[发明专利]一种超导质子装置降能器控制系统

说明书

本发明公开了一种超导质子装置降能器控制系统，包括PLC、上位机、人机界面、分布式I/O模块、石墨块、伺服控制器、光栅尺和传动机构；所述PLC用于控制降能器，所述上位机用于通过总线与PLC交换复杂运算功能，所述人机界面用于通过总线和PLC交换参数，所述分布式I/O模块通过总线与PLC相连；本发明的控制系统具有本地和远程两种控制方式，以PLC作为降能器控制系统的核心部件，利用PROFINET、OPC‑UA、分布式I/O和伺服控制技术，结合触摸屏和工控机的应用，构建了双闭环冗余控制系统，使系统工作可靠、响应快、精度高、高度的集成和智能化，满足了降能器控制系统的要求。

技术领域

本发明属于治疗装置工程技术领域，涉及一种降能器控制系统，具体是一种超导质子装置降能器控制系统。

背景技术

降能器控制系统是质子治疗装置控制系统中重要的组成部分，质子治疗时要根据肿瘤本身深度和厚度，使用不同能量的质子，而回旋加速器引出的质子束流为固定值，因此需要在加速器和治疗头之间进行能量调节，降能器控制系统参与能量调节。当质子通过降能器石墨层时，石墨厚度大则降低的能量大，用不同的厚度就可以得到不同的降能。因此，质子束流能量的调节精度，直接影响了治疗的准确性，为了精准调节质子束流能量，减少每次治疗时间，必须对石墨块进行精确、快速定位。而为了实现上述构想，现提供一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超导质子装置降能器控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种超导质子装置降能器控制系统，包括PLC、上位机、人机界面、分布式I/O模块、石墨块、伺服控制器、光栅尺和传动机构；

其中，所述PLC用于控制降能器，所述上位机用于通过总线与PLC交换复杂运算功能，所述人机界面用于通过总线和PLC交换参数，所述分布式I/O模块通过总线与PLC相连，所述分布式I/O模块还分别连接到两个石墨块的位置开关上，所述伺服控制器通过总线与PLC相连，所述伺服控制器通过总线连接光栅尺，所述伺服电机与传动机构相连，所述传动机构与石墨块相连；

该系统在工作时具备“本地模式”和“远程模式”两种工作方式；具体表现为：

A、当用户需要进入本地模式时，可通过人机界面对本系统进行直接控制；

B、当用户需要进入远程模式时，可通过互联网远程接入的上位机对本系统进行控制；

所述伺服电机采用自带的编码器作为速度环反馈信号，所述光栅尺作为位置环反馈信号，所述PLC用于对编码器读数和光栅尺读数进行实时比较，构建了位置控制双闭环冗余回路，具体表现为：

步骤一：通过所述PLC实时对通过传动机构带动石墨块的伺服电机自带编码器反馈的位置值和光栅尺反馈的位置值进行差值比较；

步骤二：在差值超出允许范围时，则表明传动机构和位置检测元件中的任一元件发生故障；此时系统通过位置检测冗余保护机制，通过所述PLC立即停止石墨块运动。

进一步地，所述人机界面为触摸屏，所述人机界面与PLC之间通过PROFINET总线连接；

所述传动机构可为同步带，所述石墨块为楔形石墨块。

进一步地，所述上位机为工控机，所述上位机与PLC之间通过OPC-UA总线连接。

进一步地，所述分布式I/O模块与PLC之间通过PROFINET总线连接。

进一步地，所述人机界面用于显示各元件的工作状态，所述人机界面还用于设定降能器的保护参数、动作参数和显示错误信息；所述人机界面用于在发生异常故障时显示异常原因，并根据预先编写的解决问题方案库，提供解决办法提示，所述人机界面还用于存储模具参数和记录降能器动作信息。