空间滤波器离子泵监控系统的设计

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摘要：在大型高功率激光驱动器中，多级空间滤波器是抑制光束高频成分的非线性增长、改善光束传输质量的有效措施之一。高能激光束在到达滤波器小孔位置时会发生空气击穿，在日常运行过程中，我们使用溅射离子泵来维持管道的高真空。为了便于对多台离子泵控制器进行集中管理，在出现故障时能自动处理，利用PLC和串口服务器设计了相应的控制系统，保证物理实验的正常运行。

关键词：空间滤波器 自动化控制 溅射离子泵 PLC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）10-0003-01

1 引言

大型高功率激光驱动器的预放分系统包含14根空间滤波器管道和30台溅射离子泵，日常运行过程中，在每一发次的实验过程中，由于鬼像点辐照金属内壁、光斑堵孔等原因造成的等离子体喷射，会使得离子泵控制器电流瞬间升高而自动保护，因此必须有专人巡检，在实验前后对控制器的电压、电流读数进行检查，确保管道内维持高真空状态。为了进一步提高装置的自动化程度，确保物理实验的正常运行，势必需要研制相应的自动化控制系统。PLC（可编程逻辑控制器）作为目前工业界普遍采用的一种控制部件，其可靠性和扩展性早已得到了广泛的认可。[1]

2 控制系统概述

离子泵控制器内置RS-232端口，自动化控制系统的硬件选用了欧姆龙NJ301，通过标准以太网控制两台MOXA 16口串口服务器对离子泵控制器进行监控，PC端使用了组态王软件实时显示30台控制器的当前电压/电流值并且可以开关高压和切换本地/远程控制，同时利用软件自带的历史记录功能，还可以查询电压/电流值的历史记录，方便出现问题时进行对比判断。（如图1所示）

3 控制流程设计

在PLC对离子泵控制器监控的过程中，程序设计为不断重复读取控制器的状态信号，如果出现过流保护的返回信号，为会自动解除故障并重新加高压，需要特别注意的是，如果空间滤波器某个密封面发生缓慢泄漏导致控制器电流保护，无限次开高压只会使得泵体寿命骤减，因此如果监测到出现10次以上的电流保护，PLC将不再自动开高压并在PC端显示报警信号，离子泵控制器也将维持报警状态。（如图2所示）

由于实验室用电环境比较复杂，实验过程中放大器会进行高压大电流放电，为了保护各类电子元器件，在整个控制柜电源前级增加了一台UPS和稳压电源，维持系统的正常工作。

4 结语

通过长时间的运行检验，目前该系统已经能够很好的满足我们对多台离子泵控制器的监控要求，基本实现了无人值守，提高了装置的自动化程度，确保了装置中多台空间滤波器的正常运行。

参考文献

[1]吴洪洋，何湘宁，吕晓东.PLC控制中通信协议宏的应用[J].电气传动，2001（1）.