基于臺達EX型PLC的X光機自動化

    摘 要：以醫用X光機自動化系統為應用案例，深入研討臺達EX系列PLC系統通訊設計技術。

    關 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

    高頻高壓發生器是X光射線機核心單元。醫用X光射線機高頻高壓發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。高頻高壓經過第二次（高壓）整流，成為X光射線管直流高壓激發電源。通過不同的激發電壓、電流的設定值，產生不同強度的X光用于透視和拍片等醫學檢測。穩定的高壓恒直流電源對于確保透視拍片成像質量、特別是控制X射線生物輻射危害的重要基礎。隨著電子電路的發展，X光機產生X光的電源也從原來的工頻電路發展成現在的通過數字化技術控制逆變電路。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自動化技術的新型X光機一體化解決方案的基礎上,重點論述臺達EX系列PLC系統通訊設計技術。

    2 技術方案

    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生器進行數據交換。PLC輸入出點用來控制透視床升降、旋轉等各種機構的控制，彩色觸摸屏和PLC進行連接作為HMI輸入和顯示數據，從而展示了一個全新的X光機電路控制系統。其中重點是利用PLC的通訊功能和RS指令的使用，實現了PLC和X光射線機高頻高壓發生器之間的數據交換，讓X光射線機高頻高壓發生器的使用更加豐富多彩。

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

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

    3 系統通訊與RS指令應用

    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需要從PLC逐條發出。PLC每發送一條指令，發生器就回答一句指令。這些指令主要分兩種：一種是不帶數據的控制指令，例如：LF PI CR（接通系統功率電源），反饋一條相同的指令；一種是包含數據的指令用于設定數據，例如：LF KVN75 CR設置射線管電壓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、回車符有現成的SACII碼，而指令助記符和數值則需要逐個字母翻譯成ASCII碼，根據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生器，X光射線機高頻高壓發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、發送、接受數據

    圖2 順序處理、發送、接受數據

    順序處理、發送、接受數據流程如圖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，有固定的十六位數值0A，回車符CR，有固定的十六位數值是0D，這些數值不需要翻譯直接用MOV指令把數值轉移到相應寄存器中即可；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的數值H50和代表I的數值H49用MOV指令轉移到相應的寄存器當中；數字0~9也分別變換成相應的十六制數值，轉移到相應的寄存器當中。

    （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，把命令和數值發送給被控機。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對應是LF，D207對應是P，D208對應是I，D209對應是CR，正確處理這些指令和數值，產生的結果可以通過內部中間繼電器和寄存器表現出來，使之通過RS232通訊到觸摸屏讓醫生得到正確的判斷，知道被控機現在的狀態，然后進行下一步的工作；如果數據不正確，進行相應的提示，通過提示目錄知道機器的不良狀態，同樣方便醫生做出下一步判斷。

    X光射線機高頻高壓發生器的通訊指令有很多條，可以全部使用，也可以根據需要進行選擇。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常用到；有些指令是調試機器使用的，這些指令單獨制作一臺調試儀，只在調試機器時使用，一般不提供給醫生平時使用；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參數就不需要了，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據交換的操作了。

    4 結束語

    通過采用臺達PLC的RS指令的應用，更加深入地了解了臺達PLC在不同設備之間進行通訊的處理方法和使用。現在日新月異的設備具有了智能控制，具有了各種交流的方法和手段，要在PLC各種功能的應用上要不斷探索，尋找出更多的具體的應用方法，發揮PLC新技術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的應用非常熟悉，曾經利用臺達自動化對多種棉紡設備進行過局部改造，效果顯著。現為外企高級電氣工程師。■