[发明专利]一种应用于质子治疗装置的真空控制系统

说明书

本发明公开了一种应用于质子治疗装置的真空控制系统，包括用于系统监视和操作的人机界面，接收、处理和发送控制信号的本地控制器，连接多个Profinet信号的第一网络交换设备，连接多个Profibus信号的第二网络交换设备，采集现场气动阀门位置开关信号的分布式I/O模块。本系统采用Profinet、Profibus总线技术，分布式I/O技术，实现对机械泵、分子泵、真空规和气动阀门等装置的监视和控制，保证了质子治疗真空环境的稳定性，节省了大量的控制电缆，提高了便捷性，节约了成本。

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种应用于质子治疗装置的真空控制系统。

背景技术

真空控制系统是质子治疗装置控制系统中重要的组成部分，质子束流在传输过程中，都需要在真空环境下进行，且对真空环境要求很高，因此需要控制系统稳定性好。

采用基于PLC的真空控制系统，具有各方面有点；(1)PLC具有安全功能，可带安全模块，不需要再做额外的冗余系统；(2)PLC控制系统开发简单，研发成本低，且稳定性好；(3)PLC控制器响应时间可达到us级，响应速度完全满足本系统。在基于满足系统需求的情况下，从研发时间，研发成本和安全性能方面考虑，用于质子治疗装置的真空控制系统可采用PLC来实现。

自真空技术出现以来，真空技术的不断进步极大的促进了人类科学技术的发展，无论是半导体行业，新材料开发，还是离子加速器等应用科学领域都对真空有很大要求；现有技术中，对于类似于质子治疗装置所需要的高真空环境，其控制系统主要为手动操作阶段，具有真空度性能不稳定和真空度控制精度不足等缺点，此外，还无法抵御突然断电或气路漏气等紧急情况的发生，并且还有系统布线复杂、成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于质子治疗装置的真空控制系统，该系统能够对真空设备操作进行监视和控制。

本案中：1.系统抽真空稳定，维修费用低，使用寿命长；2.系统采用现场分布式模块和总线连接技术，解决了布线复杂和成本高的问题；

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种应用于质子治疗装置的真空控制系统，该真空控制系统包括：

用于系统监视和操作的人机界面；

接收、处理和发送控制信号的本地控制器；

连接多个Profinet信号的第一网络交换设备；

连接多个Profibus信号的第二网络交换设备；

采集现场气动阀门位置开关信号的现场分布式I/O模块。

进一步地，所述人机界面为西门子精致面板，与本地控制器通过Profinet通信连接，负责设定、保存并显示真空设备运行的参数，发出设备操作指令，并监视设备的运行状态和真空环境的状态。

进一步地，所述本地控制器为西门子S71500系列PLC，负责接收、处理和发出控制命令，并判断真空设备是否有故障，真空度是否满足需求。

进一步地，所述第一网络交换设备为路由器或交换机，以Profinet通信方式将现场分布式I/O模块和本地控制器连接在一起。

进一步地，所述第二网络交换设备为RS485中继器，以Profibus通信方式将分子泵、真空规分别和本地控制器连接在一起。

进一步地，所述气动阀门包括个角阀和个插板阀；所述气动阀门的位置开关信号以硬接线方式接入到现场分布式I/O模块，检测阀门目前处于打开或关闭状态，并将状态信号传送到本地控制器。

进一步地，通过人机界面和本地控制器启动每个相应区域的机械泵；所述机械泵通过中间继电器和接触器被本地控制器控制；机械泵抽低真空；