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第30 卷 第3 期 核 技 术 Vol. 30, No.3 2007 年3 月 NUCLEAR TECHNIQUES March 2007 在北京自由电子激光装置中基于 EPICS 的PLC 控制系统 戴建枰 邹 毅 庄 建 杨学平 于 莹 ( 中国科学院高能物理研究所 北京 100049) 摘要 在北京自由电子激光(BFEL)装置的搬迁改造工程中，开关机系统的控制采用基于EPICS 的PLC 控制系 统，它具有安全可靠、操作简单、易于扩展、便于通讯等优点。本文介绍了该控制系统的设计和开发，包括 系统软硬件的结构设计以及系统的EtherNet/IP 网络通讯。 关键词 BFEL ，PLC ，EPICS ，EtherNet/IP 中图分类号 TP273.5 ，TP332.3 北京自由电子激光(Beijing Free Electron Laser, 开发，加快了系统集成。IOC 层的分布式实时数据 BFEL)装置是一台康普顿型自由电子激光振荡器， 库、数据库访问工具及局域网内数据的实时共享， 工作在中红外波段，于1993 年12 月首次实现饱和 也增强了系统的可扩展性。作为一个成熟的标准化 出光[1] 。原控制系统的各子系统相互独立，系统兼 系统，EPICS 还使得PLC 控制系统有着更好的兼容 容性和可移植性较差，技术文档也保留不全，给以 性和可移植性。 后的管理维护造成困难。系统设备也很陈旧，大部 PLC 是将微机技术与继电器常规控制方式相融 分是10 年前的产品。为提高BFEL 的性能，更好地 合，以微处理器为核心的一种数字控制设备。有着 开展红外FEL 方面的应用研究，在本次BFEL 搬迁 更接近于硬件控制的较高的运行稳定性、可靠的安 改造工程中，对控制系统进行了改建。经广泛调研， 全连锁保护功能、符合工业生产标准的抗干扰能力、 决定采用实验物理和工业控制系统 EPICS 各功能模块的可扩展性、实时在线监测和较高的性 (Experimental Physics and Industrial Control System) 价比等特点。PLC 作为前端设备控制器，用于控制 来集成系统，逐步实现BFEL 装置的一体化控制。 设备分散、数量多的开关机系统。其主要作用是控 对原开关机系统(包括安全连锁系统、调制器系统、 制设备自动手动的开关逻辑，监测各个工作点的状 微波系统、恒温水系统、注入系统)采用基于EPICS 态，检测故障状态并给予报警和处理以及实现安全 的PLC(Programmable Logic Controller)控制系统。 连锁保护。 EPICS 有着基于客户端/服务器模式的安全分 EPICS 与PLC 程序间采用EtherNet/IP(EtherNet 布式结构，可分为Input Output Controller (IOC)， Industrial Protocol) 网络通讯方式，实现了远程设备 Operator Interface(OPI)和 Channel Access(CA)三个 组态(Configure) 、实时控制(Control) 、信息采集 层次[2] 。OPI 是运行客户端的操作员接口模块，是 (Collect)等网络功能。该网络通讯是国内加速器控 操作员和用户访问系统的窗口及系统配置管理的窗 制系统下EtherNet/IP 网络一次较早的实现。 口；IOC 是运行服务器的输入输出控制模块，核心 是一个常驻内核的分布式实时数据库系统；CA 是 1 PLC 控制系统总体设计与实现 根据客户/服务器模式，在 TCP/IP 协议上建立的通