PLC在JT-60U NBI上冷凝液态氦排气设备的应用
机械电气控制装置中PLC技术的具体应用
机械电气控制装置中PLC技术的具体应用摘要：对机械电气控制装置中PLC技术的具体应用进行研究，有利于促进PLC技术在机械电气控制装置中的进一步应用，加快对机械电气控制装置中的PLC控制类型研发和设计，从而促进机械电气控制的技术和水平提升，推动我国的机械工业生产与发展速度不断加快，具有十分积极的作用和意义。
关键词：机械电气控制装置；PLC技术；应用1PLC技术的优势1.1方便的控制过程PLC技术在使用中，可以通过电子技术对原有的机械进行控制，利用电子传感等装置，对机械的各种动作进行电子化的分析，可以减少人工分析的各种人为因素的影响，通过科学的分析，对机械设备进行更加科学有效控制，减少各种失误的出现几率，提升机械运行的准确性与安全性。
1.2提升反应能力原有的机械如果出现故障以后，需要人工在机械的使用中通过自己的经验进行判断，通过PLC技术就可以自动对发生的机械错误报错，机械也会自动停止工作，减少机械的错误给生产带来的危害，同时通过机械自动报错功能，尽快发现机械本身的问题，可以有效的避免更大的损失。
1.3很好的兼容性PLC技术具有很好的兼容性，在机械工业的发展中，把PLC技术应用到很多的行业中去，给其他行业的发展带来更加便利的体验，提升其他行业的生产效率。
为智能化生产做出有效的技术补充。
2机械电气控制装置中的PLC控制类型论述分散控制系统，即DCS控制系统。
这种PLC控制系统也被称为是集散控制系统，具有十分突出的高度集中化控制特点，能够对机械电气装置进行分散与集成化管理实现。
通常情况下，该控制系统主要由控制结构和通信结构两个部分组成，均以计算机技术作为基础，能够对机械电气设备进行科学控制，从而对其具体工作运行中的操作控制与检测需求进行满足。
值得注意的是，在DCS控制系统中，通信部分是其整个控制系统的神经载体，是进行控制系统运行的指挥与调度的关键部分，只有通过通信系统对控制系统的传输指令进行准确接收与传递，才能够对控制系统的运行进行正确指导，从而保证其系统的合理运行与工作开展。
PLC在带电加热的空气源热泵控制中的应用
PLC在带电加热的空气源热泵控制中的应用 田子傲 【摘 要】本文主要介绍如何使用西门子PLC对带有电加热丝的空气源热泵进行温度控制.当出水设定温度低于60℃时,热泵运行,电热丝不工作.当设定温度高于60℃时,电热丝开始工作直到出水温度达到设定温度,热泵运行直到换热器内液体被加热到60℃时停止工作,以此达到节能的目的.
【期刊名称】《家电科技》 【年(卷),期】2011(000)011 【总页数】2页(P78-79) 【关键词】热泵;电加热;PLC 【作 者】田子傲 【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院 上海 200093 【正文语种】中 文
0 引言 热泵热水器是从周围环境介质中吸收热量来制取生活热水的热泵装置。空气源热泵热水器与电热水器、燃气热水器相比具有节能、环保、热水提供量大等优点，但由于成本较高所以一直没有受到重视，直到上个世纪60年代，世界能源危机爆发，热泵热水器才受到充分的重视，欧美一些国家都投入大量资金研究，现在国外的热泵热水器的市场已经相当成熟，中国则刚刚起步。热泵热水器在制取60℃以下的热水时具有较高的效率，但是当环境温度低于-5℃或制取温度较高时，其效率会大大降低，使其耗能增大。针对这一缺点，使用电加热丝对其进行辅助加热。设定温度过高时，电加热丝作为辅助加热器完成加热工作。这样可以大大提高空气源热泵热水器的效率和使用范围。 1 系统硬件设计 空气源热泵机组由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、过滤器、储液罐、单向阀、电磁阀、储水箱等组成。在储水箱中安装电加热丝。系统简图如图1所示。系统采用西门子公司S7-200PLC作为现场控制器，选用CPU224作为主机模块，该主机带有14路I/O输入和10路继电器输出，温度采集使用EM231模块，该模块带有4个模拟量输入点输入为0-5V和10-20mA标准信号输入，集成有16位/转换器，分辨率达0.1℃，能自动进行线性化处理，有冷端补偿功能，不需要外部变送器。使用PLC温度模块对温度传感器的数据进行采集，通过A/D转换送入PLC中。PLC根据温度设定值和测量值之间的偏差变化送出控制信号对温度进行控制。温度信号采集使用K型热电偶，可完成-200℃到1300℃之间的温度测量。 本系统有3路模拟量输入，分别测量蒸发器温度、水箱出水温度和热交换器出水温度。7路数字量输入，皆为保护开关，可选择常开或常闭信号。输出为4路24V电磁继电器，分别控制压缩机、循环水泵、外部风机和电加热丝。6路为发光二极管报警指示灯。外部接线如图2所示。 2 软件设计 2.1 PLC控制程序 2.1.1 PLC控制主流程 PLC为控制级，传感器采集数据，经过PLC处理后传入到上位机中，并接受上位机的指令。本系统采用SIEMENS公司STEP7-Micro/WIN软件对S7-200进行编程，使用IEC 61131-3指令系统。当按下开机按钮时，系统首先初始化报警指示灯，检查I/0是否连接正常，检测正常后，CPU将温度传感器的采集值与设定值相比较，当温度低于设定值时，CPU将根据返回的温度值自动选择加热方式（带电加热和不带电加热）。开启风机、压缩机、电加热和循环水泵后检测是否有报警输入，没有报警输入将返回完成一个循环。主流程控制流程如图3所示。 2.1.2 温度输入处理 为了增加稳定性采用多次测量取平均的方法。依据平均值来控制压缩机和电热丝。本程序中采用的除法是移位除法，移位除法只花费较短的扫描时间，该数能从2变化到32768。输入字节是12位长。如果采样次数大于16次（2的4次方），那么和的长度将大于一个字（16位）。于是要使用双字（32位）储存采样和。为把输入值贮存到采样和中，要将其转为双字。温度采集部分程序如下：
浅谈冷凝器在化工中应用
浅谈冷凝器在化工中应用冷凝器是化工生产中常用的设备之一，主要用于将气体或蒸汽冷却成液体。
冷凝器广泛应用于石油化工、医药、食品、化肥、冶金等行业。
本文将简要介绍一下冷凝器在化工中的应用。
一、石油化工行业在石油化工生产中，冷凝器的主要应用是在给水加热器、高压蒸汽主管和空冷器的热回收系统中。
其中，给水加热器通过将汽轮机排出的高压蒸汽冷凝成水，为锅炉提供加热水；高压蒸汽主管也使用冷凝器进行热回收，降低了能源损失；空气冷却器可以将高温的反应产物进行冷却，此时通常采用冷却水或其他介质通过冷凝器进行快速冷却。
二、医药行业在医药生产过程中，由于需要进行大量的溶解、萃取和分离操作，常常需要使用一些常规的操作设备来提高生产效率。
冷凝器就是其中的一种典型设备，它在制药储存中形成冷凝、脱水和除湿的效果。
在制药储存和生产过程中，一般需要将产生的药物溶液快速冷却以便在浓缩或冷冻过程中形成稳定的晶体，这时需要使用冷凝器进行冷却。
另外，在某些高效液相色谱、气相色谱等实验中，也可以使用冷凝器对样品进行冷却。
三、食品行业在食品行业中，冷凝器也有着广泛的应用。
例如，在乳制品和冰淇淋制造中，需要使用冷凝器对乳液进行冷却，从而防止其在生产过程中分离。
另外，在烟熏、水油炸和熬煮等过程中，冷凝器也可以用来收回用水和蒸汽，从而节约能源和成本。
四、化肥行业在化肥生产过程中，冷凝器通常用于恒压淘汰器、恒温调节器和助剂送进系统的恒温怀炉回收等方面。
恒压淘汰器是化肥生产过程中常见的设备之一，主要用于分离、去除气态杂质。
而在恒压淘汰器中，气体需要通过冷凝器进行冷却才能进入后续的分离和除杂工序。
此外，冷凝器还可以用于恒温怀炉回收，可以通过冷却和回流来完成高效的温度调节和尾气净化。
综上所述，冷凝器在化工生产中具有重要的应用价值，可以广泛应用于石油化工、医药、食品、化肥、冶金等行业。
在不同的应用场景下，冷凝器可以通过不同的传热方式和冷却介质来完成冷却、冷凝、脱水、脱盐等工艺操作，对促进化工生产流程的高效性和节能减排方面都有着积极的作用。
PLC在石化行业中的应用技术解读
PLC在石化行业中的应用技术解读石化行业是指石油化工行业，它涉及到诸多的工艺流程以及设备控制。
为了实现对工艺过程的监控与控制，自动化技术在石化行业中扮演着重要的角色。
而PLC（可编程逻辑控制器）作为一种常见的自动化控制设备，被广泛应用于石化行业，为生产运行提供了可靠的技术支持。
本文将从PLC的基本原理、在石化行业中的应用、优势及未来发展等方面进行解读。
一、PLC的基本原理PLC是一种特殊的计算机控制器，它采用了模块化的硬件结构和可编程的软件设计，广泛应用于工业自动化控制中。
基本原理包括输入输出模块、中央处理器、存储器和通信接口等。
PLC的输入模块负责接收来自传感器的信号，而输出模块则向执行元件发送控制信号。
中央处理器负责对接收到的信号进行逻辑处理，并执行预设的控制程序。
而存储器则用于存储控制程序以及与控制过程相关的数据。
通过这种架构，PLC实现了对工业过程的监测和控制。
二、PLC在石化行业中的应用1. 工艺控制方面PLC在石化行业中广泛应用于工艺流程的控制。
例如，在炼油过程中，PLC可以控制原油的加热、蒸发、分馏等过程。
在化工生产中，PLC可以实现对反应器温度、压力、流量等参数的实时监测和控制。
通过PLC的运用，石化工艺过程变得更加稳定和可控，提高了生产效率和产品质量。
2. 安全控制方面石化行业中存在诸多的危险因素，例如高压、高温、有害气体等。
PLC可应用于安全系统中，实现对这些危险因素的监测和控制。
例如，在化工厂中，PLC可以控制气体泄漏报警系统的运行，确保及时采取应急措施。
此外，PLC还可应用于火灾报警系统、紧急停机系统等，提高了石化工艺的安全性和可靠性。
3. 能耗管理方面能源消耗是石化行业的重要成本之一。
PLC可用于能耗监测和控制，通过对设备的运行状态进行实时监测和优化控制，实现能源的合理利用。
例如，在蒸馏塔的操作中，PLC可以根据过程需求自动调整冷却水的流量和温度，降低能耗。
此外，PLC还可以与能源计量系统结合，对能源消耗进行监测和分析，为能源管理提供数据支持。
(完整版)PLC在制氮机上的应用毕业设计
焦作大学毕业设计题目：PLC在制氮机上的应用学院：机电工程学院专业： 11机械制造与自动化（3）班姓名：王文江指导教师：宋芳完成日期： 2013 年月PLC在制氮机上的应用摘要在现代生产力不断提高的情况下，建设无人值守的空压站，是一个社会发展过程中的必然选择。
本文主要论述了一种PLC在制氮机上的应用，采用PLC对空压机进行自动控制改造，实现空气的分离控制和生产设备的集中控制。
在改造原有系统的基础上，将制氮机电机的直接启动控制方式改为变频控制，减小对系统电网的冲击和节约能源，同时制定了具体实施的控制方式、设备启停步骤、软件功能、功能扩充、报警系统。
并利用相应的控制算法，实现供气的恒定，提高供气质量和效率，保证各项工作的安全生产。
关键词：PLC，制氮机，自动控制目录第一章绪论 (1)第二章制氮机流量值的计算 (1)第三章系统构成及工作原理 (8)§3-1设计方案的确定 (8)§3-2系统构成 (9)§3-3工作原理 (9)§3-4控制过程 (11)3-4-1恒压控制 (11)3-4-2节能控制 (12)第四章硬件电路设计 (12)§4-1PLC可编程控制器部分 (13)4-1-1 PL C概述 (13)4-1-2 PLC选型和性能指标 (15)4-1-3 PLC内部分配 (15)4-1-4输入输出外部接线 (15)§4-2模数转换模块 (17)§4-3传感器部分 (19)§4-4变频器部分 (20)§4-5监控对象空压机 (21)§4-6系统的保护及故障警报的发出 (22)第五章系统的软件设计 (22)§5-1系统的总体框图设计 (22)§5-2程序的结构及程序功能的实现 (24)5-2-1系统的初始化程序 (24)5-2-2系统的主控制程序 (24)5-2-3系统的中断程序 (25)第六章结束语 (25)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)第一章绪论在现在工业生产中，空压机在冶金机械制造、矿山、电力、纺织、石化、轻纺等行业都有广泛的应用。
凝汽器真空治理及氦质谱查漏技术的应用
凝汽器真空治理及氦质谱查漏技术的应用摘要：本文简述了，解决华能金陵电厂#2机凝汽器低压侧真空系统严密性差的经过，并介绍了氦质谱查漏技术应用在上海汽轮机厂生产的1030MW机组的真空查漏心得，为今后同类型机组真空治理问题提供了经验。
关键词：真空严密性氦气检漏仪分析查找处理总结1.引言华能金陵电厂#2汽轮机组是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的1030MW超超临界机组，型号为N1030-26.25/600/600（TC4F），额定功率1030MW，最大出力1065.932MW。
型式为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。
凝汽器额定真空为：低压侧4.2KPa，高压侧5.2KPa。
高低压凝汽器两端装有四只疏水立管及一只清洁水扩容器，机组所有系统疏水、汽轮机本体疏水及加热器的危急疏水通过疏水立管或清洁水扩容器进入凝汽器。
高中压缸各部位U型密封环漏汽通过分支管路汇总后接至凝汽器。
机组共配置三台50%容量的水环式真空泵，正常运行时，能满足汽轮机在各种工况下抽出凝汽器内的空气及不凝结气体，维持凝汽器一定的压力。
该系统在机组启动初期将凝汽器汽侧空间以及附属管道和设备中的空气抽出以达到汽轮机启动要求，在机组正常运行中除去凝汽器空气区积聚的非凝结气体。
1.存在问题2015年6月7日，金陵电厂#2机在经过C+检修，开机并网后发现，低压侧凝汽器侧真空明显出现异常，低压侧凝汽器压力高于高压侧凝汽器压0.2KPa左右，而正常应低0.8 KPa左右，偏差了1 KPa左右。
经过严密性试验发现：低压侧凝汽器数值为500Pa/min，所属系统存在明显漏空现象，高压侧凝汽器数值为100Pa/min，达到优秀标准。
需要进行低压侧凝汽器真空系统查漏、处理。
1.查漏设备原理本次真空查漏使用的是由安徽皖仪生产的SFJ－271型氦质谱检漏仪，该仪器是对密封容器的泄漏进行快速定位和定量侧量的仪器。
其检侧精度能够达到。
plc技术在典型任务中的应用
plc技术在典型任务中的应用PLC（可编程逻辑控制器）技术广泛应用于工业自动化领域，其灵活性和可靠性使其成为实现典型任务的理想选择。
本文将介绍PLC 技术在典型任务中的应用。
一、自动化生产线在自动化生产线中，PLC技术可以确保各个工作站之间的协调和顺序执行。
通过编程控制，PLC可以实现自动调度和控制各个设备的运行。
例如，在汽车生产线中，PLC可以控制机械臂的动作、传送带的运行、焊接机器的启停等。
PLC技术的应用使得生产线的运作更加高效、安全和可靠。
二、机械设备控制PLC技术在机械设备控制中也有广泛的应用。
通过编写逻辑程序，PLC可以实现对各种机械设备的控制和监测。
例如，在食品加工机械中，PLC可以控制温度、压力、速度等参数，保证生产过程的稳定性和质量。
在注塑机械中，PLC可以控制注塑过程的各个阶段，确保产品的精度和一致性。
三、环境监控PLC技术在环境监控方面也有重要的应用。
通过传感器和PLC的组合，可以实现对温度、湿度、压力、气体浓度等环境参数的实时监测和控制。
例如，在工业厂房中，PLC可以控制空调、通风设备的运行，自动调节温度和湿度，提供舒适的工作环境。
在污水处理厂中，PLC可以监测水质和污水流量，实现自动化的处理过程。
四、能源管理PLC技术在能源管理方面也发挥着重要的作用。
通过对能源消耗的监测和控制，可以实现能源的节约和优化。
例如，在建筑物中，PLC可以控制照明、空调、电梯等设备的运行，根据人员流量和光照情况进行智能调节，降低能源消耗。
在工厂中，PLC可以监测各个设备的能耗情况，实现能源消耗的可视化管理和精细化控制。
五、安全监控PLC技术在安全监控方面也具有重要的应用价值。
通过与传感器、监控设备的联动，可以实现对危险环境和设备的实时监测和报警。
例如，在化工厂中，PLC可以监测温度、压力等参数，一旦超出安全范围，即可触发报警装置，及时采取措施避免事故发生。
在生产线上，PLC可以监测设备的运行状态，一旦发生异常，即可及时停机，保障工人的安全。
基于PLC的氦透平膨胀机控制系统设计
基于PLC的氦透平膨胀机控制系统设计胡剑;周芷伟;庄明;陆小飞;朱志刚【摘要】首先分析了氦制冷机和透平的工作流程,再从透平的众多参数中分析得出被控变量.以提高透平运行效率和制冷量为指导依据,设计了透平转速和入口阀的控制方案,并通过对比说明设计方案的优越性.最后考虑到透平的安全运行,设立了报警与保护信号,同时也对转速设定值进行了预处理,根据设计方案,采用模块化的编程思想设计了PLC的控制程序.【期刊名称】《低温工程》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】8页(P39-46)【关键词】氦透平膨胀机;转速设定值;入口阀;影响因子;PLC【作者】胡剑;周芷伟;庄明;陆小飞;朱志刚【作者单位】中国科学院等离子体物理所合肥230031;中国科学院等离子体物理所合肥230031;中国科学院等离子体物理所合肥230031;中国科学院等离子体物理所合肥230031;中国科学院等离子体物理所合肥230031【正文语种】中文【中图分类】TB6531 引言随着科学技术的发展，低温技术的应用也越来越广泛，如低温医疗、超导领域和空间工程等，由以前的军事领域已经延伸到科研和商用领域。
低温医疗［1］在国外已有较大的发展，国内也逐渐开始应用起来，如冷冻杀伤，利用-160℃至-180℃的低温来冻伤病变组织，从而不用切除组织，这个低温可以通过液氮获得。
目前已有利用超导强磁体治疗恶性肿瘤的医疗设备，超导体需要的温度达-269℃，液氮已经不能提供此温度，需用氦来制冷提供。
目前在大电流超导引线中常用的超导材料有 Nb3Sn、NbTi等［2］，其常用的临界温度位十几K，因此需采用液氦来冷却。
鉴于医疗和科研发展的低温需求，氦制冷机得以出现和发展，其中氦透平膨胀机是其核心降温部件之一。
相比于空分用的透平，氦透平膨胀机有如下几点特点:(1)体积小，结构精密;(2)运行时转速高，每分钟可达几十万转;(3)常采用气体轴承;(4)价格昂贵，进口一台国外氦透平要几十万元人民币。
PLC技术在机械电气控制装置中的应用_10
PLC技术在机械电气控制装置中的应用发布时间：2023-03-30T09:24:47.029Z 来源：《福光技术》2023年4期作者：赵德强[导读] PLC技术在故障排查中的应用，主要体现在以下两方面：首先，PLC技术可以实时检查机械电气控制装置的运行状态，并自动生成相关数据信息，并向管理人员发送。
内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑煤矿内蒙古自治区鄂尔多斯市 014300摘要：从机械电气控制工作领域来看，将PLC自动化技术与机械电气控制相结合，不仅能满足自动化控制机械设备的要求，还能有效提升电气控制的作业效率，降低机械设备故障的发生风险，进一步为企业赢得更多经济效益及社会效益。
如何将PLC自动化技术与机械电气控制有效结合，引起越来越多从业人员的重视。
因此，文章以PLC自动化技术为切入点，分析此项技术的应用优势，并提出此项技术的具体应用要点，旨在全面提高机械电气控制工作的效率及质量。
关键词：PLC技术；机械电气控制；应用一、引言PLC自动化技术在其初期发展阶段，多发挥着电路调节作用，而后随着此项技术的深入应用，其优势也更加丰富。
若将其运用在机械电气控制中，可充分借助技术特性展现出实践运用价值，具体体现在以下四个方面。
①高效性。
技术联用下，机械电气控制中原有的机械设备连接的导线，可以直接在此项技术参与下调整为继电器操控模式，继而提升电气控制系统灵敏度，促使在使用机械设备时，能够适当节省系统响应时间。
此外，源于此项技术兼容性优良，能够与其他高新技术保持协调关系，最终在综合技术的辅助下提高企业运营生产效率。
②智能性。
传统机械电气控制的人力依赖度较高，且极易受人为因素影响，出现各项风险，而且在排障上也需要维修人员花费较多精力逐项排除故障点。
PLC技术的运用，可以提高机械电气控制智能水平，使之在自动化控制下，降低故障率，维护系统运行安全。
③稳定性。
PLC技术可以使用接口连接法，在电气控制系统运行中发挥出突出效用，而且具有优良的抗干扰性，尽管在实践中遇到复杂工况，此项技术依然可以借助规范的程序保持稳定，最终在编程技术的支持下，促进电气控制工作的顺利开展。
低温泵在氦气液化中的应用研究
低温泵在氦气液化中的应用研究概述氦气在现代科学和工业中有着广泛的应用，液化氦气是实现这些应用的基础。
而低温泵在氦气液化过程中扮演着关键的角色。
本文将探讨低温泵在氦气液化中的应用研究，讨论其原理、性能以及优化方向。
低温泵的原理低温泵是一种用于低温条件下工作的泵，其工作原理主要基于低温下气体的压缩和排出。
根据泵的构造和工作原理的不同，低温泵可分为多种类型，如容积泵、涡旋泵和离心泵等。
氦气液化过程中的应用氦气液化是将氦气从气态转变为液态的过程。
液化氦气在低温超导、核磁共振、粒子探测器和航天工程等领域有着重要的应用。
低温泵在氦气液化过程中的应用主要体现在以下几个方面：1. 氦气循环和压缩将氦气从环境温度下压缩到低温下并且循环，使其转变为液态氦。
低温泵能够提供高效的压缩和排气能力，确保液态氦的稳定供应。
具体来说，离心泵和容积泵是常用的低温泵类型，它们能够在低温环境下实现高效的气体压缩和泵送。
2. 液态氦的输送和储存液态氦的输送和储存需要低温泵来实现。
液态氦的输送通常需要在惰性气体的环境下进行，以防止氦气的损失和蒸发。
而低温泵则能够在输送管路中维持低温环境，确保液态氦的稳定输送。
3. 液态氦的冷藏液态氦需要在低温环境下进行冷藏，以保持其液态状态。
低温泵在冷却过程中起着重要的作用，通过移除液态氦中的热量，使其保持低温状态。
常用的低温泵包括涡旋泵和螺杆泵，它们能够有效地降低液态氦的温度。
低温泵的性能优化1. 提高泵的效率低温泵的效率对氦气液化过程的能耗和运行成本有着重要的影响。
优化泵的设计和结构，减少能量损失，提高泵的效率是关键的研究方向。
例如，采用先进的轴承和密封技术，减少泵内外的能量传递损失，采用高效的涡旋泵和容积泵等。
2. 提高泵的抗氦气泄漏性能氦气的泄漏会导致液态氦的损失和能耗的增加。
因此，提高低温泵的抗氦气泄漏性能是一个重要的研究方向。
采用合适的密封材料和密封结构，实现泵的有效密封，减少氦气泄漏是关键。
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PLC在JT-60UNBI上冷凝液态氦排气设备的应用
本田，F.岗野，K.大岛，N.秋野，K.菊池，Y.塔奈，T.竹内，S.沼泽，Y.池田
聚变研究与发展局，日本原子能研究开发机构，801-1Mukouyayama，那珂市，茨城县
311-0193，日本,2008年3月7日
概要
JT-60NBI系统的低温设备控制系统已被采用PLC（可编程逻辑控制器），SCADA（监
控和数据采集）的系统取代。原有的控制系统已建成大约20年前，由指定的DCS（分布式
控制系统）计算机处理大约400条反馈回路。近日，随着使用时间的越来越久，这个系统
出现了故障。为了保持低温系统的高度可靠性，一个新的由PLC与SCADA系统组成的新
系统已经提上日程。他们的优点包括比较充足的市场供应和比较高的成本效益，然而，使用
PLC控制如此大的包括大约400条回路的系统还没有被确定，因为早期的PLC还没有如此
强大的处理能力。此时，PLC有了最新的进展，能够使用FBD（功能块图）编程语言编辑
500个功能模块。通过优化的功能模块和FBD语言的互相连接，在没有软件开发人员的情
况下使反馈回路从DCS升级到PLC。此外，液态He经常在低温泵的冷却期间发生震荡，
可以在PLC中添加一个新的处理程序使其自动稳定。目前，新的控制系统运行良好。
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关键词
：JT-60U;NBI;Cryopump;低温泵；数据传输系统；PLC；低温系统
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1.1.介绍
介绍
JT-60U的主要目标是研究高β等离子体对一个稳态托卡马克装置的反应器操作。一个
中性束注入器（NBI）是乳浆曲线温度，电流和旋转的主要控制器。在JT-60U上有12个
基于正离子的NBI单元（P-NBI）和一个基于负离子的NBI的单元（N-NBI）。P-NBI单位
30秒需要消耗2兆瓦功率，85千伏电量。N-NBI单位21秒需要消耗3.2兆瓦功率，320
千伏电量。这两种单元都是由两个离子源与一个光束线组成。加料速率在3-5Pam3/s时氘
气引入离子源产生原料乳浆。同时，支架上的氘气以3-5Pam3/s注入中性单元来中和这些
离子。然而，在中和单元中和NBI端口之间的光束线的残余气体时，应该减少他们的量以
避免高能量D0和残余气体（D2）的互相作用。此外，N-NBI离子加速器的内部压力来源
应该减少从而避免剥离损失。为了在光路中快速的清除残余气体分子，每个单元中都有一个
大的低温泵，抽速为每秒1400立方米。在每一个泵送单元，有一个大的低温设备供应液态
氦（He）来冷却低温板使其温度低于3.7K。
控制这种低温设备的关键是使单元间的液态氦（He）水平动态平衡。这对于低温泵的
气体负荷是很敏感的。原有的控制系统，制造于20年前，采用昂贵的DCS（集散控制系统）
计算机共控制约400条回路。他们已经良好运行了20年；然而，随着时间的越来越久，这
个控制系统上出现的问题越来越多。最严重的问题是，DCS计算机大约10年前停产，而
且不再提供备用电源。因此，我们必须构建一个由新的控制系统组成的具有很高的可靠性的
新系统。新的系统是非常必要的，要可以很容易地与商业软件组件编程。在早期的PLC系
统上还未建立过约400条反馈回路的控制系统，我们考虑到PLC的高可利用性，由于现代
的PLC的软件开发环境，使我们能够通过自己编程。这是一篇关于现代的由用户构建的运
行在一个巨大系统上的PLC应用的报告。
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2.
NBI系统的低温设备
深冷设备通过套管为14个低温泵提供液体氦气。功率2.4千瓦的氦制冷机产生温度是
3.7K的液体氦。所有循环的液体氦约有1500升，通过500米长的保温管连接14个单位。
液态氦在重力的作用下从分相器进入低温泵。如图1展示了JT-60NBI系统低温设施。氦
制冷机具有两种操作模式：冷却和稳定模式。每个低温泵都有四种操作模式：冷却，稳定模
式，恢复，升温至室温。当液态氦通过这样的长管开始流入低温泵，他提供给低温泵的液体
氦的不平衡的是由于每个低温泵的不同的路径长度产生的。此外，冷却了的低温泵和未冷却
的低温泵的结合，可能引发不稳定的氦流动。约400条模拟数据、约800条数字数据通过
约400条反馈回路来动态控制系统。图2展示了原有DCS（集散控制系统）控制系统计算
机。在原有的控制系统中有一个过程控制器和四个本地控制器。氦制冷机的本地控制器是用
来生产液态氦，低温泵的两个本地控制器是用来控制液氦流、低温泵的温度和低温泵中氦蒸
汽的压力。最后一个本地控制器是用来平衡低温泵中的液体氦的水平的。所有本地控制器与
其他每个过程控制器公用一个高速数据通道，并响应于过程控制器的命令操作。由于原来的
系统采用定制的电脑控制器，这些大约10年以前的电脑如果没有软件开发人员和需要更换
的部件，是很难维护的。
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图1JT-60NBI系统低温设施
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图2原有DCS控制系统
3.3.基于基于PLC的控制系统
3.1设计理念
对于新的控制系统来说有两种可以选择的候补者。一种是总务总线标准（VME，PCI）
为基础的控制系统，另一种是基于PLC的控制系统。前者在使用通用软件构造一个大的控
制系统上具有优势，但是，它需要付出很多的时间和更多努力去定制一个处理程序。后者的
特征是巨大的市场供应和成本效益。PLC用户的过程控制程序的软件开发环境已经建立，而
且不需要一个特定的软件开发人员编写。PLC应用的关键问题之一是构造一个用约400条
反馈回路的大型控制系统。现代的PLC，控制程序可以用FBD语言去写，其中的循环处理
的控制是使用连接的功能块。我们发现，最先进的PLC可以处理500个功能块，这是足够
使约400条循环的过程控制。此外，PLC可以通过网络跟一台运行监控和数据采集（SCADA）
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系统的计算机进行通信，它允许操作员监视和支配设定值到PLC。因此我们决定将PLC应
用到低温设备的控制系统中去。
3.2基于PLC控制系统的构建
在基于PLC的控制系统的设计中，在最早系统中的本地控制器被四个PLC替换，它们
彼此通过光纤环路连接。运行SCADA系统的PC计算机通过以太网HUB和PLC进行通信。
通过反馈回路被关闭的PLC，SCADA系统能监控循环的整体性能。事实上，大部分的低温
设备控制实际上是由四个PLC的自动执行，即使电脑死机了也没有影响。图3展示了基于
PLC的控制系统示意图。为了制造大约400条过程回路，我们需要用PLC功能块替换DCS
功能块。虽然对于PLC来说功能块的最大数量是500个，原有的功能块要相互结合并优化，
以调整适应PLC功能块。编程工具软件OMRONCORPORATION所支持的
“CXProcessTool”，可以轻松地通过在工作表上连接功能块制造进程循环程序。此工具
提供了示意框图，并使得用户可以访问编程。
SCADA系统从PLC采集信息，并将信息结合与格式化。罗克韦尔的“RSVIEW”软件
提供了与PLC与SCADA的内置兼容性。SCADA系统允许操作员改变它的液体流控制设定
值，并允许任何警报条件如因温度高而引起的流量损失被记录和显示。在电脑中有约200
个图形网页在操作和监视低温设备。看着这些图形界面，操作人员可以很容易地理解14个
低温泵中液体的平衡，然后改变设定值到PLC。
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图3基于PLC的控制系统示意图
4.4.运算结果
运算结果
我们已经检查了模式展示并且确认了所有的序列在这个新的控制系统有效。的确，结
果表明，在膨胀式涡轮的进口处的温度平稳降低而且启动冷却模式后大约8小时内氦发生
液化。当氦冷藏库处于稳态模式，每个低温泵可以独立选择任何方式（冷却、稳态、再生和
变暖至室温）。以PLC为基础的控制系统平衡低温泵之间流动的液体，这取决于在每个低温
泵中的热负荷。
这个新的操作系统的一个优点就是可以让使用者方便修改。我们开发了一个新的序列来
抑制低温泵开始冷却时液氦分相器里液氦液位的震荡。此功允许开发一个新的序列，以抑制
振荡的液态氦在相分离器中的水平时，另一个低温泵可以开始冷却下来。震荡是由于每个低
温环境里液氦液位的不同造成的。以前，是根据压力和液体，通过手动操作进出口阀来抑制
震荡。通过这种修正，阀门的控制可以在使用比例积分微分调节器的手动操作经验的基础上
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进行程序化控制。通过这种修正，阀门的控制可以在手动操作比例积分微分调节器的经验基
础上进行程序化控制。压力和液氦液位每一秒检测一次。这比低温版的热时间常数短很多。
有了新系统，振动会被以PLC为基础的控制系统自动抑制，他是通过添加一个新的
处理程序，在那里由循序控制进口阀来快速改变流量。如图4展示了这个处理程序打开前
后典型的时间响应。因此，PLC的应用允许我们容易地调整程序顺序，这方便了我们的操作。
图4抑制液态氦的震荡水平
5.5.总结
总结
现在已经通过应用PLC和SCADA系统来替代JT-60NBI系统的低温设备控制系统。
虽然该控制系统具有大量的反馈回路（大约400个），现代的PLC通过优化编程过程中的功
能框图结构，从而应用于一个庞大的控制系统中。PLC和SCADA系统的结合使我们能够在
没有软件开发人员的情况下构建这样一个庞大的控制系统。结果是产生一个高度灵活并且用
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户友好的低成本控制系统。这种新的控制系统一直运作良好，没有出现任何故障。由于现代
的PLC已经变得更加有效，因此可应用于针对大量集成设施的大型控制系统。