一种用于HF/DF化学激光的采集控制系统的制作方法

本发明涉及一种采集控制系统，应用于燃烧驱动HF/DF化学激光器。

背景技术：

HF/DF化学激光是目前最成功的两大化学激光之一。主要包括以下动力学过程：

化学燃烧产生氟原子

NF₃+D₂→F+NF+N₂+NF(NF₂)

泵浦反应

F+H₂→HF(ν)+H ν(1-4)

激射出激光

HF(υ)+hγ→HF+2hγ

这里伴随着能量转移反应和解离复合反应，同时也伴随着猝灭和弛豫过程的反应方程，这里不做赘述。

HF/DF化学激光是目前最成功的两大化学激光之一。HF/DF化学激光的受激辐射发生在HF/DF分子的振-转激发态上,主流的燃烧驱动HF/DF化学激光采用燃烧法热解产生F原子，生成的F原子经超音速喷管降温和加速后与H₂/D₂反应生成振动激发态的HF/DF分子并在转动能级上产生粒子数反转。选择适当的耦合输出腔镜，即可实现多谱线HF/DF激光输出。

由于燃烧驱动的HF/DF化学激光器的相关工作燃料组分具有毒性、化学侵蚀性或可燃性、爆炸性，在处理这些燃料组分时，必须严格遵守操作程序。同时为了获得理想的出光功率，必须严格控制气体进入的时序和气体流量的大小。为了更好研究燃烧驱动的HF/DF化学激光器，也需要对各系统的常规物理参数(例如温度压力等)进行精确测量。同时为了使激光器得到更好的应用，需要激光器与其他控制采集系统建立通讯联系。本发明就是为了满足以上要求，发明一套基于PLC控制的数据采集控制系统。

技术实现要素：

本发明的目的是为了精确测量燃烧驱动HF/DF化学激光器各常规信号，准确控制各气动阀门的时序和有效建立和其他控制系统的联系，提出的一种用于燃烧驱动HF/DF化学激光控制的基于PLC控制的数据采集控制系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，包括采集模块单元通过profibus总线与主CPU单元相连；

控制模块单元通过profibus总线与主CPU单元相连；

主CPU单元，上行通过以太网与上位计算机相连，下行与采集模块单 元和控制模块单元相连。主要负责对上位机编写的程序进行下载，来控制整个燃烧驱动HF/DF化学激光器的时序控制，数据采集，并把采集到的测试信号通过以太网传到上位计算机。

上位计算机通过以太网与其他控制机相连。

所述采集模块单元，由4个单独西门子PLC模拟信号采集单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的温度传感器、压力变送器和质量流量控制器中的一种或两种以上线路连接,能够同时完成32路燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)的采集。

所述控制模块单元，由3个单独西门子PLC控制信号单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的电气动阀门中的一种或两种以上线路连接,能完成24路燃烧驱动HF/DF化学激光器的电气动阀门控制。

上位计算机内安装组态控制软件，用于对整个HF/DF化学激光器的采集信号的设定和控制信号时序的条件，并把组态程序下载到主CPU单元，完成对整个激光器的采集控制。

所述采集模块单元中PLC模拟信号采集单元根据系统需要进行增加或者减少。

所述控制模块单元中西门子PLC控制信号单元根据系统需要进行增加或者减少。

上位计算机内安装组态控制软件，可以实现现场控制，或者通过以太网的UDP协议由其他控制系统控制。

所述控制模块单元可以实现DC24V或者AC220V输出，完成对相应电压的电气动阀门控制。

本发明对比已有技术具有的有益效果：

1.基于西门子PLC硬件为基础，开发了一套数据采集和控制系统。可以完成32路模拟信号采集和24路阀门信号控制。

2.与以往的控制系统相比，该系统可以实现内部控制和远程控制两种实现方式。

3.该控制系统已经成功应用于燃烧驱动的HF/DF激光器中，并具有结构小巧，费用低廉，安全可靠，方便快捷的特点。

附图说明

图1控制系统整体结构图；

图2实验中控制系统所采集的压力信号；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，一种用于HF/DF化学激光器的采集控制系统，包括采集模块单元3通过profibus总线与主CPU单元1相连；

控制模块单元4通过profibus总线与主CPU单元1相连；

主CPU单元1，上行通过以太网与上位计算机相连2，下行与采集模块单元和控制模块单元相连；主要负责对上位计算机编写的程序进行下载，来控制整个燃烧驱动HF/DF化学激光器的时序控制，数据采集，并把采集到的测试信号通过以太网传到上位计算机；

上位计算机2通过以太网与其他控制计算机5相连。

所述采集模块单元3负责对燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)进行测量，由4个单独西门子PLC模拟信号采集单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的温度传感器、压力变送器和质量流量控制器中的一种或两种以上线路连接,能够同时完成32路燃烧驱动HF/DF化学激光器的常规测量信号(温度、压力和流量等中的一种或两种以上)的采集。

控制模块单元4负责对燃烧驱动HF/DF化学激光器的电(气)动阀门的控制信号进行输出，由3个单独西门子PLC控制信号单元构成，分别与HF/DF化学激光器上设置的电气动阀门中的一种或两种以上线路连接,能完成24路燃烧驱动HF/DF化学激光器的电气动阀门控制。

所述采集模块单元3中PLC模拟信号采集单元根据系统需要进行增加或者减少。

所述控制模块单元4中西门子PLC控制信号单元根据系统需要进行增加或者减少。

上位计算机2内安装组态控制软件，可以实现现场控制，或者通过以太网的UDP协议由其他控制系统5控制。

所述控制模块单元4可以实现DC24V或者AC220V输出，完成对相应电压的电气动阀门控制。

该控制系统与以往的控制系统相比，该系统可以实现内部控制和远程控制两种实现方式。该控制系统已经成功应用于燃烧驱动的HF/DF激光器中，并具有结构小巧，费用低廉，安全可靠，方便快捷的特点。

本发明的已经成功应用于燃烧驱动HF激光器中，经过多于两百次的实验证明，本发明适合应用于燃烧驱动HF激光器控制。其典型的数据采集曲线如图2所示。