基于臺達EX型PLC的X光機自動化

    摘 要：以醫(yī)用X光機自動化系統(tǒng)為應(yīng)用案例，深入研討臺達EX系列PLC系統(tǒng)通訊設(shè)計技術(shù)。

    關(guān) 鍵 詞：PLC X光機 RS串列資料傳輸指令

    Abstract:

    Key Woed: PLC X radial RS serial communication instruction

    1　引言

    高頻高壓發(fā)生器是X光射線機核心單元。醫(yī)用X光射線機高頻高壓發(fā)生器由三相工頻供電。三相工頻電源通過橋式整流、高頻逆變、變壓器升壓，得到150KV的30KHz高頻高壓。高頻高壓經(jīng)過第二次（高壓）整流，成為X光射線管直流高壓激發(fā)電源。通過不同的激發(fā)電壓、電流的設(shè)定值，產(chǎn)生不同強度的X光用于透視和拍片等醫(yī)學檢測。穩(wěn)定的高壓恒直流電源對于確保透視拍片成像質(zhì)量、特別是控制X射線生物輻射危害的重要基礎(chǔ)。隨著電子電路的發(fā)展，X光機產(chǎn)生X光的電源也從原來的工頻電路發(fā)展成現(xiàn)在的通過數(shù)字化技術(shù)控制逆變電路。患者檢測床臺是X光機的運動控制單元。出于避免和減少患者檢測過程的移動，X光機配置有X光機隨動控制檢測床臺。檢測床臺與X光機配合實現(xiàn)患者特定部位的精確成像檢測。

    本文在介紹基于PLC自動化技術(shù)的新型X光機一體化解決方案的基礎(chǔ)上,重點論述臺達EX系列PLC系統(tǒng)通訊設(shè)計技術(shù)。

    2 技術(shù)方案

    項目選用臺達DVP-20EX做PLC主機，通過RS485通訊接口和X光射線機高頻高壓發(fā)生器進行數(shù)據(jù)交換。PLC輸入出點用來控制透視床升降、旋轉(zhuǎn)等各種機構(gòu)的控制，彩色觸摸屏和PLC進行連接作為HMI輸入和顯示數(shù)據(jù)，從而展示了一個全新的X光機電路控制系統(tǒng)。其中重點是利用PLC的通訊功能和RS指令的使用，實現(xiàn)了PLC和X光射線機高頻高壓發(fā)生器之間的數(shù)據(jù)交換，讓X光射線機高頻高壓發(fā)生器的使用更加豐富多彩。

    基于PLC的X光機自動化系統(tǒng)控制原理：翻譯指令；存入寄存器；RS指令發(fā)送、接收；判斷接收指令；輸出信號。

    由于X光射線機高頻發(fā)生系統(tǒng)指令為ASCII字符指令。一條指令由換行符開始，回車符結(jié)束。一條指令完整包含換行符、指令助記符、參數(shù)、回車符。被控機接到一句有效指令，執(zhí)行后必做回答。例如：LF KVN75 CR意思是設(shè)置管電壓為75KV，被控機在接到此指令后回答LF KVN75 CR表示收到該指令。

    3 系統(tǒng)通訊與RS指令應(yīng)用

    利用臺達PLC中的RS串列資料傳輸指令，把編譯好的指令根據(jù)需要從PLC逐條發(fā)出。PLC每發(fā)送一條指令，發(fā)生器就回答一句指令。這些指令主要分兩種：一種是不帶數(shù)據(jù)的控制指令，例如：LF PI CR（接通系統(tǒng)功率電源），反饋一條相同的指令；一種是包含數(shù)據(jù)的指令用于設(shè)定數(shù)據(jù)，例如：LF KVN75 CR設(shè)置射線管電壓75KV，反饋一條相同的指令LF KVN75 CR。這些指令需要變成ASCII碼，對于換行符、回車符有現(xiàn)成的SACII碼，而指令助記符和數(shù)值則需要逐個字母翻譯成ASCII碼，根據(jù)指令要求把這些語句通過RS（串列資料傳輸）的功能傳送給X光射線機高頻高壓發(fā)生器，X光射線機高頻高壓發(fā)生器就會按照這些指令去工作。工作流程是：

    3.1 輸入固定的通訊指令

    輸入固定的通訊指令的流程如圖1所示。

    圖1 輸入固定的通訊指令

    3.2 順序處理、發(fā)送、接受數(shù)據(jù)

    圖2 順序處理、發(fā)送、接受數(shù)據(jù)

    順序處理、發(fā)送、接受數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

    （1）首先翻譯助記符，助記符分兩類，一類是計算機常用的，比如換行符LF，有固定的十六位數(shù)值0A，回車符CR，有固定的十六位數(shù)值是0D，這些數(shù)值不需要翻譯直接用MOV指令把數(shù)值轉(zhuǎn)移到相應(yīng)寄存器中即可；另一類助記符不是計算機固定使用的助記符，這些助記符是沒有固定數(shù)值，比如：接通電源指令的助記符是PI，于是就要分別把代表P的數(shù)值H50和代表I的數(shù)值H49用MOV指令轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的寄存器當中；數(shù)字0~9也分別變換成相應(yīng)的十六制數(shù)值，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的寄存器當中。

    （2）其次，通過程序固定的通訊格式進行連接，通過使用RS串列資料傳輸指令，把命令和數(shù)值發(fā)送給被控機。例如：開機指令：LF PI CR

    LDP M100

    SET M1122 //送信要求

    MOV 0A D200 // LF換行符

    MOV H50 D201 // P 

    MOV H49 D202 // I 

    MOV 0D D203 // CR回車符

    LD M100 //發(fā)送啟動

    LDP M0

    RS D200 K4 D206 K4

    3.3 EX通訊指令深入研討

    通常，被控機在接受到正確指令后就會按照事先頂好的指令進行回答，對于回答的這些指令需要首先進行判斷是否正確，比如上述例子，D206對應(yīng)是LF，D207對應(yīng)是P，D208對應(yīng)是I，D209對應(yīng)是CR，正確處理這些指令和數(shù)值，產(chǎn)生的結(jié)果可以通過內(nèi)部中間繼電器和寄存器表現(xiàn)出來，使之通過RS232通訊到觸摸屏讓醫(yī)生得到正確的判斷，知道被控機現(xiàn)在的狀態(tài)，然后進行下一步的工作；如果數(shù)據(jù)不正確，進行相應(yīng)的提示，通過提示目錄知道機器的不良狀態(tài)，同樣方便醫(yī)生做出下一步判斷。

    X光射線機高頻高壓發(fā)生器的通訊指令有很多條，可以全部使用，也可以根據(jù)需要進行選擇。這是因為有些指令是正常治療中常用的，這類指令一般要被經(jīng)常用到；有些指令是調(diào)試機器使用的，這些指令單獨制作一臺調(diào)試儀，只在調(diào)試機器時使用，一般不提供給醫(yī)生平時使用；有些指令是使用鍵盤輸入時用到的，比如：增加或減少鍵，由于使用觸摸屏可以直接輸入?yún)��?shù)就不需要了，等等這些，把需要處理的指令助記符按上述方法進行整理后，基本上就可以進行數(shù)據(jù)交換的操作了。

    4 結(jié)束語

    通過采用臺達PLC的RS指令的應(yīng)用，更加深入地了解了臺達PLC在不同設(shè)備之間進行通訊的處理方法和使用。現(xiàn)在日新月異的設(shè)備具有了智能控制，具有了各種交流的方法和手段，要在PLC各種功能的應(yīng)用上要不斷探索，尋找出更多的具體的應(yīng)用方法，發(fā)揮PLC新技術(shù)新功能的實際使用工效。

    謝志凡，高級電氣工程師，曾在中國著名紡織機械集團工作多年，對臺達自動化在紡織行業(yè)的應(yīng)用非常熟悉，曾經(jīng)利用臺達自動化對多種棉紡設(shè)備進行過局部改造，效果顯著。現(xiàn)為外企高級電氣工程師。■