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4MeV范德格喇夫正离子静电加速器是材料改性、核医学、生物物理和离子束与物质相互作用等科研工作的重要实验工具,其体积庞大、结构复杂、集多种学科技术于一体。原有控制系统采用机械手动控制方式,控制精度低、操作不便,有必要对其进行现代化改造。在改造过程中,加速器内部特殊的电磁环境对现代控制技术和设备的应用带来了挑战。实现的难点主要是如何在加速器内部静电强场和高压、高频电磁场的影响下实现控制通路。控制网络链路必须适用于加速器系统,能够满足系统调试和实验的技术要求;必须根据加速器内部结构的特点,采取合理的抗干扰措施避免现场控制设备受到多层分布高压和放电电流的损害,并保障控制信号和现场采集信号的准确传输。 经过综合考虑,采用现场总线技术PROFIBUS-DP和西门子S7-300系列可编程逻辑控制器及其现场控制设备构建加速器控制网路,利用红外链路和光纤链路相结合的方法解决高频、高压电磁场中的信号传输问题。 控制系统在工作过程中会受到加速器内部静电强场和高压、高频电磁场的强烈干扰,而导致系统无法正常运行,甚至造成控制设备的损害,本文的重点是采取软硬件结合的方法解决加速器控制系统中的干扰问题。其中在控制系统的硬件设计方面,根据加速器的结构特点,采用多种措施解决复杂工作环境中的系统电磁兼容性问题;在控制系统软件设计方面,本文针对加速器系统调试的实际情况,提出了在加速器现场工作环境中控制软件的抗干扰设计方法。调试结果表明,控制软件有效地解决了继电器误动作、电机运行异常以及现场信号难以采集等干扰问题;同时完善了控制软件的监控功能,使系统不但能够动态显示控制流程、实时采集实验数据并对其归档,还可以对现场设备的运行状况及受干扰的情况进行在线监控。最后,本文通过对加速器高压稳定系统的分析,提出了对静电高压的稳定进行PID控制的方案。