последовательных интерфейсов в ВОЛС соединены с концентратором последовательных интерфейсов по RS-485, а с блоком оптической блокировки - по ВОЛС.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что при наличии в системе блока оптической блокировки устройство формирования импульсов синхронизации представлено в виде двух устройств, размещенных вместе с блоком оптической блокировки в локальном пульте управления либо вынесенных за его пределы.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что локальный пульт управления дополнительно содержит концентратор локальной сети, подключенный между промышленным компьютером и концентратором или концентраторами последовательных интерфейсов.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что дополнительно содержит удаленный пульт управления, содержащий промышленный компьютер с программным обеспечением, идентичным программному обеспечению компьютера локального пульта управления, и подключенный к нему медиаконвертер, причем локальный пульт управления содержит свой медиаконвертер, подключенный к концентратору локальной сети, а медиаконвертеры локального и удаленного пультов управления соединены между собой по ВОЛС.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что при наличии в системе удаленного пульта управления локальный пульт управления дополнительно содержит переключатель выбора управляющего компьютера, подключенный к одному из концентраторов последовательных интерфейсов.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство запуска установки расположено либо в блоке аппаратной защиты, либо в блоке включения и контроля, управляющем генератором, срабатывающим первым, либо в локальном пульте управления в виде отдельного устройства, при этом в случае выполнения его в виде отдельного устройства оно дополнительно подключено к концентратору или концентраторам последовательных интерфейсов.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок аппаратной защиты с блоками включения и контроля соединен по ВОЛС.