基于台达EX型PLC的X光机自动化

发布日期：2022/1/29来源：网络

摘    要：以医用X光机自动化系统为应用案例，深入研讨台达EX系列PLC系统通讯设计技术。
关键词：PLC X光机 RS串列资料传输指令
Abstract: Key Woed: PLC  X radial  RS serial communication instruction

1、引言
    高频高压发生器是X光射线机核心单元。医用X光射线机高频高压发生器由三相工频供电。三相工频电源通过桥式整流、高频逆变、变压器升压，得到150KV的30KHz高频高压。高频高压经过第二次（高压）整流，成为X光射线管直流高压激发电源。通过不同的激发电压、电流的设定值，产生不同强度的X光用于透视和拍片等医学检测。稳定的高压恒直流电源对于确保透视拍片成像质量、特别是控制X射线生物辐射危害的重要基础。随着电子电路的发展，X光机产生X光的电源也从原来的工频电路发展成现在的通过数字化技术控制逆变电路。患者检测床台是X光机的运动控制单元。出于避免和减少患者检测过程的移动，X光机配置有X光机随动控制检测床台。检测床台与X光机配合实现患者特定部位的精确成像检测。

    本文在介绍基于PLC自动化技术的新型X光机一体化解决方案的基础上,重点论述台达EX系列PLC系统通讯设计技术。

2、技术方案

    项目选用台达DVP-20EX做PLC主机，通过RS485通讯接口和X光射线机高频高压发生器进行数据交换。PLC输入出点用来控制透视床升降、旋转等各种机构的控制，彩色触摸屏和PLC进行连接作为HMI输入和显示数据，从而展示了一个全新的X光机电路控制系统。其中重点是利用PLC的通讯功能和RS指令的使用，实现了PLC和X光射线机高频高压发生器之间的数据交换，让X光射线机高频高压发生器的使用更加丰富多彩。

    基于PLC的X光机自动化系统控制原理：翻译指令；存入寄存器；RS指令发送、接收；判断接收指令；输出信号。

    由于X光射线机高频发生系统指令为ASCII字符指令。一条指令由换行符开始，回车符结束。一条指令完整包含换行符、指令助记符、参数、回车符。被控机接到一句有效指令，执行后必做回答。例如：LF KVN75 CR意思是设置管电压为75KV，被控机在接到此指令后回答LF KVN75 CR表示收到该指令。

3、系统通讯与RS指令应用

    利用台达PLC中的RS串列资料传输指令，把编译好的指令根据需要从PLC逐条发出。PLC每发送一条指令，发生器就回答一句指令。这些指令主要分两种：一种是不带数据的控制指令，例如：LF PI CR（接通系统功率电源），反馈一条相同的指令；一种是包含数据的指令用于设定数据，例如：LF KVN75 CR设置射线管电压75KV，反馈一条相同的指令LF KVN75 CR。这些指令需要变成ASCII码，对于换行符、回车符有现成的SACII码，而指令助记符和数值则需要逐个字母翻译成ASCII码，根据指令要求把这些语句通过RS（串列资料传输）的功能传送给X光射线机高频高压发生器，X光射线机高频高压发生器就会按照这些指令去工作。工作流程是：

3.1 输入固定的通讯指令
输入固定的通讯指令的流程如图1所示。

          图1  输入固定的通讯指令

3.2 顺序处理、发送、接受数据


          图2 顺序处理、发送、接受数据

顺序处理、发送、接受数据流程如图2所示。

    （1）首先翻译助记符，助记符分两类，一类是计算机常用的，比如换行符LF，有固定的十六位数值0A，回车符CR，有固定的十六位数值是0D，这些数值不需要翻译直接用MOV指令把数值转移到相应寄存器中即可；另一类助记符不是计算机固定使用的助记符，这些助记符是没有固定数值，比如：接通电源指令的助记符是PI，于是就要分别把代表P的数值H50和代表I的数值H49用MOV指令转移到相应的寄存器当中；数字0~9也分别变换成相应的十六制数值，转移到相应的寄存器当中。

    （2）其次，通过程序固定的通讯格式进行连接，通过使用RS串列资料传输指令，把命令和数值发送给被控机。例如：开机指令：LF PI CR
LDP M100
SET M1122    //送信要求
MOV 0A D200  // LF换行符
MOV H50 D201 // P
MOV H49 D202 // I
MOV 0D D203  // CR回车符
LD M100  //发送启动
LDP M0
RS D200 K4 D206 K4

3.3 EX通讯指令深入研讨

    通常，被控机在接受到正确指令后就会按照事先顶好的指令进行回答，对于回答的这些指令需要首先进行判断是否正确，比如上述例子，D206对应是LF，D207对应是P，D208对应是I，D209对应是CR，正确处理这些指令和数值，产生的结果可以通过内部中间继电器和寄存器表现出来，使之通过RS232通讯到触摸屏让医生得到正确的判断，知道被控机现在的状态，然后进行下一步的工作；如果数据不正确，进行相应的提示，通过提示目录知道机器的不良状态，同样方便医生做出下一步判断。

    X光射线机高频高压发生器的通讯指令有很多条，可以全部使用，也可以根据需要进行选择。这是因为有些指令是正常治疗中常用的，这类指令一般要被经常用到；有些指令是调试机器使用的，这些指令单独制作一台调试仪，只在调试机器时使用，一般不提供给医生平时使用；有些指令是使用键盘输入时用到的，比如：增加或减少键，由于使用触摸屏可以直接输入参数就不需要了，等等这些，把需要处理的指令助记符按上述方法进行整理后，基本上就可以进行数据交换的操作了。

4、结束语

    通过采用台达PLC的RS指令的应用，更加深入地了解了台达PLC在不同设备之间进行通讯的处理方法和使用。现在日新月异的设备具有了智能控制，具有了各种交流的方法和手段，要在PLC各种功能的应用上要不断探索，寻找出更多的具体的应用方法，发挥PLC新技术新功能的实际使用工效。

    谢志凡，高级电气工程师，曾在中国著名纺织机械集团工作多年，对台达自动化在纺织行业的应用非常熟悉，曾经利用台达自动化对多种棉纺设备进行过局部改造，效果显著。现为外企高级电气工程师。